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半导体照明:技术应用走在世界前列
| 12-10-31| 访问次数: | 【 【打印】【关闭】
【导读】
去年“两会”前夕,人民大会堂万人礼堂主席台原来的160盏1000瓦卤钨灯被替换为160瓦LED灯,会议照明和环境温度得到明显改善,节能效果显著。据统计,2011年,我国半导体照明产业规模已达1560亿元,年增长率为30%,相关企业约5000家,是全球这一领域发展最快的地区。我国半导体照明产业在短短几年时间里迅速崛起,成为一个在海内外都有较大影响的战略性新兴产业。
【关键词】
“十城万盏”点亮新兴照明产业   介于“学研”和“产用”之间   国际半导体照明联盟   国家半导体照明工程   三个“滞后”

    节能照明及新能源技术应用博览会上,一款展出的LED照明产品色彩斑斓

节能照明及新能源技术应用博览会上,一款展出的LED照明产品色彩斑斓 图/CFP

央视龙年春晚上,LED(发光二极管)灯光的华丽亮相再次给人们留下深刻记忆。令人惊艳的不仅仅是舞台上的呈现,更为重要的是我国半导体照明产业发展迅猛。据统计,2011年,我国半导体照明产业规模已达1560亿元,年增长率为30%,相关企业约5000家,是全球这一领域发展最快的地区。

这一切,让全国人大代表、武汉大学党委书记李健倍感欣慰。9年前,时任科技部高新司司长的他和同事们一同启动了国家半导体照明工程,并担任该工程领导小组首任组长。

李健认为,我国半导体照明产业之所以能在短短几年时间里迅速崛起,成为一个在海内外都有较大影响的战略性新兴产业,主要在于科技部提早布局,抢占先机;以应用促发展,注重培育市场和市场主体;较早采用了成立技术创新联盟这一新模式,有力促进了产学研协同创新。

研发和应用基本与国际同步

美国、日本等发达国家近10年来纷纷立足国家战略推动半导体照明技术研发和产业发展。然而,9年前,中国半导体照明上游产业发展几乎是一片空白,下游应用刚刚起步,功率芯片全部依赖进口,企业规模小、缺乏产业化技术,整个产业销售收入不足百亿元。

为抢占新兴产业先机,从“十五”开始,科技部率先支持半导体照明技术和产业的发展。

“随着长期制约着半导体照明发展的氮化镓制造技术的突破,我们意识到,照明产业正孕育着一场新的革命,要后来居上,必须抓住这次难得的机遇。”李健回忆道,在“非典”尚未结束时,科技部联合有关部委成立国家半导体照明工程协调领导小组,并紧急启动“国家半导体照明工程”,推动半导体照明技术攻关和应用试点。

采访中,李健一再强调,在国家科技计划设计之初,就充分考虑了半导体照明产业和市场的需求,以突破部分核心关键技术,促进上下游实质性合作为目标,按照产业链来部署技术创新的各个环节。“当时先深入企业充分调研,紧密结合技术发展方向和产业需求,进行科研项目的设计和组织。”

在国家科技攻关计划、863计划、科技支撑计划等和相关部门政策的支持下,我国半导体照明技术和产业发展步入快行线。

“目前,我国半导体照明技术基本实现与国际同步发展,示范应用处于国际先进水平。”中科院半导体研究所原所长李晋闽认为,在基础研究方面,我国研发水平和方向与国际基本保持同步;在成果转移转化方面,我国产业化部分关键技术取得突破,下游应用基本与国际同步,甚至某些方面超前。

据悉,“十一五”期间,我国产业化大功率LED芯片光效超过100流明/瓦,与国际产业主流产品水平同步。在经历了买芯片、买外延片的道路之后,我国已经实现自主生产外延片和芯片,国产芯片进口替代比例逐年上升,2011年达68%。

此外,我国还在硅衬底LED芯片产业化、紫外短波长LED、MOCVD重大装备、功率型白光LED封装水平等方面取得突破。据统计,近几年我国LED专利申请每年以30%以上的速度增长,我国已成为全球LED专利申请与布局的热点地区。

