慧聪LED屏网4月10日报道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。2009年，他编着出版的《半导体照明技术》一书已成为半导体照明方面的科研人员和工程技术人员的必备参考用书。下面，记者就LED器件设计及LED封装技术的问题跟方教授进行了交流。

复旦大学方志烈教授

记者：目前高等教育培养的大学本科生有哪些适合在LED产业发展？

方教授：像南昌大学在LED教学方面如今就发展的很好，巳成为教委系统的半导体材料和器件的研发中心，我在南昌大学当了十年的兼职教授，它在大的方向上很适合LED专业教育，也很适合产学研相结合，为工厂推出新技术、新产品。我认为要做科研的话，有条件可以做材料、和芯片的科研，没有这方面条件就可做器件和半导体照明应用的研究。

记者：能否请您对中国LED高等教育的概况做个介绍,目前关于LED的培训主要有哪些？

方教授：我简单的做下介绍吧，现在关于在大学开办半导体照明专业新的消息是教委批了两个大学的专业，其中一个比较明确的是天津工业大学去年就开办的半导体照明专业，另一个是另一所大学。关于半导体照明职称评定工作现在半导体照明工程研发和产业联盟正在做，这一工作的初期计划已经出来了，我作为专家组成员，参与了封装的三个等级——初、中、高级工程师人才的评定标准制定工作，目前正在进行半导体照明应用工程师职业资格认证工作，主要注重的还是知识面和能力这两方面。

记者：目前您的研究方向主要集中在哪个方面？

方教授：我目前的研究方向是功率器件、功率组件和解决散热问题。在LED封装行业方面，把两百个芯片做在一个板上，成品率早已达98%，我更看重的是散热，想把用一些技术把散热问题解决，现在高瓦数路灯寿命还有问题，就是因为散热没解决好。光用增加铝的办法解决散热是不可取的，现在已经限制重量，要求不能超过16公斤，甚至更低。

另外我还想做功能照明方面取代灯研究，如灯管、灯泡，他们的市场已经在了，只要做得好，在经济上、效率上都有优势的话是有很大市场的。其实节能灯走的也是取代灯的路线，严格的说应该叫紧凑型荧光灯，节能灯其实也是荧光灯，做成节能灯后效率是下降的，大概下降了30~40%，如T8的光效是80流明每瓦，节能灯只是50流明每瓦，节能灯是相对于取代白炽灯而言的。

取代灯目前来说是最容易进市场、最易于被老百姓接受的，这条路走起来是最便捷的，功能性照明量做的最多的是目前是射灯，用LED射灯取代卤钨灯很成功，欧洲就用得很多。其次是LED灯泡取代白炽灯，已能节能百分之八十。

记者：目前功率LED封装结构的主要发展趋势是什么？封装有几种工艺？哪些是先进的哪些是落后的？

方教授：主要发展趋势为：高效率化、小型化、低热阻化。以前的热阻有二十几K/W，现在已降到二点几K/W，我估计降到一点几K/W是没有问题的。封装工艺有多种形式，有倒装、正装、垂直结构，这实际上是根据芯片构造来划分的。现在有一种工艺是三维封装，其某种意义上也可以说是垂直结构的更进一步。要说哪些是落后的，可以说跟大趋势相反的都是落后的，如低效率、大型、高热阻等。

记者：在显色指数方面，不同的LED差异还是比较大的，原因是什么？

方教授：封装器件的显色指数是根据它所发射的光谱含有的波长丰富程度来决定的，也就是说，波长多、各种波长都有，它的显色性（也叫色还原性）就高，显色指数有两种写法，分别是CRI和Ra（显色指数）。实际测量的时候，是取8个色样，一个色样测一下，每个能显示的指数是多少，8个测出的数字的算术平均值，一百就是最好的。太阳光是一个连续光谱，所以它的显色指数是100，白炽灯也是100，卤素灯也很好，但是普通日光灯只有70多一点。

严格来讲，RGB型的白光LED，它组成的波长是蓝、绿、红，这就比较好一点，严格来讲可以达到80多一点。像PC型的白光LED，显色指数不到80，可以在里面加一点蓝光激发能产生红光的，就可以达到85左右了，这两种工艺不能说哪一种好、哪一种坏。总的来说，都可以往上走一点，发展的更好些，像PC型的还可以加一点绿光荧光粉，RGB型的也还可以想办法把显色指数往上凑到85左右。如现在出来的一种是在PC型LED内再加一个红光LED，它的显色指数可以达到86，这就很不错了，比如说RGBLED的显色指数已经达到82至85了，做不上去了，那就去掉一点显色指数低的，加一点东西，可以在它的显色光谱蓝、绿色之间的波谷里补上蓝绿的发光管，毕竟现在什么颜色的发光管都可以做出来，它的显色指数就有可能达到90，再补一个波谷，就有可能达到95，当然这个在研究上是完全能实现的，实用上可能没必要这么去做，产业化有些困难。

