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访中国工程院院士陈良惠

陈良惠院士


        陈良惠,1939年生,福建省福州市人。1963年毕业于上海复旦大学。现任中科院半导体研究所研究员,光电子器件国家工程研究中心主任,“863”计划光电子主题专家组副组长。他主持研制的高速硅光探测器、我国第一支量子阱激光器、一系列波长的红外及近红外量子阱激光器、量子线激光器列阵、中大功率半导体量子阱激光器,分别获得了1986年国家科技进步奖二等奖、1992年中国科学院科技进步奖一等奖、1995年国家科技进步奖三等奖、1997年中科院科技进步奖一等奖、1998年国家科技进步奖三等奖。他主持建立的国家光电子器件工程研究中心,1996年通过国家验收。陈良惠承担了大量的“863”攻关任务,在光通信、光信息处理、光存储、光量子和激光医疗等方面发挥了重要作用。他发表论文100余篇,1999年当选为中国工程院院士。现任中国工程院信息电子学部副主任、中国电子学会光电子专业委员会主任、中国通信学会光通信专业委员会副主任。他目前在光电子领域的专业兴趣在于纳米光子学和新型量子阱光电子器件及其在通讯、光存储、光显示、固态照明和激光医疗等方面的应用。
        目前,半导体照明在节能上的潜力已得到认同。作为“十一五”国家重大专项的半导体照明项目已经启动。从2007年开始,国际白光LED技术和电光转换效率突飞猛进,我们与国际的差距不但没有缩小而是在继续拉大。2008年11月18日绿色能源发展技术创新论坛期间,记者针对这一问题采访了陈良惠院士。

        半导体照明产业的瓶颈

        记者:陈院士您好,请问我国半导体照明产业发展的瓶颈是什么?
        陈良惠:目前中国半导体照明产业面临的瓶颈很多,主要是生产设备受制于国外,从事半导体照明研究的人才奇缺。十年前中国科学院半导体研究所开始从事高亮度LED的产业化研究,LED是发光二极管的简称,从那时起我开始进入以LED为代表的半导体照明产业。
        目前,半导体照明器件的发光效率是妨碍大规模应用的瓶颈,这主要取决于器件的材料、衬底和封装等诸多因素。内量子效率和外量子效率共同决定了整个器件的发光效率。提高效率的办法很多,我现在带的研究生已经开始从光子晶体角度开展半导体照明器件的研究,希望能够提高光子发光的效率。尽管高亮度LED的发光效率还有待进一步提高,但是已经可以取代白炽灯,若要取代日光灯和国家倡导的节能灯,还为时尚早。LED照明的总成本太高,这是普通老百姓难以承受的主要原因。
        我们在半导体照明领域与国际水平有相当大的差距。半导体照明要进入千家万户,首先要求住宅实现半导体照明灯具电源和接口的标准化,这样才能保护中国半导体照明企业的发展。

        集中力量开展高端器件研究

        记者:半导体照明如何实现市场化?
        陈良惠:LED照明器件的价格“雪崩”是半导体照明进入千家万户的一个前提。但我现在很担心企业盲目进入LED产业链,造成供过于求。前不久,科技部要求各省都要搞半导体照明器件的生产,可是市场在哪里?
        我们说市场很大,那是谁都吃不准的未来的市场。我对很多想要进入半导体照明器件市场的人,既点火,又泼冷水,说的就是“要冷静”!市场的竞争异常激烈,低成本竞争的压力很大,我们只能向高端和深层次发展半导体照明器件。尤其需要政府支持搭建一个平台,集中全国的力量开展高端器件的研究和产业化。我们有很强的技术后盾,只要应用跟得上,就有能力做高端的、有自主知识产权的器件和应用产品,要避免在低端产品上开展竞争。 
        目前,在半导体照明器件领域,德国OSRAM公司、日本日亚、美国CREE公司对中国持技术封锁的态度,因为高亮度和超高亮度LED器件的制造和封装过程本身,就涉及到诸多的专利技术。德、日、美等国家不愿意看到中国企业掌握先进的封装工艺和技术。搭建产学研联合开发平台对促进半导体照明产业的发展很有必要。

