項目名稱

半導體發(fā)光器件跨尺度光功能結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造關(guān)鍵技術(shù)

主要完成單位

華南理工大學

佛山市國星光電股份有限公司

鴻利智匯集團股份有限公司（原廣州市鴻利光電股份有限公司）

佛山市電器照明股份有限公司

廣東三雄極光照明股份有限公司

佛山市國星半導體技術(shù)有限公司

主要完成人

（職稱、完成單位、工作單位）

1.湯勇（教授、華南理工大學、華南理工大學、對項目創(chuàng)新點1，2，3，4都做出了突破性貢獻）

2.李宗濤（副教授、華南理工大學、華南理工大學、對項目創(chuàng)新點1，2，3做出了創(chuàng)新性貢獻）

3.余彬海（教授級高工、華南理工大學、華南理工大學、對項目創(chuàng)新點3，4做出了創(chuàng)新性貢獻）

4.劉傳標（工程師、佛山市國星光電股份有限公司、佛山市國星光電股份有限公司、對項目創(chuàng)新點2，3做出了創(chuàng)新性貢獻）

5.王躍飛（工程師、鴻利智匯集團股份有限公司（原廣州市鴻利光電股份有限公司）、鴻利智匯集團股份有限公司（原廣州市鴻利光電股份有限公司）、對項目創(chuàng)新點3，4做出了創(chuàng)新性貢獻）

6.丁鑫銳（無、華南理工大學、華南理工大學、對項目創(chuàng)新點1，3做出了創(chuàng)新性貢獻）

7.李家聲（無、華南理工大學、華南理工大學、對項目創(chuàng)新點2，3做出了創(chuàng)新性貢獻）

8.余樹東（無、華南理工大學、華南理工大學、對項目創(chuàng)新點3，4做出了創(chuàng)新性貢獻）

9.徐亮（無、佛山市國星半導體技術(shù)有限公司、佛山市國星半導體技術(shù)有限公司、對項目創(chuàng)新點2，3做出了創(chuàng)新性貢獻）

10.林巖（無、廣東三雄極光照明股份有限公司、廣東三雄極光照明股份有限公司、對項目創(chuàng)新點4做出了創(chuàng)新性貢獻）

11.魏彬（工程師、佛山電器照明股份有限公司、佛山電器照明股份有限公司、對項目創(chuàng)新點4做出了創(chuàng)新性貢獻）

12.梁麗芳（工程師、佛山市國星光電股份有限公司、佛山市國星光電股份有限公司、對項目創(chuàng)新點3做出了創(chuàng)新性貢獻）

13.李國平（無、鴻利智匯集團股份有限公司（原廣州市鴻利光電股份有限公司）、鴻利智匯集團股份有限公司（原廣州市鴻利光電股份有限公司）、對項目創(chuàng)新點3做出了創(chuàng)新性貢獻）

14.袁偉（教授、華南理工大學、華南理工大學、對項目創(chuàng)新點1做出了創(chuàng)新性貢獻）

15.黃楊程（高級工程師、佛山市國星光電股份有限公司、佛山市國星半導體技術(shù)有限公司、對項目創(chuàng)新點2做出了創(chuàng)新性貢獻）

項目

簡介

半導體發(fā)光器件光功能結(jié)構(gòu)是具有強化出光及散射等功能，并且可控分布的表面或體結(jié)構(gòu)（屬機械科學與技術(shù)領(lǐng)域）。

半導體發(fā)光（LED）屬廣東省戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，節(jié)能效果顯著。近年來產(chǎn)業(yè)規(guī)模穩(wěn)居全國第一，其中LED器件封裝產(chǎn)量約占全國70%（占世界產(chǎn)量50%，數(shù)據(jù)來源：2016年CSA Research）。隨著半導體發(fā)光器件應用從照明向高附加值顯示、背光源等領(lǐng)域拓展，且逐漸向影響國家戰(zhàn)略安全的光通信領(lǐng)域滲透，對半導體發(fā)光器件其發(fā)光效能、光色質(zhì)量及微型化提出更加苛刻的整體要求。采用具有跨尺度特性的光功能結(jié)構(gòu)精確調(diào)控半導體發(fā)光器件光色特性，是解決上述問題的共性核心技術(shù)。項目組經(jīng)過多年研究，取得以下創(chuàng)新成果：

