从这里走向发光领域的世界前列

●1992年,在国际上首创发明了稀土蓄光发光新材料,带动了高效发光新材料产业的兴起和发展,为世界增添了一个新兴的产业自发光产业。

●1997年起,相继发明了一系列稀土激活新型硅酸盐基质发光材料,打破了国际巨头的专利垄断,实现了半导体照明技术领域的“中国创造”。

●2000年起,稀土激活硅酸盐基质发光材料陆续获得中国、美国、德国、英国、意大利、韩国、日本等国的专利授权。

●2003年,并购了技术水平处于国际前列的美国AXT光电公司,使路明缩短了10年的技术爬坡,一举成为世界上仅有的几家同时拥有发光材料和发光芯片两大半导体照明产业核心技术的行业骄子。

●2006年,GaN基高性能发光二极管芯片及产业化入选2006年信息产业重大技术发明项目。

2007年初,两项国家级科技大奖先后花落一家地方企业大连路明科技集团。成果“稀土激活新型硅酸盐发光材料及应用”荣获国家技术发明二等奖;另一项成果“GaN基高性能发光二极管芯片及产业化”入选2006年信息产业重大技术发明项目。由一家地方企业独立发明创造而荣获两项国家级科技大奖的例子在我国并不多见,这在众多企业和科研院所中引起了广泛关注。

最近,记者怀着振奋的心情走进了坐落在大连七贤岭高新园区的路明科技大厦,对荣获国家级大奖的项目负责人、第一完成者,大连路明科技集团董事长兼总裁、教授级高级工程师肖志国进行了独家专访。谈起获奖感受,肖志国由衷地感慨:这不仅是我个人的荣誉,也是大连路明科技集团乃至中国光电产业界的荣誉。更重要的是,这表明我国光电子领域的发光材料和发光芯片已经有了显著提高,研究成果已经实现了产业化,技术水平跨入了国际先进行列。

与记者一道回眸自己22年的风雨追光路以及大连路明集团走过的15年创新历程,路明集团创始人肖志国深有感触:只有不断创新,尤其是产业核心技术的自主创新,才能为一个产业的发展、企业的兴旺发达提供不竭动力。

路明科技集团的经营理念是“以科技为根基,将光明贡献给人类”。15年来,肖志国正是遵循着这一理念带领路明人刻苦钻研、不懈奋斗,摘取了一项项令人振奋的创新成果。

回想1985年自己走入中国科学院长春物理所固体发光材料专业就读硕士,开始投身于节能、环保科学研究的情景,肖志国至今仍历历在目。幼小时就对光充满兴趣的肖志国,在这所科技的殿堂看到了先进的科研设备与仪器,见识了学识渊博、学风严谨的老师与前辈。他满怀求知的愿望和事业的激情,翻阅大量科技文献,凭着自己的专业积累展现想法,不断进行大量试验。

文献表明,发光的能量传递过程总是由强发光离子向弱发光离子进行能量传递与发光。但这一过程能否反传?基于逆向思维的肖志国,在一次大胆的反向实验中眼前一亮,看到了弱光离子向强光离子传递能量的蓄光发光现象。这一发现,让肖志国无比振奋,连着几天他又反复做了多次试验,证实果然是蓄光发光现象。“当时我查阅搜集大量文献和相关资料,发现从1889年居里夫人发明镭元素发光,到上世纪初硫化锌发光材料的发现与应用,如何解决它们所存在的放射性、毒害性问题,是近一个世纪以来始终困扰国内外科学家的重大难题。”善于反向思维的肖志国,似乎看到了它的广阔前景。他几乎把所有的时间和精力都投入到这个材料的研发中,反复试验求证它的各种组合和条件因素。

1988年硕士毕业后,肖志国毅然放弃了出国的机会,来到大连能源研究所从事节能环保的研究与推广。他想,在科学院研究所时,很多好成果被束之高阁,后续产业化没人搞,而自己要立志寻求一种集科研、开发、应用为一体的科技发展新模式。1992年在大连市政府的支持下,他借款20万元创办了公司,开始了稀土发光材料的研发与产业化的艰难过程。

凭着自己所学的扎实专业功底和钻研精神,在经过了无数次反复试验后,肖志国终于研发出第一代性能稳定的稀土蓄光发光新材料,破解了高效光光转换材料这一困惑人类半个多世纪的科技难题。