        把握LED绿色照明产业的商机

        记者:为什么说半导体照明产业的发展是一个趋势?
        陈良惠:中国目前能源主要来自火力发电,而火力发电采用石油和煤,石油价格不断飙升,造成发电成本增加,而燃煤会产生大量的二氧化碳,造成温室效应。在能源危机和温室效应日趋严重的当今社会,节能环保已成为照明产品的主题。传统光源的能源利用效率较低,只能将所收到电能的5%转换成光能,能源浪费十分严重。因此,禁用传统能耗光源,推广绿色节能照明势在必行。在今年欧盟春季首脑会议上,欧盟各国达成一项共识,决定逐步用节能新光源取代白炽灯,以减少温室气体排放。各国也拟通过立法从2009年开始禁止能耗光源的生产,传统能耗光源首次遭遇全球禁令。 
        在我国,2007年7月,国务院办公厅下发的《关于建立政府强制采购节能产品制度的通知》(国办发 [2007]51号)明确指出,各级政府机构使用财政性资金进行政府采购活动时,在技术、服务等指标满足采购需求的前提下,要优先采购节能产品,对部分节能效果、性能等达到要求的产品,实行强制采购。8月,建设部又明令要求,各城市不得再在城区主干道大范围使用多光源装饰性庭园灯,景观照明严禁使用强力探照灯、大功率泛光灯、大面积霓虹灯、彩泡、美耐灯等高亮度高能耗灯具。11月,国务院又下发文件规定从2008年起,中国地方省级官员将开始向中央上交节能答卷,如果成绩单未能及格将面临问责和“一票否决”。2008年1月,财政部、国家发展改革委联合发布《高效照明产品推广财政补贴资金管理暂行办法》,确保实现“十一五”期间通过财政补贴方式全面推广高效节能照明产品。 
        目前,市场上的节能照明产品众多,而技术比较先进且环保的要算LED灯。LED灯即半导体照明灯,在同样的亮度下,比白炽灯省电80%,比荧光节能灯省电50%。只要目前1/3的白炽灯被半导体灯所取代,每年就可为国家节省用电1000亿度,相当于三峡工程一年的发电量。
        目前白炽灯的寿命为1000~2000小时,LED灯的理论寿命长达10万小时。因其是一种固态冷光源,具有工作电压低、耗电少、发光效率高、寿命长等特点,成为节能照明领域的主流。 
        记者:在国内半导体照明产业中,哪些企业发展突出?
        陈良惠:在LED照明领域,真正将LED应用到普通照明且实现规模化生产的勤上光电公司无疑走在了前列。据了解,勤上光电联合清华大学在大功率LED路灯上取得了重大突破,有明显的创新性,已获国际国内发明专利和实用新型专利100多项,先后承担了北京绿色奥运道路照明工程,广东科学中心广场及周边道路照明工程,清华大学内奥运场馆道路照明工程,深圳、中山以及东莞常平、石排、石龙的照明全面改造工程。 
        记者:未来几年这一新产业的发展情况会怎样?
        陈良惠:根据“十一五”规划,未来我国将开展十大节能工程,其中,推广高效节电的绿色照明系统将是一个重要内容。因此,作为继明火和白炽灯之后的第三次照明革命,半导体照明(LED)将会成为未来几年的发展趋势。
        受2008年北京奥运会和2010年上海世博会的推动,我国LED行业未来几年市场增速将进一步加快,在“国家半导体照明工程”的推动下,目前已形成上海、大连、南昌、厦门和深圳等国家半导体照明工程产业化基地。预计到2010年,我国半导体照明及相关产业产值将达到1500亿元。而LED作为光源进入通用照明市场将成为日后产业发展的核心。 
        随着LED行业和技术的不断成熟,加上国家政策的支持和导向,目前国内外众多传统照明巨头纷纷投入到半导体照明的开发中。行业洗牌进一步加剧,传统照企产业升级迫在眉睫。可以预见,未来几年内LED会像现在的荧光灯一样,从商业场所照明应用开始,逐渐飞入寻常百姓家。

        争抢产业制高点

        记者:请问,现在全球半导体照明产业发展态势如何?
        陈良惠:2008年,全球LED的产值从2004年的125亿美元提高到500亿美元,市场规模巨大,竞争也将越来越激烈。而美国能源部的研究报告分析,到2010年,美国将有55%的白炽灯和荧光灯被半导体灯替代,每年节约电费可达350亿美元,半导体灯有望形成500亿美元的大产业。半导体照明产业诱人的商机,吸引了许多世界级企业的投资,使LED产业得以快速发展。
        目前,美国GE、荷兰飞利浦、德国OSRAM三大世界照明生产巨头纷纷与半导体公司合作组建半导体照明公司,抢占产业制高点;我国台湾地区也出台了新世纪照明光源开发计划,大力发展半导体发光二极管产业;日本则提出,2006年起用半导体灯大规模替代传统的白炽灯。我国内地在产业扶持、台商加入及国际巨头三方推动下,LED产业已初步形成。据不完全统计,截至2004年,我国内地已有各类LED企业3500余家,LED器件年产量400亿只以上,实现年市场规模300多亿元。国内企业并购是增强竞争力的“快捷键”,对于半导体照明企业来说,并购对象必须具有与世界大厂抗衡的能力和策略结盟实力。
        近年来,发达国家甚至纷纷启动国家项目,希望抢占新兴产业制高点。美国能源部设立了半导体照明国家研究项目,计划到2010年有过半的白炽灯、荧光灯被取代。2025年使美国照明用电比目前减少一半,这必须由届时每年500亿美元的光源产业来支持;日本则计划通过半导体灯,节约相当于一两座核电站的发电量。
        在我国,中科院早在上世纪60年代就已开展相关研究,但产业推进步伐却严重滞后。固态照明技术和产业正在崛起,投资者反应积极,令人鼓舞。目前我国的LED技术与国际先进水平差距并不大,但固态照明尚处发展技术、冲破专利封锁阶段。我国大功率LED已有突破,但尚需实现工程化和产业化。我个人认为,目前还未到大赢利的好时期,产业投入应谨慎理智,不宜过热,只要整体推进得当,就会形成一个有核心竞争力的固态照明产业。