人們一度設(shè)想，如果能在照明領(lǐng)域發(fā)展出更高光效的光源，將會節(jié)省更多能源，從而對環(huán)境保護、可持續(xù)發(fā)展作出積極貢獻。于是，以半導(dǎo)體發(fā)光二極管(簡稱LED)為核心器件的半導(dǎo)體照明技術(shù)應(yīng)運而生。LED具有高光效且長壽命，電光轉(zhuǎn)換效率是熒光燈的5倍、白熾燈的20倍。此次獲得2019年度國家科技進步獎一等獎的“高光效長壽命半導(dǎo)體照明關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化”項目，就是在LED領(lǐng)域取得了顯著突破，項目第一完成人，是中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所研究員李晉閩。

本世紀初，世界一些發(fā)達國家圍繞LED研制，展開了激烈的技術(shù)競賽。2003年，我國首次提出發(fā)展半導(dǎo)體照明計劃，啟動“國家半導(dǎo)體照明工程”。那時，國內(nèi)半導(dǎo)體照明產(chǎn)品面臨電光轉(zhuǎn)化效率低，長期工作可靠性差等問題。“當(dāng)時，LED的光效與普通白熾燈的光效接近。如果要把LED燈發(fā)展為照明燈，LED光效就需要提高8倍。”朝著8倍的目標(biāo)，李晉閩帶領(lǐng)團隊踏上了協(xié)力創(chuàng)新、刻苦攻關(guān)的道路。

科研道路并不總是一帆風(fēng)順。大量枯燥繁復(fù)的實驗，反復(fù)嘗試后的失敗，他們在一條無人走過的路上尋找光亮。最終，團隊取得了耀眼成果——“十一五”結(jié)束時，團隊的產(chǎn)業(yè)化大功率LED芯片光效已經(jīng)超過當(dāng)初6倍以上。此后，團隊再接再厲，創(chuàng)造出新的紀錄。目前，已成功研制高光效LED芯片并實現(xiàn)全球最大規(guī)模量產(chǎn)，達到同類技術(shù)下的國際領(lǐng)先水平。“實際上，LED光效早已超過了當(dāng)初設(shè)定的8倍目標(biāo)，甚至跨越了16倍的距離。”李晉閩說。

除了光效之外，可靠性也需要考慮。只有生產(chǎn)出高可靠的LED器件，才能為實現(xiàn)半導(dǎo)體照明產(chǎn)品的長壽命提供保障。為此，團隊發(fā)明了一系列技術(shù)來提升LED的壽命。目前，基于團隊成果的LED封裝器件，經(jīng)過85攝氏度、6000小時的可靠性測試后，光衰小于2%，光電性能可靠性得到大幅提高。

項目成果也實現(xiàn)了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣，節(jié)能減排效果顯著。項目實施還帶動了我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，LED芯片市場份額居全球首位。我國的照明產(chǎn)品已出口至發(fā)達國家和地區(qū)，支撐我國成為全球最大的半導(dǎo)體照明生產(chǎn)、消費和出口國。“目前，我國已有近50%的傳統(tǒng)光源被LED產(chǎn)品所取代，每年累計實現(xiàn)節(jié)電約2800億千瓦時，相當(dāng)于3個三峽水利工程的發(fā)電量。”李晉閩說，按需照明、智慧照明、超越照明將是半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的重要趨勢，前景十分廣闊。