为了将这一来之不易的成果尽早转化为产业,肖志国1992年本想利用参加北京第二届国际发明展览会的机会把产品进一步推向市场,但他没有想到,自己辛苦研发出的产品并不被市场认可,有人质疑发光材料含有毒害物质和放射性元素,任凭他一再讲解,都无济于事。无奈之下,倔强的肖志国索性将粉末倒入水杯一口吞进了肚子,正是这个看似鲁莽的举止,改变了肖志国的命运。1993年,他的发光材料通过科技部组织的专家鉴定。专家认为,这种新型发光材料是一种国际首创产品,属高科技节能环保材料,其发光强度和持久时间是传统硫化锌型荧光粉的数十倍,而且这种材料本身无毒无害,不含任何放射性元素,其稳定性、耐久性优良,吸光和发光过程可以无限次重复。至此,路明研制的发光材料走上了一条发展的道路,这种材料很快得到了国内外客户的认可,打开了市场的大门。

打开市场大门之后,针对应用研究和产业化中的各种技术问题,肖志国展开了更加深入的研究。1994年,他解决了易沉淀、结块的难题,研发出稳定性良好的发光涂料,此产品被认定为国家级新产品;1996年,克服了发光材料的细化与发光性能下降的矛盾,有机发光制品应用与室外的耐候性差、收缩不一致及发光不均匀等问题,使发光材料在发光膜板中得到应用;1997年研发出发光塑料母粒;1998年,克服了晶相的发光材料和基础玻璃相等难题,研制出发光陶瓷和发光玻璃;1999年研发的发光纤维,解决了强度、成型等技术问题,使大批量工业化生产成为可能。至2000年,路明的发光产品形成了8大系列200多个品种,同时大量的发光产品在国内外市场得到广泛推广与应用,从此世界增添了一个新的产业自发光产业。

蓄光发光材料原始创新的成功,更加激发了肖志国攀登新高峰的勇气和信心。他带领科研团队将研究方向再次瞄准了新一代稀土发光材料领域的更高目标。

进入21世纪,半导体照明革命的浪潮逐步席卷全球。专家预测,光电子产业是继微电子之后最具发展前途的高科技产业之一,并将成为21世纪最大的产业。

白光LED技术是实现半导体照明产业化的基础,而蓝光芯片激发的黄色荧光材料是制备白光LED的关键技术之一。最为常用、已经被行业内普遍认可的是稀土掺杂的石榴石结构的铝酸盐材料YAG和TAG。但是,这两项技术分别被日本日亚株式会社和德国OSRAM公司抢注专利,国内外LED行业的很多企业,都要为此付出500万欧元的“入门费”和每年缴纳4%~7%销售收入提成的昂贵专利许可费和使用费。如果不打破国外的专利垄断,中国也将很快面临同样的问题。

对此,肖志国果断决定:路明要发展,必须打破国外对白光LED的专利垄断。正是这种信念,激励着肖志国与路明员工不懈地探索。1997年,他发明了发射蓝、绿、黄光的硅酸盐发光材料;2000年又发明了发射红光的硫氧化物发光材料,从而实现了高效红、绿、蓝三基色蓄光发光,构成了新一代半导体照明发光材料体系。

专家认为,这种稀土激活新型硅酸盐发光材料是继荧光粉YAG和TAG之后的又一全新LED发光材料体系,对我国LED产业意义重大,在国际半导体照明行业实现了“中国创造”。其原始的专利申请通过了中国和国际专利机构的审核,并建立了完善的专利保护体系,为中国半导体照明企业走向国际市场提供了前提条件。该成果已于2000年、2004年、2005年和2007年分别获得中国、美国、德国、法国、英国、意大利、韩国、日本等国的专利授权,从而彻底打破了国际巨头的专利垄断局面。

从2003年起,肖志国在高亮度半导体发光和照明领域,又主持了国家“863”项目和半导体照明工程项目等5项国家重大科技项目。他采用多种高新技术提高GaN芯片的稳定性,使GaN基发光二极管芯片发光效率提高50%以上,出光率提高50%~100%。在白光LED的芯片和发光材料搭配技术方面也取得突破。这项成果对节能环保具有深远的意义,预计到2010年,我国用电量将达到2.7万亿度,照明用电量超过3000亿度。由于同样亮度下,半导体用电量仅为白炽灯的1/10,只要有1/3的白炽灯被半导体取代,每年就能为国家节省用电近1000亿度,相当于一个三峡工程的发电量。该成果获得2006年国家技术发明二等奖和信息产业重大技术发明两项大奖。

在21世纪,一场由半导体技术引发的新产业革命半导体照明革命席卷全球,美国、欧洲、日本、韩国等地相继推出发展新光源计划,抢占新产业制高点。半导体照明产业的两大核心技术是发光材料和发光芯片。大连路明科技集团在成功地研发了发光材料核心技术后,肖志国决心看准时机拿下发光芯片技术,这也是路明集团发展战略的重要一步。

