半导体照明项目验收报告.docx
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半导体照明项目验收报告
项目验收报告
项目名称：
半导体照明关键材料集成芯片材料产业化
单位地址：
联系人：
联系电话：
**************有限公司
第一部分项目建设工作报告
1、项目概况
2、建设内容及完成情况
2．1项目建设内容
2．2项目完成情况
2.2.1系统情况建设报告
2.2.2基本建设完成情况
2.2.3项目投资完成情况
2.2.4经济技术指标完成情况
第二部分技术总结报告
第三部分环境建设报告
第四部分基本建设工作报告
第五部分市场情况
5．1明确市场方向
5．2确定市场策略
5．3开展市场推广活动
5．4发挥推广市场作用
第六部分财务报告
6．1项目投资完成情况
6.1.1初步设计投资总额及资金来源
6.1.2实际完成投资总额及资金来源
6．2项目资金使用情况
6.2.1初步设计概算
6.2.2实际支出总额
第七部分经济与社会效益分析
7．1经济效益分析预测
7.1.1已实现经济效益
7.1.2预期经济效益
7．2社会效益分析预测
第八部分附件
第一部分项目建设工作报告
1、项目概况
**************有限公司承担的2007年承担的电子专用设备仪器、新型电子元器件及材料核心基础产业化专项项目，项目名称：
“半导体照明关键材料集成芯片材料产业化”。
该项目已于2010年6月顺利完成。
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，而使用寿命却可以延长100倍。
半导体照明以其优越的特性和巨大的市场空间，越来越受到世界的瞩目。
半导体照明是21世纪最具发展前景的高技术领域之一，将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次革命。
世界各发达国家在世纪之交纷纷推出国家级半导体照明计划，力图在新世纪抢占半导体产业新一轮制高点。
半导体照明技术的发展引起全球企业和研究机构的重视，美国、日本、欧盟、韩国、我国台湾省等国家和地区相继推出了LED的发展计划：
如日本耗费60亿日元推动的“21世纪照明计划”、美国的“下一代照明计划”、欧盟的“彩虹计划”等。
与此同时，世界三大照明工业巨头通用电气、飞利浦、奥斯拉姆集团都已经启动大规模商用开发计划，纷纷与半导体公司合作或进行并购，成立半导体照明企业，并提出要在2010年前，使半导体灯发光效率再提高8倍，价格降低100倍。
我国发展半导体照明产业具有诸多有利条件。
我国是世界照明电器生产和出口大国之一，拥有巨大的照明工业和照明市场。
根据中国照明协会提供的数字，去年销售收入445亿元，出口创汇43亿美元。
但是，照明工业大而不强，主要做低端产品，利润率低，缺乏国际市场竞争力。
据检索，美国现在每年照明用电6000亿度，约占用电总量的20％；而我国每年照明用电只有2000多亿度，占全国用电总量的10～12％。
这意味着照明工业在我国有巨大的发展空间。
我国在这个领域已具备一定技术和产业基础。
我国自主研制的第一个发光二极管，比世界上第一个发光二极管仅仅晚几个月。
从总体上看，目前我国半导体发光二极管产业的技术水平，与发达国家只相差3年左右。
通过“863”计划等科技计划的支持，我国已初步形成从外延片生产、芯片制备、器件封装集成应用的比较完整的产业链。
多年的产业发展为我国半导体照明产业的提供了技术基础和发展空间。
发光二极管（LED）具有低耗能、省电、寿命长、耐用等优点，因此被各方看好,将取代传统照明成为未来照明光源。
然而，随着功率增加，LED所产生电热流之废热无法有效散出，导致发光效率严重下降。
