发光二极管（LED）被认为是21世纪的照明新光源，同样亮度下，半导体灯耗电仅为普通白炽灯的1/10，而寿命却可以延长100倍。LED器件是冷光源，光效高，工作电压低，耗电量小，体积小，可平面封装，易于开发轻薄型产品，结构坚固且寿命很长，光源本身不含汞、铅等有害物质，无红外和紫外污染，不会在生产和使用中产生对外界的污染。因此，半导体灯具有节能、环保、寿命长等特点，如同晶体管替代电子管一样，半导体灯替代传统的白炽灯和荧光灯，也将是大势所趋。无论从节约电能、降低温室气体排放的角度，还是从减少环境污染的角度，LED作为新型照明光源都具有替代传统照的极大潜力。

　　中国工程院院士陈良惠曾说：”半导体照明进入民用照明领域，一年可以为中国节电一个三峡工程。“预计到2010年，我国照明用电将达到3225亿千瓦时，如果半导体照明进入有1/3的照明市场，就能够节约1/3的照明用电，这意味着每年为国家节省用电1000亿千瓦时，相当于三峡工程每年847亿千瓦时发电量的1.2倍。三峡工程的静态投资为1000亿元，动态投资则达到2000亿元，其建设周期为17-20年，如果我们拿出三峡工程投资的5%，即50亿元－100亿元来发展半导体照明，就能够再造一个三峡工程。

半导体照明将是照明史上一次历史性飞跃

　　20世纪60年代，第一只GaAsP（镓砷磷）红色发光二极管诞生，发光效率仅约 0.1流明/瓦。70年代，光效提高到1流明/瓦，发光颜色扩展到红色、黄色、绿色。80年代后期，红色LED的光效达到10流明/瓦。90年代初，发红光、黄光的GaA1InP材料和发绿、蓝光的GaInN材料的成功开发使LED的光效又得到大幅提高，2000年LED在红、橙区的光效达到100流明/瓦，在绿色区域约为50流明/瓦。彩色LED光源已经广泛应用在仪器仪表指示光源、汽车高位刹车灯、交通信号灯全彩显示屏中。

　　1998年白光LED的开发成功及商品化，对于LED在普通照明领域应用具有重要意义。白光LED的研究得到了世界各国照明界的关注，也在短时间内得到了迅速提高。1998年白光LED光效仅为5流明/瓦，1999年就达到了15流明/瓦，与一般家用白炽灯相当。惠普公司预测，2005年LED的光效可达50流明/瓦，到2010-2015年，可能达到150-200流明/瓦。2003年10月美国Cree公司已封装出1200流明的白光LED集成灯，光效为32流明/瓦。

     白光LED的出现，极大地扩大了LED的使用范围。它已在手机背光源、闪光灯和局部照明上应用，随着LED性能的进一步提高，它将成为大面积白光照明的重要光源。德国已经开发生产了由白光LED作为光源的飞机阅读灯，澳大利亚首都堪培拉的一条街道已采用了由LED作为光源的路灯进行道路照明。

　　中科院半导体所王占国院士介绍说，中科院曾预测到2020年时的10项最有前景的技术，半导体照明技术就是其中之一。作为革命性的冷光源，LED非常适合油库、矿井、防爆、安全、医疗、显微镜、军事等特殊领域。其固态特性使其防振性极强，能适应恶劣环境。其理论寿命是10万小时，即“一人一生一盏灯”。虽然目前技术水平下实际应用时寿命没有这么长，但也达到2万小时以上，能大量节约人工维护成本。

　　采用LED光源进行室内照明，首先替代的是耗电最大的白炽灯，然后逐步向整个照明市场扩展，这将会节约大量电能。据估计，以光效为50流明/瓦的LED替代白炽灯时，美国可节电10GW。日本估计，如果采用光效比荧光灯高两倍的LED替代日本半数的白炽灯和荧光灯，每年可节约相当于60亿升原油的能源。如果交通信号灯和霓虹灯广告牌也由LED代替，全日本还将节约40亿升原油的能源。