2003年8月,外延片生长与芯片制造技术水平处于美国第二、世界第四位的美国AXT光电公司陷于危机,正在寻求买家。肖志国看准机会,当机立断,不顾还在发烧的身体尚未痊愈,果断订下飞往美国的机票。到美国后,他又急忙赶到另一个机场,追到了正要出差的美国AXT公司高级管理人员。“当时追他们公司的不止我一个,如果我不是比别人早到一步进行洽谈,这件事恐怕就不是今天这样的结果了。”肖志国说。经过洽谈,肖志国毫不犹豫地把路明10余年积累的家当全部押上,比竞争对手抢先一步并购了美国AXT光电公司,以及30多项专利技术、全套生产设备、50多名以华裔留美博士为主的精英团队。这次并购,在全球半导体照明产业引起很大震动。大连路明科技集团抓住机遇,成功抢占了半导体照明产业的制高点。

在整个LED产业外延片的生长、芯片制造和芯片封装3个环节中,中国国内涉足这一产业的600多家企业大部分处于行业末端,从事劳动密集型的芯片封装工作,而在前端关键环节上几乎没有竞争力。从产业价值链看,外延片和芯片占据全部价值的70%左右。路明并购AXT后,彻底颠覆了这一格局。肖志国认为,收购AXT光电公司获得了基础技术专利,路明组织国内外科研人员再创新,缩短了10年的技术爬坡时间,同时也使路明拥有了半导体照明产业发光芯片的核心技术。此后,通过消化吸收再创新,路明集团在此领域从并购时拥有30项技术专利的基础上又拥有了40多项。

2004年3月,总投资1.5亿美元的大连路美芯片科技有限公司建成投产,标志着我国高品质半导体发光芯片规模化生产零的突破。2005年,路明集团又投资建立了大连美明外延片科技有限公司,专门从事半导体照明产业最上游、最核心、最难掌握的外延片的生产研发。由此,路明集团一举成为世界上仅有的几家同时拥有发光材料和发光芯片两大半导体照明产业核心技术的行业佼佼者。短短两年时间,发光材料和发光芯片两大资源借集成创新和消化创新之力融会贯通;路美高品质蓝光、绿光、蓝绿光芯片产品从当初的C9型扩展至C12型,同样大小的外延片上如今制成的不是1万个而是1.8万个LED芯片,并且亮度更高、性能更优、尺寸更小、价格更低;大功率芯片从p1型开发至p3型。肖志国引领路明团队在半导体照明产业的征程上迈出了坚实的一大步。

肖志国的最大愿望是:让中国成为世界光产业基地。路明团队的追求也正是为实现半导体照明产业化而坚持不懈地奋斗。为此,路明集团在产业化集成创新方面进行了大量的探索与创新。经过十几年的艰辛拼搏、协力攻坚,形成了蓄光自发光材料及制品、发光芯片、半导体照明、光电产品、纳米新材料等高科技产业,在发光材料方面已开发出五大系列80多个品种,发光制品方面开发出七大系列120个品种,年生产发光颜料1000吨、发光膜板150万平方米。发光芯片方面已经设计和建设成具有年产30万片高质量外延片和30亿支高可靠性芯片能力的产业化生产线。在交通灯及户外全彩显示屏、城市景观照明、LCD背光源、汽车灯、特种照明和今后的普通照明领域,这种发光芯片将扮演越来越重要的角色。

目前,路明企业标准已成为欧美等发达国家的标准。路明的发光产品已被国内外越来越多的客户应用。

2001年,在震惊世界的“911”恐怖事件中,在美国世贸大厦倒塌前的一个半小时内,1.8万人在断电和浓烟笼罩的情况下,依靠路明生产的蓄光发光消防标志作引导,安全疏散,成功逃生。事后美国《商业周刊》的报道让路明集团名声大振。此后,在美国国防部五角大楼改造过程中,实施的第一项工程就是在它28公里长的走廊和过道上装备了路明的发光指引系统。目前,德国法兰克福机场、法国巴黎地铁、波音空客飞机、劳氏、美国和挪威船级社认可的船只,以及广场、人民大会堂、三峡工程、上海东方明珠电视塔,沃尔玛、家乐福超市等国内外众多场所、设施、地名标志,均采用了路明的发光标志产品,路明的发光产品受到国内外市场的广泛认可。

2006年,在德国世界杯赛场上,大连路明集团制造的300平方米LED全彩大屏幕走进了国际顶级体育赛事。这是路明的LED样屏经过德国的几轮论证、考察、谈判后,在与欧洲、日本、韩国等十几家公司竞争中脱颖而出。凭借高亮度、画面清晰、色彩丰富、可靠性强等诸多优势,拿下了这个在全球科技企业中十分抢手的项目。德国人祝贺肖志国说:“你的产品中标了,综合指标评价第一名!”这不仅充分显示了拥有自主知识产权的“中国光芯”的科技实力,也预示着中国超大面积和超高亮度的LED大屏幕产品将在国际市场上占有一席之地。