LED使用寿命的定义为，当LED发光效率低于原发光效率之70%时，可视为LED寿命终结。
LED发光效率会随着使用时间及次数而降低，而过高的接面温度则会加速LED发光效率衰减，故散热成为功率型LED发展的重要技术难点。
LED的发光波长随温度变化而改变，光谱宽度随之增加，影响颜色鲜艳度。
同时，当正向电流流经pn结，发热性损耗使结区产生温升，在室温附近，温度每升高1℃，LED的发光强度会相应地减少1%左右，封装散热；时保持色纯度与发光强度非常重要，改进热特性、封装结构、全新的LED封装设计理念、新型LED芯片封装材料是已经成为LED功率型封装的重要因素。
随着芯片技术的日益成熟，单一的LED芯片输入功率可达到5W，甚至更高，所以防止LED工作温度过高也越来越显得重要。
若不能有效的将芯片热量散出，热效应也会变得越来越明显，使得芯片接面温度升高，进而直接减少芯片射出的光子能量，降低出光效率。
温度的升高也会使得芯片发射出的光谱产生红移，色温质量下降。
假设当LED的p-n接面温度（JunctionTemperature）为25℃（典型工作温度）时亮度为100，则温度升高至75℃时亮度就减至80，到125℃则剩60，到175℃时只剩40。
很明显地，接面温度与发光亮度是呈反比的线性关系。
除了照明质量，高温对LED寿命也有极大的影响。
温度对亮度的影响是线性的，但对寿命的影响却是指数性的，同样以接面温度为准，若一直保持50℃以下使用，则LED有近20，000小时的使用寿命，75℃则只剩10，000小时的使用寿命，100℃剩5，000小时，125℃剩2，000小时，150℃剩1，000小时。
温度光从50℃变成两倍的100℃，使用寿命就从20，000小时缩短1/4倍的5，000小时，所以热会极度影响LED的使用寿命。
因此解决LED的散热问题，已成为提高LED性能的关键性问题。
LED常见基板通常有四类：
传统且非常成熟的PCB、发展中的金属基板（MCPCB）、以陶瓷材料为主的陶瓷基板（Ceramic）、覆铜陶瓷基板（DBC）。
其中覆铜陶瓷基板是将铜箔直接烧结到陶瓷表面，而形成的一种复合基板。
PCB及MCPCB可使用于一般LED应用之产品。
金属基板以铝（Al）及铜（Cu）为材料，可分为「金属基材（metalbase）」、「金属蕊（metalcore）」。
另一类是采用AlN、SiC、BeO等绝缘材料为主的陶瓷基板，由于本身材料就已经绝缘，因此不需要有绝缘层的处理。
此外，陶瓷基板所能承受的崩溃电压，击穿电压（Break-downvoltage）也较高，此外，其热膨胀系数匹配性佳，可减少热应力及热变形产生也是优点，可以说相当适合LED应用，目前确实已经有相当多LED产品采用，但目前价格仍贵，约为金属基板的2~3倍，因此要大规模普及，还有待降低相关成本。
本项目所采用的半导体照明关键材料就为无机合成陶瓷基板材料的一种。
目前在国内有些科研单位和大学也在研究散热材料，但没有取得突破性的进展，我公司历经多年的刻苦攻关，在半导体照明关键材料集成芯片材料领域取得了这项科研成果，并申请了发明专利，该专利技术是改善功率型半导体照明散热效果、降低散热模组成本、促进半导体照明产业化发展的关键材料。
2、建设内容及完成情况
2.1项目建设内容
半导体照明关键材料——集成芯片散热材料项目是将公司自有知识产权的半导体封装散热衬底材料，应用于功率型LED芯片集成，实施产业化生产的项目。
项目总体规模是：
建设一座大型半导体照明生产基地与国内领先水平的半导体照明技术研发中心。
达到年产半导体照明灯具50万盏，达到产值1.2亿元。
采用公司自主知识产权的半导体照明功率型LED封装生产工艺，解决半导体照明封装散热关键技术难题。
技术特点：
将集成芯片散热材料应用于封装的功率型LED芯片，封装形成大功率LED照明光源模块。