记者：LED的核心技术主要由四个部分组成：衬底、外延、芯片、封装，您能简介一下LED材料和器件的研究、开发的历史么？

方教授：从大的方面来讲吧，先说衬底，最早我们产生红光的是用砷化镓做衬底，后来用磷化镓作衬底，这是我在七八十年代做的工作。做蓝光的时候先是选用蓝宝石作衬底，这个占到五分之四；后来又发展了碳化硅，这个占五分之一；现在大家在研究氮化镓和硅来做衬底，总的来说这些材料各有优劣势。

外延（MOCVD）工艺原材料也差不多，但是外延这一层里面有很多先进的工艺，比如缓冲层、反射层（将一层层的半导体组合起来，本身它就具有反光的作用，可以把本来往下去被衬底吸收掉的光反射出来）的工艺。根据设备来看，外延有两种，一种是Vecoo，一种是德国的叫AIXTRON，这两种外延炉的特点和专利技术都不太一样，一个是整个的衬底放在上面大盘转，另一种是一个盘上有很多小的片子下面有气流，整个盘的小片都在转，这两种各有优缺点，大盘转的时候原材料浪费一点，耗用比较大。

芯片最早的是单异质结，发展到双异质结，性能有提高，后来又发展到量子阱，量子阱可以说是双异质结更薄的一种结构。

封装大概可以分为四个阶段，第一个阶段是传统的LED，20mA的驱动，然后发展的有两种，一种是高通量LED，又叫食人鱼，有40~70mA的驱动电流；另一种叫chipLED，就是把发光管也做成芯片的样子（没有脚），适用于做表面贴装（SMD），第三个阶段是功率LED，1瓦的电流为350mA，如今LED组件也已经有了，可以将几十瓦做在一起，这个最重要的技术问题就是散热问题，解决了散热问题才能说有技术含量。

记者：您在2002年在全国发光二极管学术会议上曾经对LED照明技术做过估计，称到2010年乐观的可能达到200lm/W，如今，科锐已经宣称其白光LED光效能达到231lm/W的好成绩，那么，200lm/W将带来多大的市场空间？LED光效增长的技术路线图是怎样的？您预计未来三年的LED又会有怎样的进展呢？

方教授：如今实验室的光效是已经超过了200流明每瓦，但是产业化达到的是150流明每瓦左右，所以说最高水平是达到了我之前估计的乐观情况，实验室的数值说明方向，实际生产说明已经达到的生产水平，但是实验室的成果大概过两三年才能实现产业化。就功能照明来说，光效达到150流明每瓦市场就会启动、发展，如果生产上光效也能达到200流明每瓦，那就是说能取代绝大多数照明，或者说成为主流。而且我认为，我国的LED应用方面跟国外是同步的，当国外将LED应用到照明的时候，我国也同样开始应用。所以，我早期建议我国的半导体照明发展要遵循这两句话：一、以应用促发展。我国经过这七八年的努力，已经实现了四个世界第一——太阳能LED路灯（低瓦数）应用量；显示屏生产量；交通信号灯应用量；景观灯应用量；二、外延不可不搞。我国以前这方面是空白，现在技术也比较低，如果没有外延，很难说以后会强、会大，没有外延的大，我们做不大；没有外延的强，我们也做不强。经过这几年发展，再加上国家补贴，现在每年能增加两百台，预计到2012年或者2013年，我国能有一千台炉子。所以，我现在的观点是我国要抓两头，就是应用和外延两个都要抓，不仅炉子要多，技术也要强！这两边搞好了，封装自然就上去了。

路线图很难说，不过现在碳化硅衬底是一支独秀，但是蓝宝石衬底也提高的很快，最近欧司朗有一个报道说蓝宝石衬底的低色温的已经达到140几流明每瓦了，高色温的也达到160流明每瓦了，这些都还没有定型，甚至硅衬底未来有没有大戏好唱还不一定，最近科技部就这个项目给了六千万的研发资金。路线图主要决定于外延，封装、芯片都有关系，芯片要解决光子晶体技术，这个在实验室里面已经做出来了，现在已达到出光效率百分之九十三，就是把光都射出来，把效率再提高一个台阶。

未来三年会是稳步成长，会继续再往上走，速度不变，应用将会有突破并高速增长，现在可能会进入应用的爆发期，按照有的人乐观的说法，2015年就会达到50%的取代，那就成为照明光源的主流了，到底怎样还要我们大家各方面的努力。