（1）提出半導體發(fā)光器件跨尺度光功能結(jié)構(gòu)光色矢量設(shè)計新理論，開發(fā)出宏觀微觀統(tǒng)一復雜光學結(jié)構(gòu)跨尺度協(xié)同設(shè)計專業(yè)軟件，填補國際技術(shù)空白，改變過去企業(yè)長期依賴經(jīng)驗或單一尺度簡化設(shè)計的局面。光色矢量設(shè)計理論奠定高附加值顯示等領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，新理論設(shè)計的RGB器件被選定為70周年抗戰(zhàn)勝利國慶閱兵LED顯示器件。

（2）打破傳統(tǒng)單一功能與單一尺度結(jié)構(gòu)加工模式，提出半導體發(fā)光芯片強化出光/可控發(fā)光結(jié)構(gòu)跨尺度協(xié)同制造新方法，實現(xiàn)規(guī)則陣列結(jié)構(gòu)與具有分形特征的粗糙結(jié)構(gòu)協(xié)同生成，形成水平、垂直與倒裝結(jié)構(gòu)LED芯片完整體系，為高質(zhì)量半導體發(fā)光器件奠定基礎(chǔ)。

（3）發(fā)明微納米粒子結(jié)構(gòu)特征與光功能屬性耦合的材料配制、多物理場耦合可控分布技術(shù)。實現(xiàn)功能微納米粒子定點、定向及定量分布的跨尺度光功能結(jié)構(gòu)可控制造，滿足高質(zhì)量半導體發(fā)光器件光色矢量設(shè)計的苛刻要求。

（4）發(fā)明陣列透鏡結(jié)構(gòu)的無損、近凈模壓成型規(guī)模化生產(chǎn)模式，并開發(fā)出成套裝備，將高質(zhì)量半導體發(fā)光器件集成在高附加值光源系統(tǒng)。該技術(shù)成功在系列光源產(chǎn)品實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)貢獻確立廣東省半導體發(fā)光產(chǎn)業(yè)規(guī)模與技術(shù)優(yōu)勢地位，同時實現(xiàn)LED產(chǎn)業(yè)向高附加值顯示領(lǐng)域升級（項目企業(yè)單位國星光電2017年顯示器件全球產(chǎn)量第一，且保持0.5×0.5 mm世界最小顯示器件記錄）。項目所開發(fā)功率LED器件關(guān)鍵的光效指標超過日本最新發(fā)射低軌道微納光通信衛(wèi)星采用的器件性能（對比數(shù)據(jù)來自日本日亞NVSW119AT產(chǎn)品參數(shù)），為廣東省LED器件大規(guī)模進入光通信領(lǐng)域奠定基礎(chǔ)。作為國內(nèi)唯一高校代表參與國際權(quán)威的LED器件質(zhì)量體系標準制定（IECQ WG 09）。

項目在半導體發(fā)光器件跨尺度光功能結(jié)構(gòu)光色矢量設(shè)計、結(jié)構(gòu)可控制造等整體技術(shù)方面取得突破，屬共性核心技術(shù)。獲得授權(quán)發(fā)明專利31項（其中美國/歐洲發(fā)明專利2項）、授權(quán)實用新型10項、計算機軟件著作權(quán)2項、技術(shù)標準1項，發(fā)表SCI索引數(shù)據(jù)庫收錄論文21篇。專家鑒定和第三方檢測表明：整體達到國際先進水平，部分指標（器件/系統(tǒng)光效、器件特征尺寸）達到國際領(lǐng)先水平。HPF（199.76 lm/W）、CSP1010（122.6 lm/W）以及RGB0505（0.5 x 0.5 mm）等系列器件光效、特征尺寸等性能超過美國CREE及韓國三星等同類產(chǎn)品。光源系統(tǒng)光效指標達130 lm/W，性能超過美國CREE及德國歐司朗等同類產(chǎn)品。項目完成單位2014-2016年實現(xiàn)新增銷售額133億元，新增利潤總額約7.3億多元。

代表性論文專著目錄

論文1：< Detailed Study on Pulse-Sprayed Conformal Phosphor Configurations for LEDs >

論文2：< Light Extraction Improvement for LED COB Devices by Introducing a Patterned Leadframe Substrate Configuration >

論文3：< A Detailed Study on Phosphor-Converted Light-Emitting Diodes With Multi-Phosphor Configuration Using the Finite-Difference Time-Domain and Ray-Tracing Methods >

