我國(guó)的照明用電占到電能消耗的12%，有極大的節(jié)約潛力。如今，一種高效綠色的全固態(tài)發(fā)光器件將有望取代沿用百年的傳統(tǒng)白熾燈——新型照明燈可點(diǎn)50年。

　　自愛迪生于1879年發(fā)明白熾燈以來，除了燈絲材料從最初的毛竹纖維改為鎢絲以外，基本形態(tài)沿用至今。熒光燈雖然效率更高，但仍離不開電極和燈管。如今，一種全固態(tài)發(fā)光器件——半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)和有機(jī)物發(fā)光二極管(OLED)已率先在特殊照明領(lǐng)域大顯身手，在進(jìn)一步提高電光轉(zhuǎn)換效率、降低成本后，將成為通用照明領(lǐng)域節(jié)能的有效技術(shù)途徑。

　　近幾年，世界三大照明工業(yè)巨頭——通用電氣、飛利浦、奧斯拉姆都已組建半導(dǎo)體照明公司，日、美、歐盟、韓國(guó)等也相繼推出半導(dǎo)體照明計(jì)劃。去年6月，我國(guó)科技部等6部門聯(lián)合成立國(guó)家半導(dǎo)體照明工程協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組并啟動(dòng)該工程。今年3月，中國(guó)工程院陳良惠等14位院士建議將固態(tài)照明列入國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃。一場(chǎng)搶占半導(dǎo)體照明新興產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)的爭(zhēng)奪戰(zhàn)，已經(jīng)在全球打響。

　　固態(tài)照明神在何處。采用全固態(tài)發(fā)光器件作為光源的照明技術(shù)，其實(shí)并不是新事物。半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)在儀器儀表的顯示、手機(jī)和數(shù)碼相機(jī)的背光照明、全色顯示(如廣場(chǎng)顯示屏)中的應(yīng)用早已為人們所熟悉，并在特殊照明上得到應(yīng)用。比如除了交通燈、信號(hào)燈、標(biāo)志燈、汽車燈已經(jīng)商品化以外，隨著人民生活水平的提高，室內(nèi)的夜間長(zhǎng)明燈、公共綠地和別墅花園的草坪燈、樓宇景觀燈也備受青睞。

　　這種燈的神奇之處在于：低壓供電、使用壽命長(zhǎng)，既可以有選擇地發(fā)出紅、綠、藍(lán)光，也可以發(fā)出白光，而且十分節(jié)電。與沿用百年的白熾燈比較，在同樣亮度下，它的耗電僅為十分之一，壽命則長(zhǎng)達(dá)100倍，是熒光燈的10倍。以一天點(diǎn)6小時(shí)計(jì)算，一支半導(dǎo)體燈可用50年，一個(gè)人一輩子也用不了兩支燈。它的光電轉(zhuǎn)換效率已超過白熾燈，尚不及熒光燈，預(yù)計(jì)10年后將達(dá)到熒光燈的1.5倍。

　　早在40年前，研究人員就在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，給封裝在透明環(huán)氧樹脂中的半導(dǎo)體晶體通電時(shí)，電流驅(qū)使負(fù)電子進(jìn)入帶正電的空穴并釋放能量，生成光子，發(fā)出紅光或綠光，但發(fā)光十分微弱，只能用于電子鐘或是計(jì)算器上;直到磷化鋁鎵銦半導(dǎo)體出現(xiàn)后才發(fā)出比較明亮的紅光來。如今隨著第三代半導(dǎo)體材料氮化鎵的突破和藍(lán)、白光發(fā)光二極管的問世，大大推動(dòng)了半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的形成，并向全色、高亮度的方向發(fā)展。專家預(yù)測(cè)，半導(dǎo)體技術(shù)繼引發(fā)微電子產(chǎn)業(yè)革命之后，又將孕育一場(chǎng)新的產(chǎn)業(yè)革命——照明革命，其標(biāo)志就是半導(dǎo)體燈將逐步替代白熾燈和熒光燈。

