宁波市半导体照明产业科技专项“十一五”实施方案(2007-2010)

　　随着科技部、信息产业部、中科院等8部委共同组织实施的“国家半导体照明工程”的正式启动，标志着我国半导体照明（LED）产业进入快速发展阶段。宁波在“十一五”期间半导体照明（LED）产业和半导体白光照明技术如何发展，如何通过技术创新推动节能减排工作，已成为市有关政府部门和业界共同关心的课题。为此，为了落实《宁波市半导体照明产业发展战略规划》，体现宁波半导体照明产业基地建设，促进产业快速发展，我们组织市内有关共同编写了《宁波市‘十一五’半导体照明产业科技专项实施方案》。

　　一、背景与意义

　　宁波是我国半导体照明（LED）开发生产较早起步地区之一，经过“九五”、“十五”努力，宁波半导体照明（LED）产业已形成较好的产业和技术基础。封装环节（领域）形成规模，应用产品优势突出，配套体系完善，关联产业前景良好，支撑体系有力，机制活力明显，创新动力强等形成了宁波半导体照明（LED）产业独有的区域特色。随着半导体照明（LED）产业全彩的高亮度与大功率的光技术的发展，其应用环节从手电筒、庭院灯、草坪灯、普通景观灯逐步向大功率LED户外照明灯具、室内照明、汽车照明、情景照明、橱柜和居家照明，液晶显示产业发展，为LED应用进一步提供广阔前景。

　　宁波的半导体照明产业在“十五”期间实现了数量和规模上的高速发展，开发了适用于国内外市场系列应用产品，特别在LED手电筒、庭院灯、草坪灯、景观灯、太阳能LED灯等产品方面在国内外生产总量占有重要地位，产品出口均在国内前列。产业总体规模、产品结构、技术水平、生产装备及管理水平等方面都有了明显提高，发展速度近几年保持30%左右增长，远高于全国20%平均发展水平。至2006年底，全市共有灯具生产企业4000余家，按规模以上113家统计口径，完成销售额43.5亿元，约占全市灯具行业销售额80%，出口交货值30亿元，利税4.2亿元，拥有各种约有200多项，预计2007年各项经济指标比2006年增长30%以上。

　　虽然宁波已有长三角的区位优势、应用优势、配套优势、市场优势，又有难得LCD背光发展机遇，但也存在一些急待解决问题与瓶颈。如产业链不够完整，缺芯片企业；整体产业层次较低，LED依然依赖进口；企业规模普遍较小，缺乏行业龙头企业和品牌产品；产业、产品结构不够合理，尤其在应用产品中含LED产品比例较低；缺少技术，主要出口产品一直面临国外的困扰和制约；自主创新能力较低，产学研相结合网络不够健全、广泛；人才尤其是人才严重缺乏，科技研发投入不高，科技成果产业化难度较大；只有少数几个企业和产品达到国内先进水平；企业数量较多，而相互之间合作协同性不强导致宁波LED产业整体呈现小而不大、大而不强的格局。

　　为提高宁波半导体照明产业的研究与创新能力，以政府引导、企业为主体、市场化运作，以技术创新为，机制创新为保障，加大重大关键技术研发投入，集中力量，突破重点，加强协作，重点发展功率型高亮度LED及应用产品，通过发展紫外LED、GaN衬底、光子晶体技术等多种途径，以大幅度提高LED发光效率、LED灯具系统设计及应用集成技术；加快功率型白光封装及应用产品产业化，提升我市GaN基发光器件产品水平。“十一五”期间，通过实施一批重大产业化项目和技术攻关项目，鼓励形成具有自主知识产权的半导体照明技术和标准。利用市、区科技研发资金和企业资金共同搭建公共技术研发平台、检测平台培训中心，充分为企业提供公共研发、产品检测、测试分析、人才培训等技术服务。建立半导体照明企业孵化器，来促进产业快速发展。