半导体照明是21世纪最具发展前景的高技术领域之一。
半导体照明光源将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次革命。
世界各发达国家在世纪之交纷纷推出国家级半导体照明计划，力图在新世纪抢占半导体产业新一轮制高点，如美国计划在2007年后逐步取代白炽灯，在2012年逐步取代荧光灯。
半导体照明技术的开发引起全球企业和研究机构的重视，全世界共有184家公司参与GaN器件、材料和设备的开发，293所大学和研究所参与GaN的研发。
美国、日本、欧盟、韩国、我国台湾省等国家和地区相继推出了LED的发展计划：
如日本耗费60亿日元推动的“21世纪照明计划”、美国的“下一代照明计划”、欧盟的“彩虹计划”等。
我国在这个领域已具备一定技术和产业基础。
我国自主研制的第一个发光二极管，比世界上第一个发光二极管仅仅晚几个月。
从总体上看，目前我国半导体发光二极管产业的技术水平，与发达国家只相差3年左右。
通过“863”计划等科技计划的支持，我国已初步形成从外延片生产、芯片制备、器件封装集成应用的比较完整的产业链。
我国已于2004年6月正式实施了国家半导体照明工程。
为了使这一工程得以顺利实施，少走弯路，首先应实施政府引导、市场化运作。
政府的主要任务是营造环境，为半导体照明新兴产业的成长提供“土壤”、“温度”和“水分”；其次，以应用促发展，注重培育产业链。
不要等所有技术都成熟了才运用，要在产业化过程中对技术进行不断发展和完善，先从城市景观照明等特种照明做起；第三，在全球范围整合资源，抢占产业制高点。
广泛开展国际合作，积极引进国外先进技术、资金、人才和管理，积极实施专利战略和标准战略。
尽管如此，我国半导体照明与国外仍存在较大差距。
与国际相比，我国研发技术差距较大，并且这一差距还有加大的趋势，且缺少核心专利；国内现行的研究组织方式不能进行有效的资源配置，特别是半导体照明跨行业、跨部门、跨学科的产业特点，导致行业内现有人才、资金分散，设备、技术、信息不能有效共享，低水平重复现象普遍；研发投资与产业投资规模小；国内科研成果的产业化能力弱，技术成果的集成化不够，尚未形成产业集群效应；产品主要是中低档产品，高端应用市场需要培育和推动。
具有技术密集型和劳动密集型双重特点。
因此，在我国发展半导体照明产业，不仅可以形成新的产业和出口增长点，而且可以节约能源、减少环境污染，并充分发挥我国劳动力资源优势，促进国民经济可持续发展。
将大功率LED芯片集合封装，采用我公司研制的新材料，解决散热及防静电关键技术，使其工作性能达到通用化，解决散热技术，又能达到相应的照明标准，从而使大功率LED集合技术达到高效节能照明的目标。
项目建设的目标：
项目拟在现有基础上，通过实施产业化工程项目，快速有效地实现集成芯片散热材料项目产业化，使产品快速投放市场，最大限度占有市场，最大限度占有市场份额，并为产品销售增加提供有力的售后服务系统，产生良好的经济效益和社会效益，改变我国功率型LED作坊式生产的模式。
并在2~3年将完成第二代智能化模组的技术应用，取代第一代模组，其技术性能达到更好的使用标准；大幅度降低成本，更适合进入照明技术系统，为半导体照明灯具提供技术空间。
使半导体照明灯具抢占照明市场，进军国际市场，创造条件。
项目建设方式：
美能绿色能源有限公司从2006年开始对本项目组成专门项目领导小组，由公司总经理范黎先生出任项目领导组长。
组织实施方案，筹措资金开发建设该项目。
建设内容：
美能公司拟在原厂区，新建产业化生产研发车间，建筑结构为框架结构，层高3.6米，建筑面积3500m2。
建筑内容包括：
新产品研发中心，产业化工艺生产线，产品测试中心，管理人员办公中心，市场营销中心。
2.2项目完成情况
2.2.1、系统情况建设报告
