【正文】 成能力方面的先天缺陷影響了產(chǎn)品的創(chuàng)新性開發(fā)。目前由于絕大多數(shù)企業(yè)害怕承擔(dān)投資風(fēng)險以及確實存在經(jīng)濟實力等原因，直接影響了科研成果的轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，各級政府應(yīng)從政策和資金 上加大這方面的投入。 該領(lǐng)域當(dāng)前急需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題 RGB 三基色技術(shù)和大功率白光技術(shù)是當(dāng)前半導(dǎo)體光器件與照明應(yīng)用研究的熱點，也是最主要的難點所在。因為 三色組合作為在技術(shù)上最單純的白光實現(xiàn)方法卻遲遲無法商業(yè)化，最 主要的原因就在于 三色 LED 的半導(dǎo)體材質(zhì)彼此差異極大，具體表現(xiàn)為驅(qū)動電壓相差大、三色發(fā)光波長半幅值狹窄、及個別單色 LED 的劣化將導(dǎo)致發(fā)光色不純或不均勻。因為大功率 LED都必須在極小的封裝中處理極高的熱量，若 散熱不理想 ，除了各種封裝材料會因為彼此間膨脹系數(shù)的不同而有產(chǎn)品可靠度的問題外， 芯片的發(fā)光效能也會隨著溫度的上升而明顯下降，并造成壽命縮短 ，同時更高的溫度負(fù)載還會帶來色移問題 。 目前 ,獲取白光的途徑大約有三種，即光轉(zhuǎn)換型、多量子阱型和多色組合型。其次是日 本住友電工開發(fā)的以 ZnSe 為材料的白光 LED，不過發(fā)光效率稍差。多量子阱型是在芯片發(fā)光層的生長過程中摻雜不同的雜質(zhì)以控制結(jié)構(gòu)不同的量子阱 ,通過不同量子阱發(fā)出的多種光子復(fù)合直接發(fā)出白光。該方法的優(yōu)點是可以提高發(fā)光效率、降低成本、降低封裝及控制電路的難度，但工藝控制過程的技術(shù) 難度相對較大。而每一顆白光 LED 的顏色更不盡相同。而利用藍(lán)光芯片配上黃光熒光粉的白光 LED 技術(shù)，更有白光色溫偏高、演色性偏低等問題。 UV LED 配上三色（ R、 G、 B）熒光粉提供了另一個 研究 方向。這樣的方法因為 UV LED不實際參與白光的配色，因此 UV LED波長與強度的波動對于配出的白光而言不會特別的敏感。而在專利方面，利用 UV LED＋ RGB熒光粉相關(guān)的研發(fā)仍有相當(dāng)?shù)陌l(fā)揮空間。 項目組建后對我省相關(guān)行業(yè)的重要意義 結(jié)合國內(nèi) 半導(dǎo)體光器件與照明 產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)的實際，再借鑒臺灣的發(fā)展模式，本項目 重點在于對應(yīng)用于半導(dǎo)體照明的核心 LED 器件 封裝 13 研究并著力于產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化 ，對于提升 我省乃至 我國 半導(dǎo)體照明 產(chǎn)業(yè)地位，進(jìn)而向上下游延伸和發(fā)展具有重大作用和意義。我國發(fā)展 半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè) ， LED封裝是突破點。