“十城万盏”点亮新兴照明产业

认知度较低、产品价格较高等因素都成为了大规模推广应用的“拦路虎”。LED自然也不例外。

“9年前,没人看好LED照明产业前景,尤其是做传统照明的一些专家对其成熟度提出质疑,居高不下的成本也是障碍。”国家半导体照明工程研发及产业联盟常务副秘书长阮军回忆道。

为支持半导体照明技术创新与产业发展,我国政府制定了一系列相关政策和计划。2009年4月,科技部启动“十城万盏”半导体照明应用工程试点工作,分两批批复了37个“十城万盏”试点城市。2010年10月,《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》明确将半导体照明材料列为新材料产业的重点发展方向。

这无疑是一次难得的历史机遇。在“十城万盏”的带动下,试点城市地方政府纷纷将半导体照明作为调整区域产业结构、转变经济发展方式的重要抓手,努力培育和发展半导体照明新兴产业。

与此同时,许多传统照明企业纷纷进入半导体照明领域,拉开了产业转型与升级的大幕。宁波是我国照明产业的聚集地,2010年当地超过4000家的传统照明企业中,有近1/3的企业已经或计划向半导体照明产业转型。一些传统照明领域的上市企业也投入巨资转入LED的研发和生产。总部在惠州的雷士照明,2010年成立上海研发中心,并组建LED研发小组。

“十城万盏”所点亮的星星之火,如今已渐成燎原之势。2011年末,科技部、住房和城乡建设部在广州联合召开“十城万盏”试点工作现场会,会上发布的数据显示,目前37个试点城市已实施的示范工程超过2000项,应用的LED灯具超过420万盏,年节电超过4亿度。试点城市集中了近4500家半导体照明企业,总产值达到约1400亿元。

随着“十城万盏”试点工作的推进,半导体照明产品在复杂现实条件下的应用需求,牵引着相关技术的不断提升。对此,阮军深有体会。“在使用过程中逐渐暴露出LED产品还存在的一些技术问题。比如一些产品过去没有在户外使用过,发现它在控制、防雷击等方面还需要改进,这也是个好事情。技术或产品就是要在应用中不断改进完善。”

孕育出第一家依托于产业联盟的国家重点实验室

2011年的最后1天,在中科院半导体研究所的会议室里,国内外知名半导体照明技术和产业专家齐聚一堂,为筹建中的半导体照明联合创新国家重点实验室谋篇布局。

这个实验室可不一般,它既不是科研院所或高校牵头,也不是企业组建,而是由国家半导体照明工程研发及产业联盟牵头——介于“学研”和“产用”之间。这在中国还是第一家。

“国家半导体照明工程”启动以来,我国半导体照明产业快速发展,但面对激烈的国际竞争,仍然面临诸多挑战:企业规模小,创新能力不足,研发力量分散,缺乏共性技术研发平台。

在科技部等部门的大力推动下,2004年,国内46家骨干企业、高校和科研院所按照“自愿、平等、合作”的原则,共同发起成立了国家半导体照明工程研发及产业联盟。

阮军将联盟工作概括为:充分集成产学研优势单位的技术、人才、管理和资金等创新要素,攻克产业核心关键技术,促进科技成果转化;探索形成优势互补、合理分工、风险共担、成果共享的技术创新队伍;以资源共享、知识产权、标准等为纽带,形成产学研协同创新的长效机制。

“联盟不是项目的发布者,也不是承担者,而是以第三方的角色参与项目管理。”李晋闽说,这摆脱了部门、研究单位和企业利益观念,不仅得到业内充分认可,还能从国家战略层面形成机制创新的完整构架,实现可持续发展。

据悉,在国家和地方政府的大力扶持下,联盟的积极组织协调下,国内LED企业茁壮成长,已有十多家公司成功上市。联盟自身也不断发展壮大,目前已有成员单位293家,包括产业链上中下游、来自港台和海外的知名企业、研究机构,涵盖了国内LED产业40%的产值。