　　为抓住照明产业革命历史机遇，中国已成为世界半导体照明（LED）产品制造基地，这给宁波的半导体照明产业的发展带来千载难逢的机会，也为我市半导体照明产业的整体提升提供了必要的条件。为进一步加快半导体照明产业的发展，提高产业的整体水平，不断提高宁波半导体照明产业的经济总量，真正成为宁波的支柱产业之一，“十一五”半导体照明产业科技专项实施方案的制定是实施上述目标的根本保证。

　　二、总体目标

　　依托宁波现有的产业基础、优越的区位优势、比较成本优势和对国际市场的敏锐洞察力，通过将半导体产业与传统灯具的促进融合，打造具有竞争优势明显、完全融入产业链、高端产业层次的半导体照明产业化基地。抓住产业发展和转移的历史机遇，引进关键产业和技术来完善提升产业结构和布局、扩大产业范围和规模、增强科技创新和转化能力，打造国内和国际半导体照明产业城市。

　　明确目标，突出重点，分步实施。近期：继续保持在封装及配套件和应用领域的优势，加快培育和发展一批具有较强竞争力的龙头企业，在封装及若干应用领域形成一批具有自主知识产权的特色优势产品，培育一批有持续创新能力的重点技术研发中心。远期：力争在白光通用照明领域实现产业化，通过吸引国内外2-3家外延芯片企业落户，填补外延、芯片的空白，形成较完整的高端产业链和创新链，建成具有国内的技术研发平台，培育一批具有国际、国内竞争力的企业，形成若干品牌产品，掌握一批技术，建成国内半导体照明产业技术创新示范基地和主要应用产品制造基地。

　　通过本专项实施和技术攻关，使半导体照明产业关键技术有所突破；培养和造就一支高水平、高素质、科技创新队伍；建立有效的科技资源有效配置和利用的自主创新机制，使行业创新能力得到较大提高，并缩小与国外先进技术水平的差距。具体目标如下：

　　到2010年，我市照明产业和相关产业年产值将达到350亿元。利税50亿元，出口交货值180亿元；完善芯片、封装、照明、背光源、配套5个产业链；形成10个规模企业，其中年产值50亿以上1个，年产值10-30亿的3个，年产值5-10亿的6个；建成5个企业工程技术中心，争列国家新产品10个；培育5-10个产品；批准和申报各种80项，各种科技成果50项，科技论文20篇。

　　通过本专项实施，继续加大技术研发和创新，争取2010年在LCD用LED背光源等领域关键技术有所突破，并形成产业化；宁波要成为国内半导体照明产业封装生产及研发和应用的主要基地之一；完善和形成外延芯片产业规模，提高中、芯片比重；构筑完善新产品研发和产业配套体系，形成集群效应，设计制造一批接近国际先进水平的LED产品、灯具产品、树起宁波区域优质品牌；创建一个技术创新平台和综合测试服务平台；开发一批先进工艺装备和检测设备，使宁波真正成为国内外有相当规模和影响力的半导体照明产业基地。

　　三、拟解决的关键共性技术

　　1、功率型LED封装技术

　　功率型LED封装技术的发展将极大影响LED应用发展进程，其关键技术在于封装结构要有高取光效率、低热阻和可靠性，以保证功率LED长期高效稳定工作。主要研究内容：高光效、高光色一致性封装结构设计与工艺研究，包括高取光效率透镜设计、荧光粉涂敷量、形状和均匀性控制、芯片光电参数配合、光色度参数控制等问题；低热阻封装技术与工艺研究，包括低热阻界面材料研究、新型热沉结构与制作工艺研究等；高可靠性封装技术与工艺研究，包括材料匹配选择、封装结构和工艺过程改进等；通过优化现有工艺技术和新技术、新材料的应用，有效提高LED器件的功率水平、效率和可靠性，并制定有关企业标准。