公司自承担半导体照明关键材料集成芯片材料产业化项目以来，因新建厂房需耗费大量的人力资源以及时间，所以经公司股东商议，在长春市购置了6000平方米厂房，并对厂房加按照研发及产业化的需要进行了整修。
用于项目产品的技术开发及产业化和配套产品的生产。
项目建设设施包括：
项目开发平台建设、仪器设备的配置及运行状态、科研及办公条件和其它辅助设施等；根据公司科研工作进展和在研发过程中对于半导体照明系统化的深入了解，公司已经在半导体功率型芯片集合技术；封装技术；散热技术；发光器技术等技术领域的研究，形成了较为完整的系列知识产权，申报国家半导体照明系列发明专利5项目，申报国家实用新型专利6项目。
2.2.2、基本建设完成情况
在项目基本建设方面，项目增设了半导体照明散热衬底材料产品生产线2条，办公室5间，购置了办公设备；产品实验室，分别为1号实验室——半导体照明封装材料实验室，2号实验室——半导体照明光源模块及灯具实验室，建设了中试生产车间200平方米，两个实验室与车间，共有设备102台套，包括研究开发用的各种设备，以及中试生产所用的生产设备。
项目组在项目的建设过程中，不但积极发展本项目产品的开发和产业化，而且对于产品的合作厂家也积极地予以开发和技术指导，开发散热片、灯具组装等合作厂家3家，形成较为完整的功率型半导体照明灯具制造产业链。
2.2.3、项目投资完成情况
项目已投入经费2200万元，
实际完成项目总投资：
2200万元
实际完成项目资金来源：
建设单位自筹1720万元
流动资金584万元
银行贷款0万元
其中建设期利息0万元
国家专项资金资助480万元。
2.2.4、经济技术指标完成情况
1、技术指标完成的情况：
本项目实施过程中已进行了小批量试生产，其技术指标完成达到了预期效果。
项目产品在投产时已进行了检验和出厂检验，检验合格。
重点研发半导体照明散热衬底基板材料技术，达到以下主要技术性能指标：
优点在于在芯片封装散热材料上采用的是自主知识产权的半导体照明散热衬底基板材料，一次加工成型，导热率达到230K。
解决散热及防静电关键技术，使其使用效果达到通用化，解决散热技术，又能达到相应的照明标准，从而使LED大功率集合技术达到照明的目的。
此项技术采用的无机合成技术，它的特性具有良好的导热性能和热阻小的性能；具有良好的绝缘性，同时又具备良好的衬底导热性。
熔点温度高达1700度，焊接温度高达980度，衬底温度达到980度，具有高强度、耐高温、耐磨、防腐、工艺制备精确、体积小等优势。
它解决了半导体照明光源灯具系统中关键部件设计的难题，完成了半导体照明光源散热模组工业化生产技术的开发。
并通过研究LED功率型照明灯具的设计方法，建立精确的光学模型，通过成像光学与照明光学进行二次光学设计，以及通过中间视觉理论的应用，获得灯具的最佳有效光效；高可靠、高效率的功率型LED成组驱动及智能控制技术；功率型LED在实际环境下成组使用时灯具的散热技术，提高发光效率及使用寿命；基于电路板上直接芯片封装（COB）技术的LED照明光源模块技术；LED功能性照明灯具规模化生产工艺与在线检测技术。
主要指标：
冷白光灯具的整体光效≥70lm/W，批量产品色温控制在6000K±300K，显色指数≥70；暖白光灯具的整体光效≥50lm/W，批量产品色温控制在3000K±300K，显色指数≥80；上述两种灯具的热阻≤9oC/W，正常点亮时结温温升≤25oC，工作寿命≥50000小时（光通量下降到初始值的70%），灯具效率≥90%，驱动电路效率90%以上；满足不同需求的功能性照明设计标准。
2、经济指标完成的情况：
本项目实际执行期间，实现了累计总销售收入1312万元的业绩，缴税总额156.3万元，净利润330万元。
以实现项目产品的规模化生产,达到年产价值5000万元的生产规模.
