复旦大学方志烈教授是中国半导体照明产业的拓荒者。上个世纪70年代初他就开始进行半导体发光材料和显示器件的研究和生产,主持了20余项国家七五重点攻关项目﹑上海市重大攻关项目﹑国家重点项目的研究工作。1996 年后从事研制LED路障灯、LED道路交通信号灯、功率LED、功率LED组件等方面的工作。2009年,他用自己毕生所学习、科研和推广应用的心得体会写就了《半导体照明技术》,并受到广泛好评。在第五届中国LED产业主题高峰论坛期间,《》记者就产业焦点问题跟他进行了交流。

        复旦大学方志烈教授

　　LED取代传统照明已经没有悬念
　　您曾在上海复旦大学电光源研究所工作过两年,对各种照明光源有较深入的了解,您如何看待当前各种照明技术的发展态势？
　　方志烈从2000年开始就有人认为半导体照明要取代传统照明了。传统照明在最近二、三十年进步不大,卤素灯比白炽灯的效率提高了5lm/W,荧光管从T12、T10、T8变成了T5,只是变细了一些,只有半导体照明技术进步较快。现在T5的效率是100lm/W,T8是70-80lm/W,节能灯只有50-60lm/W。荧光灯一根管子效率是很较高的,但是节能灯是折叠的,两根之间是浪费的,折成四根浪费就更多了,所以相比荧光灯,节能灯根本不节能。

　　卤素灯效率不高,大概是20 lm/W,以后会全部被取代,现在MR16已经开始取代卤素灯了。小功率的金卤灯可以用来做路灯,大概是八十多流明每瓦,功率一般不超过90W。金卤灯现在跟LED相比还有一定的竞争力,但是未来就不好说了。

　　以前低压钠灯的效率做到了180-200lm/W,但是显色指数是-45,后来研究出了高压钠灯,虽然效率低了一些,但是显色指数做到了50左右。
　　无极灯并不是新产品,二、三十年前就有了,但是市场一直打不开。无极灯的效率不及荧光灯,价格却比荧光灯贵。现在有人想把它推广到路灯上面,主要看中它是白光,包括金卤灯,比较适合中间视觉条件下使用,曾有不少研究工作证实。

　　现在很多人在评价LED路灯照明的时候,都忽略了中间视觉的作用。很多测试都是测量明视觉的光度,但实际人眼感觉在道路照明时是中间视觉条件。为此上个世纪80年代国际照明学会(CIE)就成立了中间视觉委员会来专门研究这个专题,我认为研究中间视觉的测量仪器最为重要,我和有关单位一同于2008年申请了四项发明专利,并联合相关单位一起开展中间视觉光度测量仪器的研发,已开展了近一年。CIE在2009年的年会上又新成立了TC 2-56技术委员会来研究中间视觉的光度测量。
 

　　LED路灯技术已经开始成熟
　　就LED路灯来说,现在很多人还是喜欢钠灯那种黄光,而对LED的白光感到不适应,认为很冰冷,您怎么看这个问题？
　　方志烈色温问题我倒觉得无所谓,这只是一个先入为主的问题。当初人们用惯了白炽灯,在有了荧光管的时候,还是有一部分人认为白炽灯好,它的光线舒服,但是现在的办公室都换成了荧光灯。现在的LED路灯以中性白为主,色温越低价格越贵,我认为人们会慢慢接受白色路灯的。至于低色温LED路灯,现在也已研制出来,可作系列产品供选用。正在解决的主要是与寿命有关的散热问题,目前100W以下的已经解决,相当功率的LED路灯和隧道灯正在推广应用中,高瓦数的LED路灯散热采用热管等技术也已解决光衰问题。

　　现在有很多低色温的LED灯泡,色温在3000K左右,显色指数大于80,这个人们应该是比较容易接受的。这种灯泡做家居照明和办公室照明是没问题的。
　　在显色指数方面,不同的LED差异还是比较大的,原因是什么？
　　方志烈白炽灯显色指数很高,但效率低。高压钠灯显色指数一般,但是效率高。只有LED做到了高显色指数和高效率。理论上LED显色指数可以做到98,这个用RGB组件可以做到,荧光粉转换白光LED也已达80—85。
　　总体来说,现在的LED主要是缺乏红光,绿光也缺一点,所以有人认为在荧光粉中加点红光和绿光荧光粉会好点,已经有人在研究这个问题,并取得了较好结果。
　　有些公司为了彰显LED的节能,用200W的LED路灯取代400W的高压钠灯,经过测量显示,亮度却比不上高压钠灯,您认为这样是否合理？
　　方志烈这还是一个中间视觉的问题,用明视觉照度计测出来的东西跟人眼的实际感觉是有区别的,LED光谱中含有较多的蓝光、绿光,人眼在中间视觉条件下对这些光线感觉比较灵敏,所以实际效果可能差不多。并且高压钠灯是360度发光的,LED灯是180度发光的,反射罩吸收了很多高压钠灯的光线。
　　现在大家的想法是用一百多瓦的LED路灯取代250瓦的钠灯,用100瓦LED路灯取代150瓦的高压钠灯是绰绰有余的。假如能够用120瓦的LED路灯取代250瓦的高压钠灯,那么用200瓦的LED路灯取代400W的高压钠灯是没问题的。
　　现在很多企业认为它们的LED路灯可以做到五万小时寿命,但是真正的实验没人做过,您认为达到五万小时可能吗？
　　方志烈按美国能源之星的规定,室外要做到3.5万小时,室内要做到2.5万小时,我觉得现在的技术已经差不多了,不过五万小时可能是嘴巴上说说而已,企业都没做过这种试验,都是做一、两千个小时,然后推想出来的,五万小时的说法是不负责任的。起码应该做
　　三千小时的工作寿命试验,假如光衰百分之四以内,保留百分之七十的寿命>3.5万小时没问题,如果要达到五万小时,则三千小时的光衰还应更低。产品的性能应以科学研究和实验数据来说明问题。至于用加速试验来预测和推算寿命,仅见LED器件方面的报导,LED路灯整灯的研究工作未见报导,应该抓紧这方面的立项和工作。
　　您认为现在的LED路灯技术是否已经成熟到可以大规模推广？

