1、2 0 1 8 年 7 月 2 3 日 星 期 一 T e l：（ 0 1 0 ） 6 2 5 8 0 9 6 2院 所IN S T IT U T E S主 编 ： 郭 勉 愈 编 辑 ： 高 雅 丽 校 对 ： 王 心 怡 E - m a il押s x z k s tim e s .c n6转 化人 物特种LED光源的中国路径本报见习记者高雅丽半 导 体 照 明 作 为 我 国 战 略 新 兴 产业 ， 对 节 能 环 保 意 义 重 大 ， 中 国 是 全 球半 导 体 照 明 产 品 生 产 、 使 用 和 出 口 大国 。 然 而 ， 在 特 种 L E D 光 源 领 域 ， 由 于
2、技 术 门 槛 较 高 ， 市 场 一 直 被 国 外 公 司所 垄 断 。近 日 ， 中 科 院 苏 州 医 工 所 光 健 康 中心 研 究 员 熊 大 曦 团 队 与 苏 州 科 医 世 凯半 导 体 有 限 责 任 公 司 联 合 申 报 的 “ 超 大功 率 高 光 密 度 多 光 谱 特 种 L E D 光 源 技术 和 应 用 ” 项 目 喜 获 中 国 光 学 工 程 学 会技 术 发 明 奖 一 等 奖 。着 眼 L ED 应 用 高 端 市 场由 于 市 场 潜 力 巨 大 ， L E D 相 关 产 业应 用 正 从 通 用 照 明 迅 速 扩 展 到 几 乎 所有 领
3、域 。 有 别 于 通 用 照 明 ， 一 些 特 殊 领域 的 照 明 应 用 也 得 到 越 来 越 多 的 关 注 ，市 场 前 景 也 越 来 越 被 看 好 ， 而 这 些 应用 ， 需 依 赖 特 种 LE D 光 源 。熊 大 曦 表 示 ， 特 种 L E D 光 源 是 一类 追 求 在 小 发 光 面 积 内 发 出 更 多 光 能的 L E D 光 源 ， 要 求 单 模 组 有 高 的 电 功率 和 功 率 密 度 ， 强 度 与 激 光 类 似 。 特 种L E D 光 源 技 术 于 2 0 0 0 年 前 后 开 始 起步 ， 发 展 很 慢 ， 国 内 公 司
4、几 乎 没 有 生 产 ，而 国 外 ， 只 有 欧 司 朗 和 美 国 朗 明 纳 斯 两家 高 技 术 起 点 公 司 能 够 提 供 。究 其 原 因 ， 当 时 国 内 缺 乏 大 尺 寸 的垂 直 结 构 L E D 芯 片 ， 同 时 ， 特 殊 封 装 技术 、 散 热 技 术 、 光 学 设 计 和 集 成 技 术 不过 关 。从 2 0 0 9 年 开 始 ， 为 了 突 破 国 外 厂商 对 该 领 域 的 垄 断 ， 熊 大 曦 带 领 团 队 在中 科 院 、 江 苏 省 、 苏 州 市 和 高 新 区 的 大力 支 持 下 ， 着 眼 于 特 种 L E D 光 源
5、的 研发 和 产 业 化 ， 在 超 大 功 率 L E D 光 源 研发 设 计 和 制 造 技 术 方 面 着 力 研 发 、 另 辟蹊 径 ，取 得 了 重 大 突 破 。研 究 团 队 建 立 了 技 术 上 的 优 势 ， 并且 联 合 苏 州 科 医 世 凯 半 导 体 技 术 有 限责 任 公 司 ， 开 展 产 业 化 工 作 ， 提 供 超 亮高 光 密 度 LE D 芯 片 光 源 的 解 决 方 案 。熊 大 曦 对 中 国 科 学 报 记 者 说 ：“ 我 们 研 发 的 特 种 L E D 技 术 ， 着 眼 于L E D 应 用 的 高 端 和 特 殊 市 场 ，
6、采 用 不 同的 技 术 路 线 ， 产 生 了 一 系 列 独 创 技 术 和核 心 专 利 ， 打 破 了 国 外 产 品 的 垄 断 ， 助力 我 国 在 新 兴 细 分 领 域 领 先 国 外 ， 提 升制 造 业 的 核 心 竞 争 力 。 ”独 辟 蹊 径 的 L ED 芯 片 光 源 技 术在 研 发 人 员 的 努 力 下 ， 科 研 团 队 突破 了 种 种 障 碍 ， 最 终 形 成 了 具 有 自 主 知识 产 权 的 技 术 路 线 。熊 大 曦 说 ：“ 针 对 特 种 L E D 光 源 需要 较 大 的 、 基 于 垂 直 结 构 芯 片 发 光 面 的问 题 ，
7、 我 们 开 发 出 了 准 单 芯 片 封 装 技术 ， 采 用 特 殊 工 艺 ， 使 用 小 尺 寸 垂 直 结构 芯 片 超 紧 密 封 装 成 大 功 率 模 组 。 ”这 项 技 术 ， 不 仅 可 以 在 同 样 的 发 光面 上 产 生 高 的 光 输 出 ， 而 且 能 灵 活 使 用小 芯 片 ， 扩 大 发 光 面 积 ， 从 而 提 高 总 的光 输 出 。“ 美 国 朗 明 纳 斯 单 模 组 的 最 大 电 功率 不 到 1 5 0 W ， 我 们 的 单 模 组 电 功 率 可以 达 到 6 0 0 W 以 上 。 国 外 公 司 基 于 单 颗大 芯 片 技 术