而本项目实际执行期间，项目产品通过了国家电光源检测中心的检测。
产品已在北京、山东威海、四川成都等地区试用，使用效果良好，项目产品在应用已经一年，未出现重大技术问题。
采用本项目技术封装的半导体功率型集合型光源,采用项目及项目延伸技术制造的功率型半导体照明灯具，各项指标达到通用的标准，成功的解决了大功率LED散热的技术难题。
将功率型LED照明应用于道路、汽车、船舶等照明领域，填补国内这项技术的空白，节省大量的能源消耗，寿命是原有照明光源的10倍以上，同时功率型集合型光源具有良好的抗震性和抗冲击性，无闪频，即使是在最恶劣的天气环境下也能保证正常工作。
应用于景观照明，由于LED照明具有全色变幻的功能，将景观的夜色衬托的绚丽多彩，变幻多姿。
市场前景非常广阔。
3、质量指标完成情况
公司加入了国家半导体照明标准工作组,公司积极填报了,国家半导体照明工作组关于制定半导体行业标准的草案,参与了半导体照明国家行业标准的制订工作。
第二部分技术总结报告
前言
半导体照明是21世纪最具发展前景的高技术领域之一。
90年代以来，随着氮化镓（CaN）为代表的第三代半导体材料的兴起，蓝色和白色发光二极管（LED）的研究成功，作为新型固态光源，半导体照明光源将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次革命。
世界各发达国家在世纪之交纷纷推出国家级半导体照明计划，力图在新世纪抢占半导体产业新一轮制高点，如美国计划在2007年后逐步取代白炽灯，在2012年逐步取代荧光灯。
半导体照明正在引发世界范围照明光源的一场革命，并在2005年后逐步形成具有重大经济与社会意义的高新技术产业。
LED绿色照明，是现代高科技领域攻克的核心，德国西门子公司每年专门投入研究费用高达上千万美元。
菲利浦公司也投入重金研究开发新品种。
LED绿色照明是人类在使用电灯后的又一次革命。
是继白炽灯之、荧光灯、HED（紧凑型节能灯）之后第四代光源。
它具有长寿命，高效节能，无闪频，低压驱动，色温最接近太阳光的绿色新型光源。
半导体照明技术的开发引起全球企业和研究机构的重视，全世界共有184家公司参与GaN器件、材料和设备的开发，293所大学和研究所参与GaN的研发。
美国、日本、欧盟、韩国、我国台湾省等国家和地区相继推出了LED的发展计划：
如日本耗费60亿日元推动的“21世纪照明计划”、美国的“下一代照明计划”、欧盟的“彩虹计划”等。
LED整体发热量虽然不高，但换算成单位体积发热量时，却远远超过其它光源。
热量的传递路径主要分为三种型态，分别为热传导传递（conductionheattransfer）、热对流传递（convectionheattransfer）、热辐射传递（radiationheattransfer）。
LED对于三种热传导方式的依赖程度相差甚大。
LED可从空气中散热、亦有热能直接由基板导出、或经由金线将热能导出，若为共晶及Flipchip制程，热能将经由通孔至系统电路板而导出。
LED各部位热流量所占比例，其中以铝基板（MCPCB）和电极引脚（Lead）所占热流比例最大，由于LED接面温度较其它光源温度低许多，故热能无法以辐射模式与光一同射出去，所以LED有大约90%之多余热以热传导方式向外扩散，在高电流强度作用下，LED芯片接面温度升高，需要有良好的LED封装及模块设计，来提供LED适当热传导途径，以降低接面温度。
LED的散热设计通常采用改进LED封装及LED模块设计，使接面温度降低，LED寿命及可靠度上升以外，提高LED对高接面温度抵抗力也是一种方法，但于制程之后想改善LED之散热情况，仍须考虑其散热模块之设计。
此外，LED除了考虑芯片温度之外，仍需考虑以热阻大小（热量传递至每个传输介质，在介质两侧所产生之温差，除以发热瓦数，即可求出热阻值，热阻的定义就类似电阻一样）来判断散热效率的好坏，在LED散热设计时，需降低LED整体封装热阻值，以确保组件稳定。
高亮度大功率LED采用封装体的结构来保护发光部分之接面位置，因此LED散热的主要散热途径为热传导，因此LED散热设计主要从封装设计与封装材料着手，使其接面温度容易传递至外界。
再经由LED模块设计来让外部之热量易于散去。
因此，LED封装中的基座部分，大多采用金属材料，其热传导系数较高，且为热传导主要途径。
