半導體照明——基礎研究不能“慢半拍”
發布時間:2010-02-25 來源:光明日報
高端視點:
- 我國半導體照明基礎研究雖然在過去10年中得到一定支持,但也存在缺位
- 前期積累的基礎研究成果,已不能適應半導體照明技術發展的快速需求
- 加快半導體照明若幹重大基礎科學問題研究,解決產業發展的技術瓶頸,已經迫在眉睫
半導體照明產業已成為後危機時代的產業製高點。針對我國基礎研究滯後於技術、市場發展的現象,專家呼籲——
“由於巨大的應用需求,半導體照明發展出現了市場領先技術發展,技術研究領先於基礎研究的特點。”在近日召開的相關主題的香山科學會議上,南京大學物理係教授張榮等專家指出,我國半導體照明基礎研究雖然在過去10nianzhongdedaoyidingzhichi,danyecunzaiquewei。qianqijileidejichuyanjiuchengguo,yibunengshiyingbandaotizhaomingjishufazhandekuaisuxuqiu。yinci,jiakuaibandaotizhaomingruoganzhongdajichukexuewentiyanjiu,jiejuechanyefazhandejishupingjing,yijingpozaimeijie。
半導體照明,被公認為照明史上的第二次革命。“其發光方式與目前傳統照明的發光方式完全不同,在發光效率、壽命、環保方麵有巨大的潛在優勢。它具有安全、無頻閃等特點,而且不存在紅外、紫外輻射,不會造成二次汙染。”張榮介紹。
“根據理論預期,半導體照明發光效率可以達到400lm/W左右,是節能燈預期效率的3—4倍。”中科院半導體研究所研究員曾一平分析,按照技術發展預期,如果半導體照明光源的發光效率達到200lm/W以上,並取代傳統照明光源,則至少可使我國的照明用電每年節省1/3以上。按照當前的照明用電量計算,每年節電近1000億度,超過三峽工程的全年發電量,並減少二氧化碳排放1億多噸。
記者從會議上了解到,目前國際上半導體照明產品水平已經達到100lm/W,我國產業水平在80lm/W左右,已經超過了節能燈的發光效率。
半導體照明包括基礎材料、外延材料、芯片、封裝、二次光學設計、應用等一係列內容,但是,影響半導體照明發光效率的核心是材料和芯片。“目前在關鍵的白光led技術上,雖然已經在一定範圍內獲得實際應用,但與傳統照明光源和技術相比,沒有體現出明顯的優勢。”曾一平認為,如何實現半導體白光照明的超高效,是全世界半導體照明領域麵臨的最重要問題。
“半導體照明發光效率每提高10lm/W,應用市場就擴大50%。”張(zhang)榮(rong)告(gao)訴(su)記(ji)者(zhe),半(ban)導(dao)體(ti)照(zhao)明(ming)發(fa)展(zhan)的(de)特(te)點(dian)是(shi)市(shi)場(chang)發(fa)展(zhan)領(ling)先(xian)於(yu)技(ji)術(shu)發(fa)展(zhan),技(ji)術(shu)發(fa)展(zhan)促(cu)進(jin)市(shi)場(chang)應(ying)用(yong)。但(dan)目(mu)前(qian),由(you)於(yu)半(ban)導(dao)體(ti)照(zhao)明(ming)的(de)基(ji)礎(chu)研(yan)究(jiu)還(hai)相(xiang)對(dui)滯(zhi)後(hou),對(dui)於(yu)半(ban)導(dao)體(ti)照(zhao)明(ming)核(he)心(xin)氮(dan)化(hua)物(wu)LED發光過程中的許多基礎問題還不完全清楚或存在爭議。
在本次題為“高效氮化物半導體白光照明材料及芯片基礎問題”的香山科學會議上,張榮認為,半導體照明發光效率,歸結到基礎科學層麵,主要是高應變、qiangjihuadanhuawuyizhijiegounengdaideyouhuashejijishixian,danhuawuwaiyanshengchangdonglixueyuquexianxingweikongzhi,danhuawuyizhijiegouzailiuzifuhedonglixueheguangzichuanshuxingweikongzhidengguanjiankexuewenti。zhengshiyouyuduizhexiewentidelejiehaibugoushenru,yingxianglebandaotizhaomingjishudefazhan。
“半導體照明正是後危機時代的產業製高點。”張榮指出,由於半導體照明在節能減排方麵蘊含著巨大的市場前景,美、日等國政府紛紛推進相關科技計劃。
美國能源部在2009年公布了固態照明(SSL)製造研發的產品路線圖,並將實驗室實現200lm/W發光效率的時間表,從原定的2020年提前到2015年。
“分析這個路線圖,可以看出,美國對於這個產業是均衡、科學的部署,覆蓋各個環節,基礎研究、技術開發、產業化工程示範、市場推廣應用並重。”在張榮看來,其組織框架是以研發機構為主體,市場需求為導向,產業化平台為支撐。
“而我國在基礎研究領域還應該加大支持力度。”張榮表示,“從目前100lm/W發光效率到200lm/W,還需要若幹年的努力,基礎研究有待進一步突破。”
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