引导标准制定赢得国际话语权

为了把我国半导体照明产业巨大的市场潜力变为产业优势,2010年10月16日,以国家半导体照明工程研发及产业联盟为主要发起者,联合美、澳、新、荷、韩、印及我国台湾地区的半导体照明产业组织成立了国际半导体照明联盟(ISA)。

在ISA理事会上,国家半导体照明工程研发及产业联盟秘书长吴玲全票当选ISA的首任主席。经过努力,ISA秘书处也落户北京。ISA是全球首家专门促进半导体照明行业发展的非营利性、非政府组织,其成员涵盖了全球半导体照明产业链绝大部分龙头企业,在半导体照明领域具有话语权和规则制定权。业内专家表示,这种组织设在中国的不多,由我国主导的则更少。

“引导国际相关标准的制定是产业发展的终极目标之一,能充分体现产业在全球的话语权。”ISA秘书长岳瑞生认为,在半导体照明应用推广标准制定方面,中国与欧美基本处于同一起跑线,而且中国拥有庞大企业群,充足的生产能力和广阔的应用市场,会催生许多相关行业规范、标准,从而增强中国标准的影响力,这些标准也有望上升为国际标准。(记者 唐婷)

【科技热词】

LED

LED即发光二极管,是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料,在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射,直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。

LED被称为第四代照明光源或绿色光源,具有节能、环保、寿命长、体积小等特点,可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。

【他山之石】

世界各国瞄准LED照明产业

去年“两会”前夕,人民大会堂万人礼堂主席台原来的160盏1000瓦卤钨灯被替换为160瓦LED灯,会议照明和环境温度得到明显改善,节能效果显著。该项目是由国家半导体照明工程研发及产业联盟组织完成的。

  去年“两会”前夕,人民大会堂万人礼堂主席台原来的160盏1000瓦卤钨灯被替换为160瓦LED灯,会议照明和环境温度得到明显改善,节能效果显著。该项目是由国家半导体照明工程研发及产业联盟组织完成的。

  韩国:5年投资2.79亿美元促进LED研发

2011年5月,韩国知识经济部在经济政策调整会议中表示,为促进LED产业融合技术开发,未来5年内将编列总额3000亿韩元(约2.79亿美元)的预算支持,并筹备推动LED产业再跃进的支持策略。

2009年初,韩国知经部聚焦投资推动LED核心原创技术开发和将LED照明普及到公共机构,新政策则是着重于如何将LED技术有创意地与既有产业如照明、医疗等进行融合,创造出更具高附加价值的技术。

韩国政府计划2015年前将LED照明融合事业推向全球先进地位,提出确保新市场主导竞争力、确保市场创造及消费者信赖度、构成良性循环的产业生态3大主要政策任务。同时, 还计划2011年内实施照明功能标示制度及事后管理评价结果制度等,方便消费者辨认产品。

奥地利:按企业改装LED照明系统功率给予补助

去年,奥地利政府通过“2011年环境促进计划”,鼓励企业改装LED照明系统和节能动力系统,鼓励企业和个人对商用建筑和私人住宅进行热能改造。

奥地利环境部长贝尔拉科维奇认为,这些鼓励措施不仅有利于节能减排和环境保护,还有利于奥地利普通家庭减少能耗,帮助企业降低运营成本,同时发挥创造就业和带动经济复苏的积极作用。

该计划中的“企业环境促进计划”对企业改装LED照明系统提供新的资助方案。补助金额依据企业改装LED照明系统的功率而定,最高不超过企业改造投资总额的30%。奥地利政府希望,通过此项鼓励措施充分挖掘企业节能潜力,在节省运营成本的同时达到减少温室气体排放的目标。

欧盟:“彩虹计划”推动高密度光碟市场增长

2000年7月,欧盟实施“彩虹计划”,设立执行研究总署(ECCR),通过欧盟的BRITE/ EURAM-3 program来支持推广白光LED的应用,并委托6个大公司和2个大学执行。