8、 的 光 源 ， 发 光 面 一 般 为 长 方形 ， 而 我 们 的 芯 片 ， 发 光 面 可 以 灵 活 配置 ， 能 与 特 定 光 学 系 统 匹 配 成 任 何 形状 。 ”熊 大 曦 表 示 。 目 前 ，基 于 超 高 光 密度 集 成 封 装 模 组 技 术 的 产 品 已 经 成 为市 场 主 流 。在 之 前 的 特 种 L E D 光 源 产 品 里 ，国 外 厂 商 只 能 提 供 白 光 ， 或 者 红 、 蓝 、 绿中 的 一 种 的 单 色 光 。 面 对 生 物 医 学 等 特殊 领 域 对 光 谱 的 需 求 ， 团 队 又 开 发 出 了带 多 光 谱 高
9、 光 密 度 模 组 。在 微 小 的 2 .5 毫 米 2 .5 毫 米 的 发光 面 上 ， 可 以 集 成 1 6 种 波 长 的 窄 带 光 ，而 且 每 种 光 的 波 长 可 以 任 意 选 定 。 这 项技 术 用 电 控 代 替 机 械 控 制 ， 大 大 简 化 了各 类 光 学 仪 器 的 结 构 ， 为 高 端 荧 光 显 微镜 和 眼 科 全 光 谱 眼 底检 测 仪 等 多 种 生 物 医疗 仪 器 带 来 了 革 命 性的 变 化 。与 此 同 时 ， 团 队还 研 究 了 高 导 热 的 垂直 结 构 芯 片 的 基 底 材料 、 高 导 热 固 晶 材 料的 选
10、 择 、 固 晶 层 的 厚度 控 制 、 烘 烤 温 度 和时 间 控 制 以 及 封 装 基板 的 设 计 ， 基 于 这 些技 术 组 合 ，6 0 0 W 模组 的 热 阻 可 以 低 至 0 .1 0 K /W ， 在 全 球 处 于领 先 水 平 。细 分 市 场得 到 应 用自 2 0 0 9 年 开 展研 发 工 作 以 来 ， 经 过多 年 的 完 善 和 积 累 ，团 队 推 出 的 产 品 从2 0 1 0 年 开 始 在 市 场上 逐 步 得 到 推 广 ， 目前 在 一 些 细 分 市 场 中已 经 得 到 大 量 应 用 ，其 中 一 些 已 经 成 为 主流 产
11、品 。“ 全 球 6 0% 7 0% 的舞 台 灯 光 在 中 国 生产 ，总 产 值 数 百 亿 元 ，生 产 厂 家 有 8 0 0 家 左右 。 以 前 高 功 率 密 度大 功 率 的 L E D 特 种光 源 主 要 由 美 国 公司 提 供 ， 2 0 1 2 年 起 我们 的 产 品 进 入 市 场 ，积 累 了 2 0 0 家 客 户 ，而 美 国 的 产 品 已 经被 边 缘 化 。 ” 熊 大 曦表 示 。 不 仅 如 此 ， 投影 显 示 市 场 、 远 程 投光 和 远 距 离 照 明 市场 都 出 现 了 苏 州 医工 所 的 身 影 。2 0 1 4 年 ， 在 中
12、 科院 “ 璀 璨 计 划 ” 的 支持 下 ， 团 队 正 式 启 动研 制 超 远 程 投 光 灯 。去 年 ， 团 队 陆 续 开 发出 基 于 大 功 率 高 亮度 LE D 光 源 的 投 弹 照 明 灯 ， 有 3 台 已成 功 应 用 于 某 后 勤 保 障 部 队 ； 批 量 生产 的 小 型 L E D 探 照 灯 ， 已 经 运 用 于 昆明 机 场 驱 鸟 警 示 车 。熊 大 曦 说 ：“ 特 种 L E D 光 源 在 现 代分 子 生 物 学 研 究 和 医 学 照 明 、 诊 断 、 治疗 和 康 复 理 疗 中 开 始 发 挥 重 大 作 用 。其 中 ， 基
13、于 窄 带 多 光 谱 的 光 源 已 经 应用 于 多 波 段 荧 光 显 微 镜 ， 2 0 1 7 年 小 批量 生 产 了 1 1 套 ； 基 于 高 光 密 度 的 特 种光 源 的 超 分 辨 结 构 光 显 微 镜 已 经 研 制成 功 ， 成 像 品 质 、 成 像 速 度 上 达 到 国 际领 先 水 平 ， 成 本 远 低 于 竞 争 对 手 ， 市 场前 景 十 分 广 泛 。 ”现 在 ， 团 队 也 瞄 准 了 正 在 兴 起 的基 于 L E D 的 光 健 康 方 向 。 熊 大 曦 告 诉记 者 ， L E D 光 健 康 工 程 的 研 究 内 容 包括 光 卫 生 防 御 、 疾 病 的 早 期 预 防 和 检测 、 疾 病 的 光 治 疗 、 康 复 以 及 光 保 健 理疗 。 2 0 1 6 年 ， 半 导 体 照 明 联 合 创 新 国 家重
