半导体照明：革命、挑战与规模空前的商机

　　“房间里没有任何目前常见的灯具的踪迹，只有一个会发光的天花板，根据需要变幻出星空、月夜、日光等不同的光源。星空状态时，只见天花板上‘繁星’闪烁，屋内大件物品的轮廓依稀可见。月夜状态时，一轮‘满月’悬挂在天花板上，向室内挥洒清冷的‘月’光。日光状态时，‘满月’又会变成‘太阳’，将室内映照得如同白昼。”

　　这不是神话故事中的描写，而是专家在描述半导体照明中的一个场景。

　　专家描述的这种场景，实际上已离人们近在咫尺。

　　半导体照明，已深入到人们生活的方方面面

　　人们日常使用的手机、电脑、数码相机、汽车中，都有半导体照明的身影。在城市景观照明、仪器仪表指示中，半导体照明更是得到了广泛的应用。例如，著名的上海东方明珠电视塔在夜色中熠熠生辉的夜景装饰，用的都是半导体照明。

　　半导体照明，也叫LED，是半导体发光二极管的意思。

　　随着1962年第一只半导体发光二极管的诞生，一种体积小、寿命长、安全低压、节能、环保的新型照明灯具就进入了科学家的视野。他们认定，这种新型的固态照明（包括半导体照明和固体发光材料照明两种，后者目前进展较慢）必将带来人类照明领域的第三次革命。

　　人类照明领域的第三次革命

　　人类文明的发展与照明进步息息相关。

　　当人类高高举起第一根火把时，就开始了照明领域的第一次革命。人类从此有了自己能够控制的光源。

　　1879年，爱迪生发明了第一只白炽灯（碳丝白炽灯），在开始第二次照明领域革命的同时，也拉开了人类现代文明的帷幕。

　　在专家们眼里，固态照明带来的第三次照明领域的革命，其意义绝不亚于前两次照明领域的革命。

　　因为，固态照明将成为最有效的节能和环保手段。同时，固态照明将通过改善人类生存环境、发展照明的新概念和新模式来改善和提高人类的生活质量。

　　专家们为此算了一笔账。

　　由于是冷光源，半导体照明不仅自身对环境没有任何污染，而且与传统的白炽灯、荧光灯相比，节电效率可以达到90％以上。

　　我国目前每年用于照明的电力接近2500亿度，其中若能有1／3采用半导体照明，每年就可节电800亿度左右，基本上相当于三峡电站的年发电量。

　　绿色、环保的照明新时代正快速到来

　　半导体照明问世尽管已有40多年，但长期以来，半导体发光二极管只能发出彩色光辉，虽然五色斑斓，却不能用于日常照明，只能在一些装饰等领域充当辅助光源的角色。

　　直到20世纪90年代中期，第三代半导体材料氮化镓的突破，以及蓝、绿、白光发光二极管问世后，半导体照明才得以进入日常照明这一照明领域的主阵地。

　　此后，我国又攻克了大功率发光芯片的技术难关，研制出了1500毫烛光（mcd）大功率发光芯片。

　　现在，只需几粒这种小米粒大小的芯片，就可以组成一个可供日常使用的白光台灯。而以往组成同样亮度的台灯，要用上百粒普通的发光芯片。

　　随着半导体照明在我国日常照明领域的广泛应用，我国将进入一个绿色、环保的照明新时代。

　　随着第三代半导体材料氮化镓的突破和蓝、绿、白光发光二极管的问世，被誉为“照亮未来的技术”的LED（半导体发光二极管），渐渐走进了人们的日常生活，并将引导人们走向更加光明的未来。

　　以第三代半导体材料氮化镓作为半导体照明光源，在同样亮度下耗电量仅为普通白炽灯的1／10，寿命可以达到8万小时以上。一个半导体灯正常情况下可以使用50年以上。

　　中国科学院院士郑有?最近在中国（南昌）半导体照明产业发展论坛上指出，作为新型照明技术，LED以其应用灵活、绿色环保、调节方便等诸多优点，将引发一次照明领域的革命。

　　可以预见，在21世纪，半导体照明将迅速成为人类照明的主要方式。21世纪的夜空必将被发光芯片照得通彻明亮。

　　LED真正引发照明技术质变

　　在爱迪生1879年发明碳丝白炽灯之后，人类开始告别利用火光照明的历史，照明技术进入一个崭新的时代。

　　然而，白炽灯从它问世的那天起，就带有先天性缺陷：钨丝加热耗电大，灯泡易碎能耗大，而且容易触电。

　　回顾20世纪的照明史，荧光灯、汞灯、金属卤化物灯等新光源层出不穷。荧光灯虽说比白炽灯节电节能，但对人的视力不利，灯管内的汞也对人体和环境有害。

　　真正引发照明技术发生质变的还是LED。

　　LED属于全固体冷光源，更小、更轻。

　　与传统照明技术相比，LED的最大区别是结构和材料的不同。它是一种能够将电能转化为可见光的半导体，上下两层装有电极、中间有导电材料。它就像一块汉堡包，可以发光的材料是夹层中的肉饼，光的颜色根据材料性质的不同而有所变化。