　　2、LED室内外照明灯具及系统集成技术

　　面对通用照明市场，以智能化、情景照明为主体，开发出新型智能化半导体照明系统的产业化关键技术，实现半导体照明由特殊照明向普通照明的过渡，带动传统照明的技术升级。主要研究内容LED照明应用开发，即研究白光LED灯具结构、色温、光学系统设计、电路、散热、密封、防水、防震、防电压冲击等，解决白光LED应用照明的问题。同时，开发高亮度LED照明系统、驱动及控制系统，重点突破室内外功率型LED照明灯具的系统集成有关技术，制定有关企业标准。

　　3、LCD用LED背光源应用技术

　　满足LCD模组不断向更亮、更轻、更薄方向发展的需求，LED背光源取代CCFL成为主流产品，必须确保在面板亮度均匀性、提高显色指数，提高应用寿命，实现分区域的色彩和色度调节等技术方面有较大突破。另外，低成本生产技术也是LED背光源模组要解决的关键产业化技术。主要研究内容包括：三基色（RGB）LED封装及模块组装的光学设计技术，热阻和散热研究及相关工艺技术上的突破，背光源模组用LED研究开发，系统集成应用技术。

　　该项关键技术的研究突破是生产LCD用LED背光源产品的竞争力的支撑。LED背光源技术的应用是宁波一大潜在亮点。

　　4、太阳能LED产品集成技术

　　太阳能与LED结合被认为是最理想电光源组合，不同应用方式对要求也不尽相同。太阳能LED产品的要求主要表现在产品集成度、能量利用率、户外可靠性以及自动适应环境性等方面。提高太阳能LED产品的集成技术和智能化水平是LED产品设计和生产的重点。关键技术在于太阳能光伏系统与照明级白光LED的集成技术；蓄电池充电及放电的充放电管理技术；驱动电路技术；蓄电池的免维护技术；自动光控技术，增强产品可靠性和太阳能电池利用效率等，并制定几项有关企业标准。

　　四、重点项目

　　本专项在四个主要研究领域中，设置12个重点项目。

　　重点项目1：上、中游外延芯片相关工艺技术的吸收、消化与创新

　　研究内容：研究、开发深紫外技术、GaN衬底、GaN外延层激光剥离、Si衬底外延、大尺寸功率型芯片设计、大功率输出、降低热阻和成本等方面技术的突破。

　　预期目标：立足于现有基础，逐步转向GaN外延芯片研究开发，迅速填补宁波半导体照明产业链中、上游的空白，并在半导体照明产业链中技术含量高、利润最集中、对最终产品质量影响的关键技术环节实现突破，争取形成拥有自主知识产权的产品。主要技术指标：蓝光GaN基LED芯片光输出功率效率≥350mW/W(350mA)，工作电压<3.5V(350mA)，反向电流≤0.1μA(5V)，光输出饱和电流≥700mA，抗静电（ESD）人体模式>1000V。LED芯片封装后的性能需满足重点项目2中的主要技术指标。

　　重点项目2：大功率型LED封装技术研究

　　研究内容：开展拥有自主知识产权研究，开发适合我市应用产品需求的新技术，以企业为主体，与大专院校、科研单位联合，与国内外合作研究功率型LED装备技术；新型结构大功率LED制备技术；可靠性；新型大功率白光LED封装材料和工艺，包括高折射率光学材料和焊接材料等；静电保护技术；光子晶体结构大功率白光LED技术等。

　　预期目标：瞄准中、高端市场，重点发展照明、背光、汽车等领域LED应用产品，以满足宁波半导体照明产业发展需要，争取成为长三角及国内重要的LED中、高端产品封装基地，取得拥有自主知识产权的最终产品，并争取申报5项，形成2-5家规模企业。主要技术指标：LED模块流明效率≥100lm/W(350mA)，相关色温3000~10000K可调，显色指数≥75，热阻≤8℃/W，工作寿命≥50000小时（光通量下降到初始值的70%）。