　　方志烈我认为还没到这个时候,不过今年下半年技术可能可以过关。当然我不排除个别企业已经过关了,但是你说过关了一定要拿出数据来,你做过三千小时试验没有,你做过六千小时试验没有。现在有个说法,你三千小时能够保持96%的光通量,你就可以扛得过3.5万小时。
　　您怎么看待去年深圳LED测试的结果？

　　方志烈他们的测试数据我看了,我觉得路面光衰测试结果是有问题的。有路面和实验室两种数据,我觉得实验室测试的数据有些企业还是可以的,而路面部分,由于灯具灯面没有清洁,测出来的数据是有问题的,虽然后来发表文章表示可能是表面没有清洁造成的。测试不够规范,会产生误导作用。而其他参数的测评还是很不错的,对我国LED路灯的研发和推广应用有积极的指导和推动作用。这类工作还希望进一步做下去,直到产品成熟推广应用。
　　科锐将会在大功率芯片领域继续领先
　　您从七十年代开始研究LED外延芯片技术,算是中国LED产业的老前辈了。就当前芯片流明效率的发展态势看,科锐似乎已经逐渐甩开其他竞争对手,您怎么看这个问题？

　　方志烈在大功率领域,现在日亚、欧司朗等估计已经做到了140-150 lm/W,甚至更高,但是科锐已经做到208lm/W了,他们有相关结果估计也不公布出来了。按目前的发展态势,我估计取得下一个突破的还会是科锐。主要原因是它们优异的碳化硅技术,还有在GaN上外延的技术。另外他们合作伙伴的光子晶体技术的光提取效率据报导已达到了94%,这是目前最佳值。
　　现在国内还是以蓝宝石衬底为主,您是否认为中国芯片企业也应该去做碳化硅？
　　方志烈我认为应该去做,山东大学徐现刚教授的研究团队已做到了碳化硅两英寸片“开盒即用”,三英寸片也已研制成功,有条件的单位应该可以立项并开展研发工作。
　　台湾和日本厂商都是使用蓝宝石衬底,您认为两者之间的差距有多大？

　　方志烈差距还是比较大的,现在晶电好像可以做到了100 lm/W。但是晶电的芯片便宜。我认为这是两个层面的问题,科研要讲最高级,但生产不一定要讲最高级,中档或中高档就够了,中档的市场也是最大的。
　　您觉得旭明目前的技术如何？
　　方志烈可能要比晶电的技术层次高些,它们采用的是金属垂直结构,把蓝宝石剥离掉后做到铜上面去。这样做的优点是散热好,但整体性能不一定能比碳化硅好。蓝宝石的失配厉害,碳化硅的失配较少,所以做出来的晶体还是碳化硅高些。目前日亚也是用蓝宝石衬底,现在有一个办法,就是把蓝宝石磨薄一点,以前的厚度是250微米,现在可以做到100微米。

　　目前人们讨论效率突破的时候,主要还是讨论大功率技术,很少人讨论小功率芯片的技术突破,其实日亚的20mA芯片已经做到了249 lm/W。

　　方志烈主要原因是用来做照明的话,还是要大功率才行,当然你把几十个小功率组合在一起来用,一个芯片拉两根线,20个就要拉40根线,不过金线多了,可靠性会下降,金线也比较贵。小功率芯片可以做一些低瓦数的,但是要做到一百瓦以上,用小功率就显得太原始了。

　　建议走日亚路线研发MOCVD

　　目前全球的MOCVD制造商主要有Aixtron和Veeco,而日亚采用自己生产的MOCVD,它生产的芯片有什么特色。
　　方志烈Aixtron和Veeco有42片机、45片机,而日亚的炉子是一炉1片或3片的,一台计算机控制几十台炉子,进行群控,以前它是两百台炉子,现在应该不止。我认为国家也可以投点钱走这种路线,现在人家已经做到56片机了,我们还是6片机,要追赶很困难。假如走日亚的路线,只要你小炉子过关了,再扩大只是做乘法了。做大炉子有好多关口和关键技术需要攻克,还有专利问题。不妨两条腿走路。

　　Aixtron和Veeco的炉子主要差别在哪里•对企业来说,是不是要单纯买他们中某一家的设备,否则要用两套工艺技术？

　　方志烈Aixtron是大圆盘里面的小圆盘每片都在转,而veeco是大盘子在转,日亚的是盘子根本不用转,只要气流下来生长就是了,而且是常压条件,生长速度也较快。
　　对于只买某一家的设备,我觉得倒无所谓,两家各有优缺点,很多企业是两家都用。

　　就发展国产MOCVD来说,您还有哪些建议？

　　方志烈我历来主张搞设备的单位要跟搞工艺的单位合作研发MOCVD,不能分开,分开就一定做不好。