在這個問題上，我公司作為目前國內(nèi)企業(yè)中最大的 LED 晶片采購和使用廠家有著很多實際的體會，這種論斷忽視了或者說故意回避了除實驗室技術(shù)外兩個最重要的 問題，一是產(chǎn)業(yè)化水平的問題，二是國外機構(gòu)和企業(yè)對未產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)做技術(shù)儲備和保密的問題，這兩點其實在 LED 發(fā)展的每一階段都在印證，從黃、紅、綠晶片到藍(lán)晶片到白光技術(shù)到 SMD 技術(shù)再到功率管技術(shù)等等，技術(shù)上落后美國日本、產(chǎn)業(yè)化水平落后臺灣都有六、七年甚至十年以上的差距。 從 LED 封裝突破進(jìn)而全面發(fā)展 LED，在國際上有成功范例，同時也是我國發(fā)展 LED 的必由之路。 對于我國 LED 業(yè)發(fā)展而言，因為上游 LED 芯片業(yè)需要高度專業(yè)化和團隊化的人才積淀、以及很高 的市場風(fēng)險承受能力；同時下游的應(yīng)用由于絕大部分技術(shù)含量較低或技術(shù)側(cè)重點不同，在封裝業(yè)發(fā)展良好的基礎(chǔ)上，會有很自然的發(fā)展，這其中行業(yè)規(guī)范倒是一個重點，另外部分關(guān)鍵技術(shù) ， 如面向普通照明的燈具開發(fā)和設(shè)計 ， 形成一定的自主知識產(chǎn)權(quán)也很重要；所以，以發(fā)展較成熟的封裝產(chǎn)業(yè)為基礎(chǔ)進(jìn)而向上游延伸就是最可行的發(fā)展思路。 （ 2） 項目實施有利于我國 半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè) 發(fā)展首先在 LED 封裝方面做大 做 強 國內(nèi)的封裝同類企業(yè)已有約 400 家，產(chǎn)業(yè)布局上非常分散。這個業(yè)績約占國內(nèi)本土封裝企業(yè)（不含國內(nèi)臺商獨資企業(yè)）總業(yè)績的 8%左右 ，居國內(nèi)同業(yè)首位。同時，在封裝技術(shù)上定位于消化吸收國際最新的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，如目前實施的白光 LED、功率管、 SMD功率管、一體化太陽能半導(dǎo)體照明燈 生產(chǎn)線等，建設(shè)國內(nèi)規(guī)模最大、裝備最先進(jìn)、自動化程度最高、器件序列化程度最好的研發(fā)和生產(chǎn)基地，積極參與國際競 15 爭，這是做強。在上游芯片方面，公司的策略是分階段切入，計劃在 2021年完成第一條芯片切割線的 建設(shè)（月產(chǎn) 50KK），視項目進(jìn)展再決定是否擴大規(guī)模及在何時機進(jìn)入 LED 外延生長領(lǐng)域。同時，本項目的實施，將為下游應(yīng)用行業(yè)提供產(chǎn)品，有利于應(yīng)用行業(yè)的發(fā)展。 綜合而言，本項目的實施對提高 半導(dǎo)體照明 民族產(chǎn)業(yè)在國際上的地位及以一定高度和規(guī)模參與全球競爭具有重要意義，并將對 我省、我 國 LED 業(yè)整個上中下游產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)調(diào)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。目前紅、普綠、黃、橙黃等發(fā)光二極管的技術(shù)已經(jīng)成熟而且已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，構(gòu)成全彩色的三原色光分別為 RGB（ Red、 Green、Blue），即純紅光、純綠光、純藍(lán)光，而純綠、純藍(lán)發(fā)光二極管是長期困擾本行業(yè)的難題。而從上游產(chǎn)品 氮化鎵（ GaN）基材料到中游產(chǎn)品 藍(lán)、綠發(fā)光二極管 LED和激光二極管 LD（又稱激光器）之間存在著很高的技術(shù)壁壘。