論文4：< Improving LED CCT uniformity using micropatterned films optimized by combining ray tracing and FDTD methods >

論文5：< Angular color uniformity enhancement of white light-emitting diodes by remote micro-patterned phosphor film >

論文6：< Study on the optical performance of thin-film light-emitting diodes using fractal micro-roughness model >

論文7：< Multichip LED Modules With V-Groove Surfaces for Light Extraction Efficiency Enhancements Considering Roughness Scattering >

論文8：< Color uniformity enhancement for COB WLEDs using a remote phosphor film with two freeform surfaces >

論文9：< Effect of ZnO nanostructures on the optical properties of white light-emitting diodes >

論文10：< Energy feedback freeform lenses for uniform illumination of extended light source LEDs >

知識產(chǎn)權(quán)名稱

專利1：<一種LED顏色矢量測試方法及裝置>（ZL201410686228.0）

專利2：<一種具有強化出光結(jié)構(gòu)的多LED芯片封裝器件及其制造方法>（ZL201410040941.8）

專利3：<一種薄膜型LED器件及其制造方法>（ZL201310282378.0）

專利4：<高對比度LED顯示模組及其制造方法> (ZL201310113388.1)

專利5：<一種戶外顯示屏用的SMD LED器件及其顯示模組> (ZL200910308797.0)

專利6：<一種大角度透鏡及大角度出光的LED光源模塊>（2672310）

專利7：<一種COB光源的制作方法>（ZL201110453903.1）

專利8：< LED芯片及其制作方法、LED發(fā)光器件>（ZL 2014100551409）

專利9：<一種LED燈泡>（ZL 201410010164.2）

軟件著作權(quán)1：<多尺度光功能結(jié)構(gòu)BSDF測試分析系統(tǒng)[簡稱：BSDF Test-Analyzer]V1.0>（2015SR189480）

推廣應用情況

創(chuàng)新點1、2成果在完成單位佛山市國星半導體技術(shù)有限公司（省內(nèi)最大半導體芯片生產(chǎn)基地）全面實施，生產(chǎn)的高質(zhì)量半導體發(fā)光芯片被國星光電、鴻利智匯等本土封裝龍頭企業(yè)大量采用。

創(chuàng)新點1、3成果在完成單位佛山市國星光電股份有限公司、鴻利智匯集團股份有限公司（原廣州市鴻利光電股份有限公司）等本土封裝龍頭企業(yè)全面實施，生產(chǎn)的功率型半導體發(fā)光器件光效高達199.76 lm/W@350 mA（國外同類產(chǎn)品僅151 lm/W@350 mA），超過日本最新發(fā)射的低軌道光通信納衛(wèi)星所采用的發(fā)光器件（數(shù)據(jù)來源：日本日亞NVSW119AT規(guī)格書），暢銷韓國LG、荷蘭Philips及美國IBM等世界知名企業(yè)。由于產(chǎn)品性能優(yōu)異，項目企業(yè)單位國星光電是冠捷科技集團（全球第一大顯示器制造商）在大陸地區(qū)的唯一優(yōu)秀LED器件供應商。除供應傳統(tǒng)照明、背光市場，國際上首次推出特征尺寸≤0.5 mm的RGB0505系列產(chǎn)品，被洲明、利亞德等小間距LED顯示領(lǐng)頭企業(yè)全面采用，占有率居市場第一位，因產(chǎn)品性能優(yōu)異，被應用于70周年閱兵。

創(chuàng)新點1、4成果在完成單位佛山市電器照明股份有限公司、廣東三雄極光照明股份有限公司全面實施。生產(chǎn)的半導體光源系統(tǒng)光色品質(zhì)優(yōu)異，關(guān)鍵的光效指標高達130 lm/W@3 W（國外同類產(chǎn)品僅106.7 lm/W@3 W），因產(chǎn)品性能優(yōu)異，相關(guān)產(chǎn)品銷售收入近三年增長百分比在100%以上，確立廣東省LED照明光源產(chǎn)業(yè)龍頭地位。

圍繞上述成果產(chǎn)品（高質(zhì)量半導體發(fā)光芯片、器件及系統(tǒng)），僅項目完成單位2014-2016年實現(xiàn)銷售收入133億元，新增利潤7.3億元。