路明研制的发光产品在国民经济建设中的应用更是十分广泛。在飞机船舶导航、城市交通指示、城市亮化、广告装饰、汽车光源、工业设备、军事设施、家用照明等半导体照明领域,在手机背光源、数码产品、LED大屏幕以及下一代LED光显电视、笔记本电脑、家电、电子、咨询系统的信息显示领域处处可见。

在以节能、环保新技术革命丰富和谐社会的建设中,肖志国和路明人积极推进半导体照明技术的终端亮化工程应用。在庆祝中国电影百年的中国电影博物馆中央圆厅动态显示亮化工程、沈阳世博园百合塔等一系列国家重点工程中,路明LED亮化工程成功实现了由国外著名厂商设计施工到中国本土企业设计施工的变迁。

据了解,2008年中国将成为LED市场最大的应用领域。业内人士认为:2010年至2015年,光电子产业会取代传统电子产业,晋升为21世纪最大的产业,并成为衡量一个国家经济发展和综合国力的重要标志。

目前,路明集团研发的200多种发光材料及制品远销60多个国家和地区,带动了一个新的年产值百亿元的高纯原料生产、设备制造、检测仪器、发光材料及产品的发光产业链。建立了蓄光发光材料和制品的国家重大产业化基地示范工程及国家半导体照明工程产业化基地,并建立了省级半导体发光与工程研究中心。

在谈到今后的发展目标时,肖志国满怀信心。他说,获得国家级奖项只能代表过去的成绩,今后的事业依然任重而道远。现在“路美”芯片市场需求订单经常是产能的10倍以上。据测算,芯片产业形成产值的拉动效应为1∶30到1∶50。也就是说,1元钱的芯片将带动30元到50元的产值。按照路明的发展规划,2010年达到150亿元规模,这将拉动上千亿元的工业产值,构筑国内最具竞争力的半导体照明产业集群。

现在路明科技集团已成为拥有123项领先专利、16家控股或全资子公司的国际化高科技企业集团。

电子产业等几次革命浪潮,没能在中国造就出世界级的“巨人企业”。在刚刚起步的半导体照明产业,中国凭借核心技术已经与日本、欧洲、美国站在了同一起跑线上,半导体照明产业也被列入国家“十一五”重大科技专项。这一次,中华大地上能否长出“巨人企业”?这是路明的梦,也是全体国人的共同企盼。时为我国半导体照明产业领军人的肖志国,同样在思考着这个问题。把发光材料和发光芯片推向世界每个角落,建立国际品牌,打造高品质的“中国光芯”,这是肖志国和路明人始终追求的目标。我们相信,路明人的这一梦想会在不久的将来实现!

目前,我国能源危机日益严峻,而半导体照明可充分达到节电目的。预计2010年我国用电量将达到2.7万亿度,照明用电量超过3000亿度。由于同样亮度下,半导体灯的用电量仅为白炽灯的1/10,只要有1/3的白炽灯被半导体灯取代,每年就能为国家节省用电近1000亿度,相当于一个三峡工程的发电量。

美国能源部预测,到2010年,美国将有55%的白炽灯和荧光灯被半导体灯替代,每年节约电费可达350亿美元,半导体灯将形成500亿美元的大产业。

面对半导体市场的良好前景和巨大诱惑,一场抢占半导体照明新兴产业制高点的争夺战在全球悄然打响。

近年来,美国、日本、欧盟、韩国和中国台湾地区等相继推出半导体照明计划,以加大研究开发力度。比如日本投资50亿日元推行“21世纪光计划”,提出2006年用半导体灯大规模替代传统白炽灯;美国能源部设立了有13个国家重点实验室、公司和大学参加的“半导体照明国家研究项目”,计划用10年时间、耗资5亿美元开发半导体照明;欧盟则委托6个大公司、2所大学,于2000年7月启动了“彩虹计划”。我国台湾地区也在组织实施相关计划,设立了有16个生产科研单位和大学参加的“21世纪照明光源开发计划”。

人类曾长期靠燃烧木材照明。1772年开始燃气照明;1879年爱迪生发明白炽灯后,人类的照明史从此进入一个崭新的时代。

上世纪90年代末,随着第三代半导体材料氮化镓的突破和蓝、绿、白光发光二极管的问世,一场新的产业革命半导体照明产业革命又在孕育,其标志是半导体灯将逐步替代白炽灯和荧光灯,结束120年来爱迪生白炽灯照明的历史。

作为新型高效固态光源,半导体照明光源具有寿命长、节能、安全、绿色环保、色彩丰富、微型化等显著优点。半导体灯采用发光二极管作为新光源,同样亮度下,耗电仅为普通白炽灯的1/10,而寿命却可以延长100倍。

半导体照明技术应用广泛,可深入白光通用照明、装饰照明、汽车等各类运输工具照明、交通信号显示、背景显示、大屏幕、特种工作照明、军用照明及旅游、轻工产品等各个领域。

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