　　此外，太阳能半导体照明是“绿色能源”和“绿色光源”的完美结合。LED的工作电压一般为直流0.8V-3.8V，太阳能电池单体电压为0.5V左右，两者非常匹配，可以省掉太阳能光电系统中使用其它照明光源所必需的逆变器。既可提高能源利用效率、改善系统可靠性，又节约成本，此技术的应用将给边远贫困地区带来光明。目前我国有4300万人约880万户家庭没有电力供应，如果每年按10%的速率推广应用太阳能半导体照明灯，则年需求量为100万套以上。中科院广州能源所与珠海得意工程公司在珠海清华大学科技园已建成目前国内最大的太阳能LED路灯示范工程，但目前成本还比较高。

     国家半导体照明工程紧急启动

　　国家半导体照明工程协调领导小组办公室副主任吴玲女士回顾了国家半导体照明工程的启动缘由。

　　首先是去年初，国际上有几大动向引起了科技部的注意：

　　一是世界三大照明工业巨头通用电气、飞利浦、欧司朗集团相继与半导体公司合作，成立半导体照明公司，并提出要在2020年前，使半导体灯发光效率再提高8倍，价格降低100倍。对三大巨头来说，若是没有看到LED照明技术的产业前景是不会有那么大的动作的。

     二是几个主要发达国家和地区都提出了半导体照明计划，并有明确的时间表。如美国的“国家半导体照明计划”，2002-2010年政府计划投入5亿美元，目标是LED发光效率2002年达到20lm/W；2007年达到75lm/W，替代白炽灯；2012年达到150lm/W，替代荧光灯；2020年达到200lm/W，全面进入市场。从2000年到2020年，累计节约电能760GW，减少2.58亿吨炭的排出污染物，少建133座新的电站(每座1000MW)，累计节约财政开支1150亿美元，形成一个新的年产值超过500亿美元的光源产业。日本的“21世纪光计划”，计划在2006年完成用白光LED照明替代50%的传统照明。其它如韩国、欧盟、中国台湾等国家和地区也推出了相关计划。

　　其次，我国发展半导体照明有一定技术和产业基础。我国自主研制的第一个发光二极管（LED），比世界上第一个发光二极管仅仅晚几个月；在氮化镓的研究方面比国外大约晚三年，比起当初微电子的技术差距已经小很多了。通过”863“计划等科技计划的支持，我国已经初步形成从外延片生产、芯片制备、器件封装及应用的比较完整的产业链。我国已经有400多家规模以上企业介入到LED照明行业中，封装在国际市场上已占有相当大的份额，民间资本已开始大量进入。半导体照明产业是技术密集型加劳动密集型产业，尤其是芯片加工和封装全是劳动力密集型的，能够发挥我国的劳动力比较优势，我国有能力承接国际半导体照明产业的转移。以此为契机，还将给我国带来发展新型产业的机遇。并且我们在个别技术路线上已经有明显进展，有可能取得关键技术突破。

　　此外，我国是世界上最大的传统照明电器生产和出口国之一，而且中国有着13亿人的巨大市场，如果将来应用新技术，进一步降低成本，未来照明产业的最大市场还应是在中国。如此巨大的市场怎能拱手让与他人？

　　2003年10月15日，国家“十五”科技攻关计划重大项目——“半导体照明产业化技术开发”通过可行性论证，10月29日正式启动。“半导体照明产业化技术开发”项目包括“功率型高亮度发光二极管芯片及封装产业化关键技术”、“半导体照明系统技术、重大应用产品开发及示范”、“半导体照明评价与标准体系、发展战略研究及知识产权战略研究”。预计通过该攻关计划的实施，可以建成功率型高亮度LED芯片制备和封装示范生产线，形成10-20项目原创性核心技术专利；开发出10种以上特殊照明特色产业与应用示范基地；建立具有自主知识产权的半导体照明评价与标准体系和知识产权联盟。

