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美国“下一代照明计划”

照明工程师社区 发布时间：2007-02-02 00:00

摘要：文章介绍了美国能源部于2002年开始实施的固体照明（SSL）技术的“下一代照明计划”，同时对美国SSL技术的研发、生产、使用现状及召开学术会议的情况进行了介绍。
关键词：固体照明；发光二极管；
1、前言
固体照明（SSL）技术的飞速发展已成为全球性的新技术热点之一，引起世界发达国家的密切关注。这是由于LED在节能和使用寿命方面的巨大潜能，促使该技术走入照明界并在最近的几年里或得了令人瞩目的发展。笔者最近对美国SSL研究和应用的情况进行了分析，以下将进行介绍。
2、美国能源部的SSL计划
1962年，美国通用电气公司的Holonyak博士发明了世界上第一支发光二极管（LED）。尽管当时这种发光二极管只能发出红光，但他坚信发光二极管肯定是一种很有前途的新光源，如果能获得红光，也必将有可能获得其他颜色的光，白炽灯最终将会被取代。Holonyak博士认为，“未来照明及显示领域将是发光二极管的天下”。在随后的几十年里，美国、日本等工业化国家相继开始研究和应用这项技术。到了1993年，日本日亚公司发明了高亮度蓝光LED后，SSL技术有了飞速的发展，使得LED替代白炽灯成为可能。SSL技术被认为是21世纪最有可能进入普通照明领域的一种新型固体冷光源和最具发展前景的高新技术领域之一。
虽然美国是半导体技术强国，并首先发明了LED，但在后来的LED技术研发过程中，特别是白光光源的研制技术却被日本、德国赶超。因此，2001年7月，在美国“半导体照明技术蓝图”的基础上，美国的两位参议员向参议院递交了一项议案，呼吁由美国能源部启动一项名为“NextGenertionLightingInitiative”（NGLI）的计划，即“下一代照明计划”。这项计划提案的目标是要联合美国产业界、学术界和国家重点实验室的力量，加速半导体照明技术的发展和应用；实施该计划的目的是为了使美国在未来400亿美元的照明光源市场竞争中继续保持在全世界的领先地位。计划制定者之一的美国光电子协会负责人伯杰说：“在很多技术领域，我们已丧失了世界领先地位，但在照明光源工业中我们能够确保走在行业前端。”
随后，美国能源部、光电子产业发展协会和国家电子制造厂商协会共同制定了美国 2020年前的通用照明用半导体SSL技术发展规划，并于2002年对该计划执行过程中所遇到的技术难题和发展目标进行了综合性的论证、修改和提升，确定了其具体的发展性能参数、发展进度、投资成本和工作成本等。NGLI发展规划从2002年起共分为3个阶段进行，前2个阶段分别为5年，而第3个阶段长达 8年。发光效率的指标定位分别是2002年20Lm/W、2002～2007年75Lm/W、2007～2012年150Lm/W和2012～2020年 200Lm/W。目前，美国能源部已正式启动了固体照明技术研发工程，并为工程相关项目资助了经费。根据有关法案规定，美国还将在2006~2008财政年度为“下一代照明计划”筹集资金5000万美元，具体的金额将由拨款委员会向美国能源部提供。
按计划时间表执行。2002~2020年期间，计划累计节约电能760GW，减少2.58亿吨煤炭污染物的排出，少建133座新的电站（每座1000MW），这一举措将累计节约财政开支1150亿美元，形成一个新的年产值超过 500亿美元的光源产业，还会带来数以百万计的工作机会。
美国的SSL计划确定了2个研究方向，即无机LED和有机LED （OLED），计划从6个领域来开展研究和实施。目前，经过专家组深入广泛的讨论研究，对需要实质性研发的重要课题进行了分类，共有30余项，这些课题包括：长期基础研究和短期工程发展的内容和全过程。
为了保证NGLI计划分阶段顺利进行，美国能源部还制定了一个SSL计划操作组织构架，主要分为两大部分：
（1）核心技术研究，由学术界、国家重点实验室和科研院（所）完成；
（2）产品开发与生产由企业完成。美国能源部定期召开工作组会议，对项目进行管理和检查，对SSL研发计划进行修改和调整。2003年11月和2005年2月分别举行了两届工作组会议。在2005年召开的第二届工作组会上，美国能源部与美国下一代照明行业联盟（NGLIA）共同签署了一份协议备忘录，其内容是关于集中精力利用NGLIA的专门技术组成一个固态照明制造商的机构，以提高美国能源部SSL研究和发展计划的商业化。
笔者从美国能源部SSL研发计划的最新修改资料中了解到，美国对实施SSL计划的时间表又进行了修改，完成时间从2020年延长到2025年。这说明SSL计划目前还有不少技术问题难以解决，包括亮度不够以及制造发光材料的成本较高等，致使这种新型光源的应用推广还需要较长的时间。

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