　　除了寿命长、耗能低之外，LED更大的长处还有三点：

　　一是应用非常灵活。可以做成点、线、面各种形式的轻薄短小产品。

　　二是环保效益更佳。由于光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，属于典型的绿色照明光源。废弃物可回收，没有污染。

　　三是控制极为方便。只要调整电流，就可以随意调光。不同光色的组合变化多端，利用时序控制电路，更能达到丰富多彩的动态变化效果。

　　高亮度LED的出现具有划时代意义

　　最早研制的LED只能发出红色的光，用于电子设备中的指示灯。如今，LED已能发出红色、黄色、蓝色、绿色、橙色、琥珀色、蓝绿双色、红绿双色、黄绿色、纯绿色、翠绿色、白色等各种光束。

　　白光LED的出现，是LED从标识功能向照明功能跨出的实质性一步。

　　白光LED最接近日光，更能较好反映照射物体的真实颜色。从技术角度看，白光LED无疑是LED最尖端的技术。

　　白光LED的应用市场将非常广泛，也是取代白炽钨丝灯泡及荧光灯的“杀手”。近年来，LED已逐渐扩展到通用照明领域，从证券行情到股票机，从笔记本电脑到数码相机，从PDA到手机，从室内照明到汽车车灯，LED无处不在，并正在改变人们的生活和工作环境。

　　高亮度LED的出现具有划时代意义。它将是人类继爱迪生发明白炽灯泡之后最伟大的发明之一。

　　在我国各大城市，已经到处可见LED的眩目光彩。可以预见，不久，白炽灯和荧光灯等传统照明技术都将被LED逐步取代。

　　国际上的最新进展，预示着半导体照明产业跨越式发展的临界点即将到来

　　继微电子革命后，半导体技术孕育着一场新的照明革命。

　　美国、日本、韩国等国家和地区，近年来相继推出半导体照明计划，投入巨资进行研发。世界三大照明厂商———通用电气、飞利浦、奥斯拉姆都已相继与半导体公司合作，成立半导体照明公司。

　　2003年10月美国Cree公司已封装出1200lm、发光效率32lm／w的白光LED集成灯。

　　2003年底日本日亚（Nichia）展示了1000lm、发光效率33lm／w的白光LED灯。

　　这些最新进展，预示着半导体照明产业一个跨越式发展的临界点即将到来。

　　6部委和14个地方政府共同实施中国“国家半导体照明工程”

　　今年7月3日，由科技部、信息产业部等6部委和14个地方政府共同实施的“国家半导体照明工程”首批50个项目正式启动。这标志着我国今年紧急启动“半导体照明产业化技术开发”重大项目后迈出了实质性的一大步。

　　国家半导体照明工程攻关计划重大项目管理办公室主任吴玲，9月初在中国（南昌）半导体照明产业发展论坛上介绍说，通过启动国家半导体照明工程，我国近期将解决产业化急需的一些关键技术，掌握一批半导体照明技术的知识产权，中远期则培育新型大功率白光LED（半导体发光二极管）通用照明产业，并将在高端原创性技术方面有所突破。这对于缓解我国的能源紧张将是一条很好的途径。

　　最大的挑战在于时间、速度和力度

　　吴玲认为，面对目前世界不少国家争相发展半导体照明产业的紧迫形势，最大的挑战在于时间、速度和力度这三个方面。

　　如果不能以足够的投资力度，对技术攻关、产业发展进行有效的组织，并在短时间内有所突破，我们有可能与半导体照明的历史机遇失之交臂。因此，最近几年是我国发展半导体照明产业最关键的时期。

　　为抓住这一机遇，我国已经快速行动了。

　　早在2003年6月17日，科技部联合6部委和14个地方政府，从国家层面上启动了半导体照明工程，以三个原则打造有国际竞争力的中国半导体照明新兴产业。

　　2003年10月，“十五”国家科技攻关计划“半导体照明产业化技术开发”重大项目开始着手，并于今年3月初紧急启动了第一批半导体照明项目。

　　目前，上海、大连、南昌、厦门4个城市的国家半导体产业化基地正在加紧建设之中。国家还对50多个企业和研发机构提供了专项帮助。

　　半导体照明在特种领域大显身手

　　一只如接力棒大小的检修灯，售价高达数百美元，寿命可达数万小时。即使满载货物的集装箱运输车从它上面驶过也不能损其毫毛。

　　在厦门市留学生创业园里的厦门环维工业照明有限公司，已经运用LED（半导体发光二极管）生产出几百种这样的检修灯。其中48项获得国家专利，产品80％销往欧美市场，在英国占据了80％的市场份额。