目前只有日本日亞公司 Nichia、豐田合成 Toyota Gosei、美國克雷 Cree、惠普 HP、德國西門子 Siemens 等幾家公司生產(chǎn)和銷售藍(lán)、綠光 LED。臺灣許多大的光電公司，如國聯(lián)、光磊、億光、李洲、漢光、光寶、光鼎、天如、旭嘉、松下產(chǎn)業(yè)等，在原有的成熟下游封裝工藝基礎(chǔ)上，積極向藍(lán)、綠光 LED中游產(chǎn)品領(lǐng)域進(jìn)軍。我國已在實驗室生產(chǎn)出氮化鎵（ GaN）基藍(lán)色發(fā)光材料，目前正在進(jìn)行產(chǎn)業(yè) 化生產(chǎn)方面的研究。目前在外延晶片生長方面，我國只能生長很少一部分高亮度的紅光和黃光，盡管有幾家公司在藍(lán) 17 光 LED 生產(chǎn)上經(jīng)過的不少的努力，但還沒有形成批量生產(chǎn)。 在封裝領(lǐng)域， 鑒于 LED產(chǎn)品難以取代的優(yōu)異特性及伴隨著近 10 年以來的技術(shù)進(jìn)步，產(chǎn)業(yè)界對 LED 行業(yè)的發(fā)展在兩個方面寄予厚望，一是特殊照明應(yīng)用和取代普通照明的半導(dǎo)體照 明技術(shù)發(fā)展，二是進(jìn)一步的微型化以適合更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用 （實際上也包含了拓展半導(dǎo)體照明應(yīng)用的另一重要實現(xiàn)途徑） 。按實現(xiàn)的技術(shù)路線分，則可以分成四大類別： ★ 大功率 、 高亮度 LED（白光為主，包括其它色別） ★ SMD 微型化封裝 技術(shù) （其中功率芯片的 SMD 封裝是重點） ★太陽能半導(dǎo)體照明一體化技術(shù) ★特殊照明燈產(chǎn)品直接封裝技術(shù)（ 以 信號指示燈 為代表） （ 1） 大功率、 高亮度 LED工藝路線與技術(shù)特點 實現(xiàn)半導(dǎo)體照明的光源中，最重要、最常用的是 白光 LED 光源，恰恰也是實現(xiàn)難度最大的，白光 LED封裝又 分為普通型和功率型封裝。這兩項技術(shù)是 LED 器件在特定領(lǐng)域率先實現(xiàn)照明技術(shù)應(yīng)用的代表、也是今后取代普通照明的最重要路線，白光 LED 則是實現(xiàn)半導(dǎo)體照明 的核心技術(shù)和核心器件。在白光技術(shù)的實現(xiàn)上，我公司是消化吸收了日本日亞公司的技術(shù)，即將 InGaN或 GaN藍(lán)光 LED芯片和釔鋁石榴石 (YAG)熒光粉封裝在一起做成。 普通型白光 LED分別在 GaN和 InGaN 兩種藍(lán)色芯片上與光致發(fā)光熒光粉結(jié)合得到，熒光粉的配比與調(diào)節(jié)涂敷方式、以及在此基礎(chǔ)上通過添 加紅色硫化物調(diào)節(jié)白光色溫是創(chuàng)新之處。 傳統(tǒng)的指示燈型 LED 封裝結(jié)構(gòu)， 通常 用導(dǎo)電或非導(dǎo)電膠將芯片裝在小尺寸的反射杯中或載片臺上，由金絲完成 器件的內(nèi)外連接后用環(huán)氧樹脂封裝而成，其熱阻高達(dá) 250℃ /W～ 300℃ /W。因此對于大功率高亮度 LED 芯片，低熱阻、散熱良好及低應(yīng)力的新的封裝結(jié)構(gòu)是大功率 LED 器件的技術(shù)關(guān)鍵。大功率高亮度 LED 封裝技術(shù)主要應(yīng)滿足以下兩點要求：一是封裝結(jié)構(gòu)要有高的取光效率，二是熱量要 盡可能低，這樣才能保證功率 LED 的光電性能和可靠性。 