历时42个月的“彩虹计划”,主要内容是发展氮化镓基设备和相关的制造业基础设施,希望通过应用半导体照明实现高效、节能、不使用有害环境的材料、模拟自然光的目标。该计划主要推动两个重要市场的增长:一是高亮度户外照明,如交通信号灯、大型户外显示牌、汽车灯等;二是高密度光碟存储。

【我有建议】

LED照明产品标准体系应尽快完善

李兴华

李兴华 全国人大代表、广东省科技厅厅长

  半导体照明产业作为战略性新兴产业的重要内容,国家应进一步加强引导、规范和扶持,促进产业做大做强。

首先要在LED核心技术攻关上求突破。我国应加快建设覆盖产业链各环节的公共技术平台,推进上游核心技术及装备的攻关和产业化。支持龙头企业以新技术路线推动芯片和外延片的研发及产业化,通过控股、合作研发等方式获取知识产权。大力推进建设国家实验室与地方LED企业联合共建省部产学研重大创新平台和省部产学研结合示范基地,共同攻克关键核心技术和共性技术,共同承担示范工程建设。抓好模块化设计与封装、高效散热、智能驱动电源等中游环节共性技术开发及成果的转移转化,打造一批骨干企业,提升LED产业整体水平。

在建立完善质量检测平台和标准体系上见成效。进一步做好LED路灯产品标杆体系的应用推广工作,建设统一、开放、权威的LED产品质量检测平台,指导各地选用优质的LED产品。在此基础上,抓紧启动不同类别LED照明产品地方标准的编制工作,争取主导若干项LED照明产品国家标准的编制工作,完善LED照明产品标准体系,执行产品质量市场准入制度,促进LED市场健康、有序发展。

【专家连线】

LED产业发展存在三个“滞后”

岳瑞生

岳瑞生 国际半导体照明联盟(ISA)秘书长

  近十年来,我国半导体照明发展所取得的成绩可圈可点,特别是在应用方面走在世界前列,实属不易。但在以下几个方面仍需加快发展步伐:

一是企业数量较多,但整体竞争力较弱,就单个企业而言,规模较小,与全球龙头企业相比,还有较大差距;二是缺乏国际知名品牌,在国际市场上的认可度不高,产品质量良莠参差,一些企业陷入“牺牲成本拿订单,牺牲质量保成本”的魔咒之中,难以可持续发展。三是总体看,标准制定、检测方法滞后于产品应用的发展,产品研发水平和进展滞后于市场需求,公共技术、交流平台建设滞后于产业研发需求,支持政策、发展规划和服务体系滞后于整个产业发展。

我国要从半导体照明制造和应用大国变为强国,尚需要政府对该产业强有力的支持与引导。一是要在基础研发、共性技术的攻关方面继续加大投入。解决产业急需的光、电、热、机械、软件、智能化控制系统等共性关键技术,开发低成本、高可靠系统集成技术及标准化、规格化应用产品,开发智能化照明控制系统。

二是要支持机制体制方面的真正突破。在科技部的大力支持下,国家半导体照明联盟主导成立的“联合创新国家重点实验室”,围绕产业技术创新链构建,通过契约式手段、资源所有权与使用权相结合以及产业界参与的投入方式,集中与分布的运营方式,建立体制机制创新的开放式国际化公共研发平台。这种突破中国传统产业格局的藩篱,摒弃了资源组合的桎梏,跳出了习惯思维的窠臼,广纳全球高端人才为我所用之做法,值得提倡与推广。

三要在标准制订、检测方法方面要予以大力支持。传统产业是先有产品,后有标准规范;高技术产业是先有标准规范后有产品;而半导体照明产业的特点是产品与标准规范并肩而行。而且,标准规范是研发出来的,而不是“制订”出来的,需要体现科学性、通用性和可操作性,才能被全球行业所接受。这种产业内的“公共物品”,一个或少数企业很难下大的气力去投资研究,需要政府的强力支持。比如,美国能源部为支持一个半导体照明松散组织形成制订某些LED标准的能力,专门拨款2600万美元。一旦占领了标准、规范制订的制高点,对全球整个产业就具有引领作用。

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