　　重点项目3：道路照明专用LED光源的研发和产业化技术

　　研究内容：本项目通过专用道路照明LED光源的研发，研发出集二次光学设计为一体、低热阻、高出光率、特性稳定的单颗高功率专用白光LED光源，并形成产业化批量生产，使产品直接应用于道路照明，最终取代传统路灯而广泛占领市场。

　　预期目标：本项目促进半导体照明在道路照明领域广泛应用，为社会创造巨大财富；形成拥有自主知识产权的最终产品；形成道路照明LED光源生产研发基地；培育出一支有创新能力的新型研发团队。

　　主要指标：LED功能性照明灯具的整体发光效率≥80lm/W；产品色温差≤±300K；显色指数≥80；正常点亮时结温温升≤25 oC；1000小时室温下额定电流老化光衰≤3%； 灯具效率≥90%；驱动电路效率90%以上，功率因数≥0.95，谐波≤10%。室外灯具满足防水、防尘等技术要求。

　　重点项目4：室内空间照明系列化产品的研制与开发

　　研究内容：针对LED日光灯采用贴片式发光二极管组成部件达到排列均匀、一致性好，低热阻；采用计算机光学模拟设计，将LED的“点光源”向“线光源”转变；采用高反射率的反射材料以及高透光率的均光材料组成的光学部分，提高灯具的实际出光效率；智能化控制器的设计与开发。

　　预期目标：通过上述技术攻关，研究开发出2-3种可产业化的产品，并在我市推广应用，替换目前室内空间照明的日光灯、节能灯等产品，达到节约能耗、降低成本、保护环境的目的。建立一套LED日光灯及筒灯生产企业标准，为国家和行业标准提供参考。申请3-4项。

　　主要指标：设计两款以上LED功能性照明灯具，其整体发光效率≥80lm/W；产品色温差≤±300K；显色指数≥80；正常点亮时结温温升≤25 oC；1000小时室温下额定电流老化光衰≤3%；灯具效率≥90%；驱动电路效率90%以上，谐波〈10%。

　　重点项目5：超低光衰白光二极管的研发

　　研究内容：在LED封装中针对光衰这一急需解决的关键技术难题，通过本项目的研发，改变传统封装结构，减少散热通道，以致热量能迅速扩散；改进封装材料，提高材料耐热性；从界面热阻、封装应力。物料特性等方面进行优化和改进，实现恒流100mA室温条件下1000小时光衰率5%以内目标。

　　预期目标：本项目实施可申报发明2-3项，实用新型1-2项，并将改变目前我国高端LED依赖于国外厂家的被动局面。

　　重点项目6：LED照明灯具及集成系统技术研究

　　研究内容：本项目拟研究开发出新型智能化半导体照明系统的产业化关键技术；研究白光LED灯具结构、色温、光学系统设计、电路散热、密封、防水、防震、防电压冲击等技术，解决白光LED应用照明的问题。同时研究高亮度LED照明系统及各种特色照明灯具的系列技术问题，迅速提升宁波灯具产业的层次和技术含量。

　　预期目标：通过本项目实施，将宁波照明灯具中LED灯具的比例在近期提升到40%以上。积极开发新产品来提升产品档次和附加值，增强已有灯具产业综合竞争力，确保宁波灯具行业在半导体照明产业中保持强有力竞争优势，形成3-5家国内有相当影响的规模企业。

　　主要指标：灯具的整体发光效率≥80lm/W；产品色温差≤±300K；显色指数≥80；正常点亮时结温温升≤25 oC； 1000小时室温下额定电流老化光衰≤3%；灯具效率≥90%；驱动电路效率90%以上。灯具具有总线或无线无级调光功能。

　　重点项目7：LCD用LED背光源应用技术研究

　　研究内容：本项目通过背光模组用LED器件开发；RGB LED封装及模块组装的光学设计技术，热阻和散热研究及相应的工艺技术研究；新一代高效LED背光源器件制造及检测技术研究；二次光学系统设计技术、热学设计技术研究；电源及驱动电路设计，降低功耗/发热技术，色彩/亮度反馈控制系统、主动/区域系统研究；系统集成技术研究，并开发批量生产检测技术和高效生产工艺技术研究等，实现LED在LCD领域应用的新的突破。