散热良好之LED模块设计和封装材料，能更有效的将热量导至外部环境，长时间使用下使接面温度降低以提高LED之发光效率。
因此散热的基础还是在于散热基板材料。
LED照明灯:
用超高亮度LED取代白炽灯，用于照明现已遍及世界各地，市场广阔，需求量巨大。
目前采用超高亮度LED取代传统的白炽的灯降低电力损耗已取得明显效果。
采用超高亮度LED取代白炽灯后，其耗电量仅为原来的12%。
一、材料的配方
1、功率型芯片集合列阵无数颗，热温达到100℃以上，通过采用无机合成材料加工的散热模组，导热率达到230K，能够在瞬间将热量排到热管散热器中，使温度达到50℃以下，实现功率型芯片各项参数达到正常工作的目的。
2、热管的散热采用液流技术，能够比散热器提高数十倍的散热指标，能够将无机合成散热模组排出的热量迅速传递到空气中，使灯具的整体温控达到50℃以下，实现了半导体灯具工作的安全性和可靠性，达到了照明的技术标准。
3、将50颗60lm的功率型芯片集合后，亮度达到了交通信号灯的照明标准。
4、形成光源的智能大功率LED交通信号灯，不但亮度得到了提高，在强光下显示也非常清楚，提高了司乘人员的安全，提高了交通指挥的安全性。
5、由于采用了光源的智能照明，维修更加方便。
由于工艺的特性，无机合成材料分为三种，材料的配方也不同。
我公司自主研制半导体无机合成散热衬底材料，按标准分为工业纯即95%原料和高纯即99%两种原料。
99%的原料可直接在生产上使用，而95%的原料是不能直接用于产品生产的，必须按工艺文件的规定，采取高温煅烧、酸洗两种方法除去或降低某些杂质后，使95%原料含量达到97%以上，才能把材料投入生产。
二、生产工艺
在生产工艺中，采用我公司自主知识产权的无机合成材料封装，无机合成半导体散热材料是耐火氧化物，熔点为2570℃。
无机合成材料的共价键性很强，纯无机合成材料陶瓷的烧结温度很高，可超过1900℃。
添加氧化镁和氧化铝后，烧结温度可降至1640℃。
无机合成材料基板的生产工艺对无机合成材料基板的性能影响很大。
如添加剂对无机合成材料基板的热导率关系甚大，添加剂含量越多，热导率下降越大；无机合成材料陶瓷在烧成过程中应注意避免水蒸气的存在而造成无机合成材料挥发和密度下降;无机合成材料粉末的粒度对无机合成材料陶瓷的生产工艺和产品性能也很重要，粒度太小（如1～2μm）则活性较大，产品在干燥和烧成过程中易于收缩、变形和开裂，粒度过大（如20～100μm）则活性较小，难于烧成致密体，体积密度下降等等。
目前无机合成材料陶瓷成型工艺可分为热压铸、干压、挤制。
另外，因为氧化铍粉末有剧毒，无机合成材料陶瓷基板的生产工艺是在严格的防护下进行的
无机合成散热衬底材料生产工艺如下：
原料→锻烧→配料→球磨混合→瓷坯成型→冲片→排胶→烧成→研磨→检验→成品。
原料过筛→煅烧→球磨→酸洗→烘干→配料→混料→配料→混料→烘干→加粘合剂→陈腐→练泥→真空成型→素烧→烧成→检验→磨加工。
三、材料的优点及实验数据
LED照明灯与白炽灯相比，工作寿命较长，一般可达到10年，考虑到户外恶劣环境的影响，预计寿命要减少到5－6年。
目前超高亮度红、橙、黄色LED已实现产业化，价格也比较便宜，用高亮度LED组成的模块取代传统的照明灯具的条件已经具备。
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———照明革命开始酝酿，而这场革命的标志就是半导体灯将逐步替代白炽灯和荧光灯。
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，而使用寿命却可以延长100倍。
LED的发光波长随温度变化为0．2-0．3nm／℃，光谱宽度随之增加，影响颜色鲜艳度。
另外，当正向电流流经pn结，发热性损耗使结区产生温升，在室温附近，温度每升高1℃，LED的发光强度会相应地减少1%左右，封装散热；时保持色纯度与发光强度非常重要，以往多采用减少其驱动电流的办法，降低结温，多数LED的驱动电流限制在20mA左右。
但是，LED的光输出会随电流的增大而增加，目前，很多功率型LED的驱动电流可以达到70mA、100mA甚至1A—
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