     国家半导体照明工程协调领导小组常务副组长、科技部李健副秘书长说，我们要紧紧抓住2008年北京奥运会和2010年上海世博会的良好契机，在推动半导体灯在城市景观照明等特殊照明领域应用的同时，瞄准普通照明的远期目标，加大解决亮度、价格等瓶颈的攻关力度，通过建设半导体照明特色产业基地和示范工程，建立半导体照明技术标准体系等措施，尽快打造我国半导体照明新兴产业。

     发展半导体照明需要统筹规划、联合推进

　　吴玲介绍了国家半导体照明工程攻关项目的进展。国内在正装及倒装功率型芯片、透明电极、功率型LED封装等方面形成一些关键技术突破，如1×1平方毫米功率型芯片发光功率达到60mW，达到国外2000年水平，已封装出20流明/瓦的白光LED；采用国外芯片，已封装出10W LED集成灯并开发出LED台灯；功率型LED矿灯已开始在矿井试用；上海通用别克概念车除前大灯外，车内外照明全部采用LED光源；太阳能LED照明已在珠海建成国内最大的示范工程；课题承担单位正在申请的专利已超过20项。厦门、大连、上海、南昌四个城市被批准为第一批国家半导体照明工程产业化基地。

　　目前半导体照明已引起产业界和资本市场的广泛关注，近期新增投资已超过5亿元。如大连路明集团斥资1000万美元收购美国AXT光电公司；上海科技投资2500万美元生产氮化镓基高亮度半导体材料及器件；江苏长电科技投资8200万元，联合北京工业大学开发LED新产品；中科院半导体所与北京大学、深圳海洋王等投资3000万元，成立北京睿源固态照明有限公司。此外，许多资金实力雄厚的民营产业集团正在进行半导体照明的投资可行性分析，如横店集团、侨兴集团等。

　　但是吴玲也指出，如果投资结构不合理，低水平重复投资，尤其在市场还不规范的时候，势必挫伤大家对发展这一新兴产业的积极性，将给半导体照明产业带来不利影响。半导体照明无疑具有广阔前景，但目前半导体照明的技术和市场都不成熟，技术还没取得完全突破，价格还很高，离民用照明还有相当长的距离，企业不能盲目投资。

     应该说，我国的半导体照明技术与国际水平相比，尤其是上游外延和芯片技术，还有一定差距。我们的产品主要是中低档产品，LED的关键技术还掌握在国外厂商手里，他们大量的专利保护将对我国发展半导体照明产生障碍。产业链的不完整和基础工业的薄弱也将会限制我国半导体照明产业的发展。

     半导体照明是个跨领域、跨学科、跨部门的工程，需要多部门很好地协作、统一布局，共同推进。我国科研成果转化环节很薄弱，科研、产业两张皮，企业也没有很强的实力介入到科研中来。陈良惠院士指出，虽然每隔几年国内的技术水平都会提高一个档次，但总体水平却没有大的提升，原因是国内研发单位都各自做着重复性研究，无法获得重大技术突破。此外，政策扶持的力度也还需加大，虽然“国家半导体照明工程”已经启动一年，科技部也为攻关计划投入了首批引导资金，但产业组织、产业政策上还缺乏实质性的突破。

　　为此，专家呼吁，科研、企业、宏观政府管理部门和地方政府管理部门应统筹规划，共同推进，避免产业趋同和低水平重复建设，并提供相关配套产业政策，使各方面资源能够有效整合，通过阶段性目标的整体推进，最终形成有核心竞争力的中国半导体照明产业。

　　综合分析这几方面情况，2003年6月17日，科技部联合信息产业部、建设部、教育部、中国科学院、中国轻工业联合会等部门，紧急启动了“国家半导体照明工程”，成立了国家半导体照明工程协调领导小组。科技部高新司决定“十五”期间先从863计划和攻关计划中拿出1亿元作为引导经费，安排一些急需上马的项目，且尽可能按新的机制运行。