　　固態(tài)照明市場(chǎng)誘人。陳良惠院士算過一筆賬：2003年，全國(guó)發(fā)電量為1.91萬(wàn)億千瓦時(shí)(度)，其中照明用電占12%，即2292億度。按照每年增長(zhǎng)5%計(jì)算，到2010年，照明用電達(dá)3225億度。按照同樣亮度下固態(tài)照明用電僅為白熾燈的十分之一、并取代三分之一的白熾燈計(jì)算，屆時(shí)可節(jié)約照明用電約1000億度。三峽工程總工期17年，全部建成需20年，靜態(tài)、動(dòng)態(tài)投資合計(jì)為3000億元，建成后年均發(fā)電量846.8億度。而用15年時(shí)間，投資50億至100億元發(fā)展固態(tài)照明產(chǎn)業(yè)，相當(dāng)于僅用三峽工程5%的投入再造一個(gè)“綠色三峽工程”。

　　在美國(guó)能源部設(shè)立的半導(dǎo)體照明國(guó)家研究項(xiàng)目中，給固態(tài)照明描繪了美好的前景：2010年有55%的白熾燈、熒光燈被取代，2025年使美國(guó)照明用電(現(xiàn)為6000億度)減少一半;從2000年到2020年，使用固態(tài)照明可累計(jì)減排2.58億噸碳污染物，少建133座100萬(wàn)千瓦的電站，節(jié)約開支1150億美元，形成每年500億美元的光源產(chǎn)業(yè)，還帶來數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的高質(zhì)量工作機(jī)會(huì)。日本計(jì)劃2006年用半導(dǎo)體燈大規(guī)模取代白熾燈，節(jié)電相當(dāng)于一兩座核電站的發(fā)電量，每年可以節(jié)省10公斤以上的原鈾消耗。

　　雖然固態(tài)照明要真正進(jìn)入通用照明市場(chǎng)，在技術(shù)和成本上還要有重大的突破，這需要大量投資和長(zhǎng)期努力。但它的預(yù)期市場(chǎng)魅力無法抗拒，難怪各國(guó)紛紛啟動(dòng)國(guó)家項(xiàng)目給予引導(dǎo)和支持。

　　固態(tài)照明發(fā)展強(qiáng)勁。中國(guó)科學(xué)院早在上世紀(jì)60年代就開展發(fā)光科學(xué)的研究，80年代走向生產(chǎn)，直到本世紀(jì)初才形成規(guī)模。2002年我國(guó)發(fā)光二極管(LED)生產(chǎn)企業(yè)數(shù)達(dá)420家，員工3萬(wàn)余人，產(chǎn)量150多億支，產(chǎn)值80多億元;去年產(chǎn)量達(dá)200億只，產(chǎn)值100多億元，增速超過30%，其中超高亮度發(fā)光二極管產(chǎn)量幾十億只，增速超過50%。我國(guó)早期只是引進(jìn)管芯進(jìn)行封裝，屬勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè);上世紀(jì)末，從引進(jìn)外延片進(jìn)行加工，發(fā)展為技術(shù)含量較高的外延片的研發(fā)和小批量生產(chǎn)。目前，固態(tài)照明在我國(guó)還需要強(qiáng)力支持。

　　去年，大連明集團(tuán)建立的我國(guó)第一家生產(chǎn)高品質(zhì)發(fā)光二極管的大連美芯片科技有限公司投產(chǎn)，使我國(guó)成為繼美、日之后第三個(gè)擁有LED核心技術(shù)并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的國(guó)家，還并購(gòu)了世界LED四強(qiáng)之一——美國(guó)AXT公司的光事業(yè)部，使我國(guó)的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)跨入世界的前列。目前我國(guó)半導(dǎo)體照明技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平相比，差距僅有幾年。以現(xiàn)有的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，有望通過整體推進(jìn)，最終形成有核心競(jìng)爭(zhēng)力的固態(tài)照明產(chǎn)業(yè)。

　　固態(tài)照明離民用照明的使用還有兩方面的障礙，一是光電轉(zhuǎn)化效率較低，目前是25流明(光通量的單位)/千瓦，雖高于白熾燈，但是低于日光燈的85流明/千瓦，要達(dá)到民用照明的經(jīng)濟(jì)性要求，需提高到160流明至200流明/千瓦;二是價(jià)格較高，是白熾燈的十幾至幾十倍，日、美、歐盟等啟動(dòng)的半導(dǎo)體照明計(jì)劃，主攻方向之一就是降低造價(jià)。

　　隨著固態(tài)照明技術(shù)的不斷完善，白熾燈最終將被代替的趨勢(shì)已經(jīng)不可避免。節(jié)能、長(zhǎng)壽命、免維護(hù)、易控制、環(huán)保，半導(dǎo)體燈有著這么多的優(yōu)點(diǎn)，我們還有什么理由拒絕它的到來呢?