大功率高亮度 LED 以封裝散熱結(jié)構(gòu)為核心， 要 解決封裝材料選擇技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用問題，并特別針對白光產(chǎn)品繼續(xù)提高熒光粉配比技術(shù)與涂敷工藝水平，實現(xiàn)完整的共晶焊封裝工藝流程。這二個環(huán)節(jié)構(gòu)成 LED 照明光源熱傳導(dǎo)的通道，熱傳導(dǎo)通道上任何薄弱環(huán)節(jié)都會使熱導(dǎo)設(shè)計毀于一旦。通過提高熱導(dǎo)系數(shù)、采用覆晶式晶片、降低熱膨脹系數(shù)不匹配度增強了 LED的熱處理性能，與傳統(tǒng)的散熱通道相比，散熱環(huán)節(jié)減少，由于芯片直接焊裝在復(fù)合金屬基板上，散熱效率更高，芯片到封裝基板之間的熱阻系數(shù)僅僅相當(dāng)于傳統(tǒng)方式的 1/6。 在即將實施的規(guī)?；a(chǎn)線組裝中，我們將從芯片的分選和原材料的質(zhì)量控制入手，建立規(guī)范的質(zhì)量保證控制體系，在關(guān)鍵工藝上如填充料快速填充工藝、熒光粉配膠和涂膠工藝等采用高度自動化的設(shè)備和工藝流程，確保工藝過程的一致性。故業(yè)界認(rèn)為，在一些對亮度要求不十分敏感的照明應(yīng)用場合，如家庭中的裝飾性照明，以 LED 封裝器件微型化為基礎(chǔ)通過多器件組合使用提高亮度（同時也需解決散熱問題）是可行的。 貼片技術(shù)分為壓膠式貼片技術(shù)（以下簡稱 “SMD微型 LED”）和灌膠式框架貼片技術(shù)（以下簡稱 “TOP 微型 LED”），這兩類技術(shù)又均可以嫁接 “白光技術(shù) ”中的熒光粉激發(fā)技術(shù)或改良（主要指改上面的熒光粉涂敷為直接添加到封裝用的環(huán)氧樹脂中）此技術(shù)衍生出兩種白光貼片；而且這兩種技術(shù)還有一個重要應(yīng)用是均可以通過三基色全彩封裝實現(xiàn)白光顯示，基于其體積更微小的優(yōu)勢，這在微型、高分辨率的顯示屏領(lǐng)域是一項極為 重要的應(yīng)用。灌膠技術(shù)則 可以 適用于 功率 LED 芯片，一般使用 帶邊框的支架結(jié)構(gòu)，只是封裝框架尺寸比常規(guī)要小許多，其成品有引腳，發(fā)光視角較小，大多用于側(cè)部發(fā)光，有單芯及多芯類型。 而 在 功率型 微型 LED 的技術(shù)實現(xiàn)上，除與 SMD 微型 LED 同樣的芯片選用要求外，在封裝工藝上采用精確點膠技術(shù)，保證成品的封裝無缺陷（如氣泡等）和成型外觀良好（不能造成缺膠或溢膠）；成品的平板式引腳采用封裝后成型的方式，以提高工效及降低材料采購成本。 （ 3） 特殊照明燈產(chǎn)品直接封裝的 工藝路線與技術(shù)特 點 在目前的晶片技術(shù)離取代照明產(chǎn)品還有 一定 距離的情況下，研究和解決 LED 在一些特殊場合的應(yīng)用有非常重要的意義，一是以現(xiàn)有的發(fā)光晶片制備技術(shù)結(jié)合合理的封裝設(shè)計，已經(jīng)能足以在一些特殊場合解決掉傳統(tǒng)產(chǎn)品存在的弊端，如在礦下照明解決節(jié)能、長效尤其是防爆的問題，機械設(shè)備輔助照明設(shè)施解決便于移動、安全的問題，設(shè)計使用時間特別長的工程和產(chǎn)品解決照明或顯示配件頻繁更換的問題等等；二是這種應(yīng)用將為今后晶片技術(shù)成熟后用 LED 產(chǎn)品替代傳統(tǒng)照明產(chǎn)品打下良好的基礎(chǔ)，更好的拓寬應(yīng)用思路。 LED信號指示燈主要應(yīng)用于電力控制系統(tǒng)設(shè)備的 照明和信號 指示，在 LED 產(chǎn)品之前，這種信號指示一般是使用氖泡加濾光片的設(shè)計，以達(dá)到其信號明確、光線柔和的應(yīng)用要求。 