　　预期目标：本项目实施后既可形成宁波特色的LED应用产业群，又可为LCD产业的进一步发展提供配套保障，建立较完备的LED背光研发体系，达到国内水平。

　　主要技术指标：

　　1.有效显示尺寸对角线47英寸；
　　2.色域：≥105%；
　　3.静态背光在6500K的色温下，液晶面板中心亮度≥500Nits；
　　4.均匀性：亮度>85%(九点)，色度（色坐标）：±0.02；
　　5.静态背光LED功率<200W；
　　6.整体混光厚度<30mm；
　　7.1000小时光衰〈3%。

　　重点项目8：LED结合太阳能、风能照明灯具研发

　　研究内容：本项目拟研究解决太阳能、风能与LED结合应用中所涉及的技术工艺应用问题，提高LED产品的集成技术和智能水平；解决太阳能系统与照明级白光LED的集成技术，充放电管理技术、驱动电路和自动光控及蓄电池寿命技术，增强产品可靠性和太阳能电池的利用效率。

　　预期目标：随着我国大力建设节约型社会、大力推进节能减排技术和提倡环境保护，本项目具有非常好的经济效益和社会效益，可带动整个半导体照明产业链的快速发展。同时可形成拥有自主知识产权的系列产品。

　　重点项目9：半导体照明配套产品的研发

　　研究内容：本项目拟进行大功率驱动方面的研究和开发，为大功率LED的未来白光照明应用奠定基础。同时研发多系列、多品种驱动芯片，开发新型驱动模块，研发新型键合铜丝等新型封装材料，研发SMD、LED引线框架等，推动宁波半导体照明产业的发展。

　　预期目标：形成背光、照明等大功率LED驱动芯片、电源模块及引线框架、新型封装材料研发和生产基地，为宁波半导体照明产业发展提供有力的配套产品和科技支撑。

　　主要技术指标（电源模块即驱动电路）：至少两种款式的LED驱动电路，实现：电源效率＞90%；功率因数＞0.95，谐波含量＜10%，驱动功率50～100W。

　　重点项目10：公共检测服务平台建设

　　研究内容：通过公共检测、服务、评价平台建设，对产品设计、开发、生产、检测等各个环节遇到的各种问题，包括电路参数计算、元器件规格选择、电磁兼容对策、产品安全设计、绿色环保原材料选择、绿色供应链体系建立，ROHS应对方案咨询等为企业提供系列技术支持，为产品通过各种和环保要求提供可靠保障。

　　预期目标：为产品测试、评价，以及贯标和产业发展提供技术服务和保障，争取实现半导体照明测试平台测试结果能与国际先进检测中心测试结果进行比对验证和相互通用。具体技术指标：直流供电电源稳定度达0.03%，快速开关响应优于1ms（可产生1ms脉宽的方波脉冲）；交流电源稳定度优于0.2%; 电测仪表优于0.1%; EMC雷击冲击能力达到5kV/2.5kA; 高快速光谱仪波长范围380nm—780nm,色品坐标优于0.002，色品坐标重复性优于0.0003，单次测量速度可小于10ms；分布光度计角度优于0.1°,光强探测范围为10mcd—1000kcd，f1’<2%,测量速度可达3rpm，测量时被测光源可保持静止不动。

　　重点项目11：半导体照明器件可靠性测试与快速评估

　　研究内容：本项目拟进行半导体照明器件可靠性测试与快速评估研究，以期提高半导体照明器件的可靠性，加速推广半导体照明器件的应用。主要研究内容：（1）研究大功率LED器件失效机理：利用多尺度、多物理域工艺力学模拟和实验，揭示或发现温度、应力应变等主要物理量对LED器件光效和可靠性的影响机制；（2）研究大功率LED器件封装材料对其可靠性的影响：针对LED封装中所用材料，研究基于多尺度、多物理域的新型测试机理和方法；（3）研究大功率LED封装快速可靠性评估机理和方法，研究LED寿命的预测机理和方法。

