1998年,由通产省资助、新能源产业技术综合开发机构(NEDO)和金属研究开发中心(JRCM)负责执行的“21世纪照明计划”正式启动,参与机构包括4所大学、13家公司和1个协会。整个计划的财政预算为60亿日元。日本已完成该计划的第一期目标,目前正实施第二期计划,目标是到2010 年,发光二极管的发光效率达到120流明/瓦(lm/w)。该计划关注的核心在于高质量材料的生长、高功率管芯的制备和高效率白光荧光粉的获得等,开展研究的项目包括氮化镓基化合物半导体发光机理的基础研究、改进用于紫外发光二极管外延生长的方法、研究用于同质外延生长的大面积衬底、开发由紫外发光二极管激励产生白光的荧光粉,并生产出使用白光发光二极管照明的光源。
美国:下一代照明计划
美国能源部于2000年开始启动国家半导体照明研究计划,即“下一代照明计划”(NGLI),总共将投资5亿美元支持计划的实施。该计划已被列入美国“能源法案”,由国防高级研究计划局(DARPA)和光电产业发展协会(OIDA)负责执行,共有13个国家重点实验室、公司和大学参加。重点研究方向是:发光二极管成本的降低和转换效率的提升、氮化镓(GaN)材料的固体物理学问题、金属有机化学气相沉积(MOCVD)相关工艺、低缺陷密度衬底和器件结构的优化等。随后,美国能源部制定了《固态照明研究与发展计划》,该计划为半导体照明确定了无机发光二极管和有机发光二极管(OLED)两个方向,已进行了多次修订。美国能源部还于2007年4月发布了《固态照明商业化支持五年计划》草案,它为产品的商业化活动也提供了一个基本框架。
欧盟:半导体照明计划
欧盟于2000年7月实施了“彩虹计划”,以推广白光发光二极管的应用。该计划由欧盟设立的执行研究总署(ECCR)负责组织,委托6个大公司、2所大学执行,研究内容之一是发展氮化镓基照明光源。“彩虹计划”于2003年7月结束,该计划推动了欧洲高亮度户外照明市场的增长。2004年10 月,欧盟正式启动了“用于信息通信技术与照明设备的高亮度有机发光二极管”项目(OLLA),该项目的经费大约为2000万欧元,由欧盟第六框架计划 (FP6)中的信息社会计划(IST)提供。项目由来自8个欧盟成员国的6所大学、8个研究所和10个公司共同完成。
韩国:氮化镓基LED开发计划
2000年,韩国政府制定了“氮化镓半导体开发计划”,并成立光产业振兴会(KAPID)负责计划的组织与实施,其中涉及半导体照明的研究项目包括以氮化镓为材料的白光发光二极管等。韩国的“固态照明计划”已得到政府批准,2004年~2008年政府投入1亿美元,企业提供30%的配套资金,该计划的目标是2008年发光效率达到80流明/瓦。
英国:用于照明的LED计划
英国商业、企业和改革部(DBERR)(原贸易工业部)于2007年7月启动了“用于有效照明解决方案的新型发光二极管”计划 (NoveLELS),目标是开发新型氮化镓芯片技术,将发光二极管光源商业化。该计划获得英国商业、企业和改革部330万英磅的资助,而英国政府及技术战略委员会为其提供超过170万英磅的资助。
中国台湾:照明光源开发计划
中国台湾地区也在组织实施“新世纪照明光源开发计划”,研究内容主要分为外延生长和芯片加工、封装及应用产品的可行性评价、信息平台和测试平台建设。一些光电企业经过多年研发投入和产业发展,在器件工艺和封装以及材料外延方面已拥有若干自主知识产权。
专家观点
杭州远方光电信息有限公司董事长潘建根
先进国家重视标准和检测
尽管各国技术具有不同特点,但都利用专利手段保护其核心技术,并在世界范围内布置了严密的专利网。
·先进国家和地区无一不把标准和检测放到重要地位,以规范市场,加快半导体照明产品的推广和应用。
近年来,世界半导体照明产业蓬勃发展,主要发达国家和地区都制定了LED发展计划,在政府推动和市场需求的双重作用下,全球半导体照明产业已形成美国、欧洲、亚洲三足鼎立的产业分布与竞争格局,其中亚洲以日本、韩国、中国为主。其中,美国和日本在上游外延生长和芯片制备领域处于世界领先地位。中国台湾地区在上游芯片和中游封装的实力也不容小觑。在欧洲,传统照明巨头飞利浦、欧司朗等均强势进入半导体照明产业。尽管各国技术具有不同特点,但都利用专利手段保护其核心技术,并在世界范围内布置了严密的专利网。
在市场应用方面,由于全球节能减排的呼声越来越高,不仅仅是上述几个半导体照明产业发达的国家和地区,世界其他各国对LED产品的需求都越来越大。从近几年世界最大的照明展“德国法兰克福展”中可以看出,LED已经占据了展会中绝对优势的地位,各种LED新品层出不穷,LED替代白炽灯等传统光源的观点越来越被认同,而且LED很可能会打破传统照明方式,改变人们使用光源的习惯。然而,也应该看到,美、日、德等国家仍然在半导体照明产业中的高附加值领域占据着主导地位。
值得注意的是,这些先进国家和地区无一不把标准和检测放到重要地位,以规范市场、加快半导体照明产品的推广和应用。美国在这方面投入了大量的人力物力,不仅以美国国家标准与技术研究院(NIST)为首,对半导体照明检测技术展开了深入研究,而且多个组织和机构也分别或联合出台了12项LED相关标准,另有十余项正在研究制定过程中,其中北美照明学会(IESNA)发布的LM-79和LM-80等技术规范,在全球范围内有着广泛而深入的影响力。德国则秉承着一贯严谨的作风,由德国物理技术研究院(PTB)带领国内产业界斥巨资进行着检测技术和标准化的研究。更重要的是,美国和德国等都利用自己的技术优势和在国际化组织中的影响力,争取半导体照明领域的国际标准话语权。在国际照明委员会(CIE)和国际电工委员会(IEC)等组织中,美国、欧洲和亚洲争取标准制定权的竞争已经相当激烈。