指示燈應(yīng)用技術(shù)在 LED 業(yè)內(nèi)所處的領(lǐng)域比較特殊，是介于 LED 封裝和 LED 應(yīng)用之間的一種技術(shù)，它與 LED 封裝的區(qū)別在于其封裝中包含了 LED 芯片以外的電路組件組合設(shè)計（如電阻、電容等）、而與 LED應(yīng)用的區(qū)別在于其主要構(gòu)成材料不是 LED 封裝器件而是 LED芯片。與此同時，由于此兩項技術(shù)都還處在發(fā)展階段，離成熟的市場化應(yīng)用都還有不小的距離，特別是高成本是兩者都面臨的共同問題。 我公司實施該項目研究的創(chuàng)新之處在于： ★首先是在結(jié)合應(yīng)用中回避兩者在常規(guī)應(yīng)用中都存在的能源轉(zhuǎn)化問題，以提高能源的利用率 —— 太陽能電池將光能轉(zhuǎn)化為直流電能，所以在一般作為電源的要求中還要將其再轉(zhuǎn)化為交流電才能使用，這其中就存在電源轉(zhuǎn)換的損耗；而 LED 則恰恰是使用直流電源工作，常 23 規(guī)使用中反而存在要將市供的交流電再轉(zhuǎn)換成直流電的損耗。 ★ LED 本身的節(jié)能優(yōu)勢在避免了能源轉(zhuǎn)換損耗后使得優(yōu)勢更優(yōu)，再加上太陽能部分也避免了轉(zhuǎn)換損耗，使得根據(jù)能耗配套的、價格昂貴的太陽能電池和蓄電組件的配套成本得以大比例下降，同時也使得LED 部分的高成本不再成為應(yīng)用障礙，綜合性價比得以大幅度提高，使得項目產(chǎn)品的大面積推廣成為可能。 ★改革傳統(tǒng)的 LED 電阻限流驅(qū)動，改以 恒流源驅(qū)動，效率更高。 本項目前期研究中，我們所設(shè)定的 LED 燈具中的器件為應(yīng)用熒光粉激發(fā)原理的基于大功率（ 1W和 3W） InGaN 藍(lán)光 LED芯片的白光功率管，暫未涉及三基色 LED 白光技術(shù)和其它白光技術(shù)。目前調(diào)節(jié) LED 亮度的方式有兩種： (1)調(diào)節(jié)工作電流方式 —— 除了紅光 LED 隨著電流的升高亮度會飽和外，一般其他 LED 的亮度都會隨著 其工作電流的增大而增大，因此可以通過調(diào)節(jié) LED 的工作電流的方法在較大范圍內(nèi)控制 LED 的亮度，這也是在 LED照明應(yīng)用中最常規(guī)的應(yīng)用方式。通過前期研究，我們 24 選擇 200～ 300Hz的開關(guān)頻率來進(jìn)行 PWM亮度調(diào)節(jié)，這是因為人眼無法分辨超過 40Hz的 頻率變 化，而太高的頻率又會引起白光顏色發(fā)生移位和亮度調(diào)節(jié)非線性。 我們在對太陽能半導(dǎo)體照明系統(tǒng)的研究中，前期重點面向太陽能半導(dǎo)體路燈，并根據(jù)其特點設(shè)計了一種新型的太陽能半導(dǎo)體路燈控制器，由微處理器電路、 DCDC 升壓電路、實時時鐘電路、充放電保護電路、路燈開關(guān)電路等五部分組成，能夠?qū)崿F(xiàn)對蓄電池的充放電管理，防過充、放過放。微處理器通過其輸入輸出口實現(xiàn)與其他各功能電路的連接，其 APD輸入口實現(xiàn)對蓄電池、太陽能電池板電壓的采樣測量，實現(xiàn)蓄電池的過充、過放保護，以及路燈光控開關(guān)；實時時鐘電路通過串行總線 SCL、 SDA 與微處理器的 P1 口連接實現(xiàn)讀寫功能；充電開關(guān)電路由一根控制線與微處理器的 PWM 端口相連接，當(dāng)蓄電池電壓達(dá)到設(shè)定值時，能夠輸出 20kHZ的 PWM 脈沖調(diào)制信號，實現(xiàn) PWM控