　　预期目标：（1）构建较为完备的LED器件封装及系统失效机理的科学理论体系，为高光效高可靠性LED器件封装提供理论基础；（2）通过新型方法测试，建立起各种材料在动态环境（温度、湿度等）下的应力应变、光学、热学、电学特性的数据库系统，为研究和探索封装中的物理机制提供依据。（3）构建和完善适用于半导体照明的快速可靠性评估理论体系，建立相关的快速可靠性评估标准，大大缩短企业LED器件可靠性评估时间。（4）协助企业提高LED产品的可靠性，提升宁波企业的国际竞争力。

　　重点项目12：新一代大功率LED设计研发

　　研究内容：为打破欧美发达国家大公司对大功率LED及其产品制造过程中关键技术的垄断，研发出具有自主知识产权的新一代大功率LED，提升宁波乃至我国大功率LED产品的国际竞争力，同时为宁波半导体照明产业的长期可持续发展积累技术储备，本项目将开展以下几方面的探索性研究： （1）大尺寸、高光效、低热阻、高可靠性新型LED芯片结构设计及相关制造工艺研究；（2）应用为导向的圆片级直接白光LED研究，将后续部分的封装工艺（如二次光学设计等）集成于前期LED芯片制造，简化后续封装工艺，缩小LED模块体积，降低LED模块成本；（3）针对高密度大功率LED集成芯片、新型微结构LED芯片等新一代LED芯片发展趋势，开展相应新颖的应用导向型的LED模块封装结构设计、材料匹配选择和制造工艺研究；（4）LED芯片设计与后续封装工艺关联整体研究；（5）新型LED产品应用设计研究，包括综合考虑光、电、热、力等因素的新颖产品结构研究，大功率LED新兴应用领域开拓等。

　　预期目标：从LED芯片、封装结构设计到最终产品应用设计制造，实现一系列具有自主知识产权的关键技术， 为宁波新一代大功率LED的发展做好技术积累。本项目实施可申报发明3-4项，实用新型3-4项。主要技术指标：LED芯片取光效率≥80%，LED模块流明效率≥100lm/W(350mA)，相关色温3000～10000K可调，显色指数≥75，热阻≤8℃/W，工作寿命≥60000小时（光通量下降到初始值的70%），LED灯具整体流明效率≥80lm/W。

　　五、组织实施形式

　　本专项由宁波科技局牵头，会同有关部门和电子行业协会半导体照明分会组织实施。建议：1、组成半导体照明产业关键技术攻关科技咨询组，负责总体方案和实施计划的制订，各项目的咨询、评审和项目承担单位选择、确定、指导监督各专项的组织实施，开展各专项的中期评估和绩效考核及鉴定。2、对专项中的重点项目可实行课题制和首席负责制，也可以聘请外地共同参与，条件成熟一个，实施一个，分别以择优委托或公开招标方式选定项目承担单位和课题负责人。3、通过政府采购、示范工程等各种方式扩大国内市场的需求，推动LED产品应用，加大对传统照明市场的渗透。4、组建半导体照明产业（LED）研发联盟。以企业为主体，科研院校联合攻关，实现半导体照明产业共性技术突破，减少重复投入，成果共享，为今后产业的发展提供平台和基础。
　　
　　市科技三项经费将划拨专项资金保证重点项目的组织与实施，充分发挥财政科技投入的引导作用，各县（市）、区科技管理部门也要安排一定的经费，用于支持本地区开展的重点项目。建立以企业为投入主体的科技创新与投入体系，引导龙头企业对半导体照明（LED）产业的科技投入。凡申请承担本专项中科技项目的企业，要求企业科技投入经费不低于财政科技投入的经费。