　　为了配合科技奥运、绿色奥运、人文奥运，北京市已提出要用LED作为照明光源来美化首都夜景。

　　北京市广外大街3公里长的道路两侧，已使用了三四百万只LED作为景观灯饰。上海的东方明珠塔已采用全新的LED灯光系统作为景观照明。LED以其环保、节能、寿命长、体积小、隐蔽性好、单色亮度高、组合变化多等独特优势，正在逐步替代原有景观照明光源，大举进军景观照明市场。

　　尽管半导体照明取代节能灯、走进千家万户可能还需5年、10年甚至更长的时间，但它早已和人们的生活密不可分。小到手机、电脑，大到汽车、城市夜景工程，LED无不显示出其独特的魅力。

　　据了解，目前我国在显示屏、交通信号、军用、防爆等领域已有大量的中低档LED产品在市场销售，并已形成一定的应用开发技术。如采用具有国内自主知识产权的导光技术，已开发出城市景观应用产品、交通诱导指示灯、车用导光仪表等。

　　迄今为止，LED已在多个领域大显身手：

　　———景观照明市场：包括建筑装饰、室内装饰、旅游景点装饰等，主要用于重要建筑、街道、商业中心、名胜古迹、桥梁、社区、庭院、草坪、家居、休闲娱乐场所的装饰照明，以及集装饰与广告为一体的商业照明。

　　———汽车市场：车用市场是LED运用发展最快的市场，主要用于车内的仪表盘、空调、音响等指示灯及内部阅读灯，车外的第三刹车灯、尾灯、转向灯、侧灯等。

　　———背光源市场：LED作为背光源已普遍运用于手机、电脑、手持掌上电子产品及汽车、飞机仪表盘等众多领域。

　　———交通灯市场：由于红、黄、绿光LED有亮度高、寿命长、省电等优点，在交通信号灯市场的需求大幅增加。厦门市自2000年采用第一座LED交通信号灯后，如今全市100多座交通信号灯已有近70％更换为LED。上海市则明文规定，新上的交通信号灯一律采用LED。

　　———户外大屏幕显示：由于高亮度LED能产生红、绿、蓝三原色的光，LED全彩色大屏幕显示屏在金融、证券、交通、机场、邮电等领域备受青睐。近两年，全彩色LED户外显示屏已代替传统的灯箱、霓虹灯、磁翻板等而成为主流，尤其是在全球各大型体育场馆几乎已成为标准配备。

　　———特殊工作照明和军事运用：由于LED光源具有抗震性、耐候性、密封性好，以及热辐射低、体积小、便于携带等特点，可广泛应用于防爆、野外作业、矿山、军事行动等特殊工作场所或恶劣工作环境之中。

　　———其他应用：LED还可用于玩具、礼品、手电筒、圣诞灯等轻工产品之中。作为全球轻工产品的重要生产基地，我国对LED有着巨大的市场需求。

　　专家分析认为，随着LED产业的技术进步、成本的进一步降低，以及人们对环保、安全、节能等要求的不断提高，LED在特种领域的应用规模将不断扩大，在人们的工作生活中扮演越来越重要的角色。

　　相关链界

　　国家半导体照明工程

　　半导体光源具有体积小、寿命长、节能、环保和安全等特点，用它代替白炽灯、荧光灯是人们梦寐以求的目标。

　　半导体照明产业属于光电子产业领域。随着第三代半导体材料氮化镓的突破和蓝、绿、白光发光二极管的问世，半导体技术在引发微电子革命之后，又在孕育一场新的产业革命———照明革命，其标志就是用半导体光源逐步替代白炽灯和荧光灯。

　　面对半导体光源的巨大商机和新一代照明革命的浪潮，美、日、欧、韩等国家和地区纷纷制订发展计划，以抢占半导体照明的制高点。

　　我国也在2003年底紧急启动了“十五”国家科技攻关计划“半导体照明产业化技术开发”重大项目（简称国家半导体照明工程），使我国半导体照明工程进入实质性推进阶段。

　　国家半导体照明工程根据我国的国情确立总体目标：抓住照明革命的历史机遇，瞄准成熟的产业技术（低成本技术），以近期解决市场应用和产品的性价比，中远期培育新兴的大功率通用照明（白光）产业为目标，从形成一个完整产业链的角度出发，体现政府引导、企业主体、市场化运作的原则；以应用促发展、解决产业化的关键技术和原创性核心技术，形成一批专利、培育一批企业、建设一批基地，形成有自主知识产权的标准体系，最终发展成为具有国际竞争力的中国半导体照明新兴产业。

　　具体目标是；解决功率型半导体芯片设计、功率型LED（半导体发光二极管）封装技术及荧光粉等封装材料制备等产业化关键技术，开发出市场急需的特殊照明应用产品，形成原创性核心技术和一批专利。建立具有自主知识产权的半导体照明评价标准和知识产权联盟。建设半导体照明特色产业与应用示范基地，培育一批掌握核心技术的高技术企业。

　　此外，国家半导体照明工程还进一步明确了工程的组织措施和上海、大连、南昌、厦门等四大示范基地的开发。来源：《中国青年报》