1.【LED照明技术的革新与效益】
大家知道在我怀里的这个东西上面这一个一个小凸起的东西是什么吗？这其实是一个 1.42 瓦的 LED 灯珠，单价在一块 5 左右， 64 颗这样的灯珠组合到一起，就可以做成一盏 100 瓦的路灯，价格 500 元左右，照明效果跟额定 250 瓦的高压钠灯相当。按一晚上平均亮灯 11 小时计算，每天用电从 3 度减少到 1 度左右。如果是主路，原先要用额定 400 瓦的高压钠灯，现在可以用 150 瓦的 LED 灯替换，一晚上要省三度电左右。
2018 年，银川将 350 多条道路的 4.5 万盏高压钠灯替换为 LED 灯，运行至今已经 6 年，每年节约用电 4, 840 万度。除此之外，高压钠灯只有 1 ~ 2 年的使用寿命， LED 灯的使用寿命则一般在5万小时以上，基本可以用十多年。还有就是这个 LED 灯的本质是一组光电芯片，天生更容易与数字技术结合，更容易实现单灯控制和后台监控，运营和维护成本更低，如果按 10 年周期计算换成 LED 灯，节省的电费，扣除掉替换设备的成本后，一般可以有大量的盈余。
2.【LED技术的三大路线与中国的突破】
刚才我手里拿的那些小小的氮化镓灯珠，说它是凝结了人类顶尖智慧的科技，一点都不夸张。要制作出这样的一颗灯珠，需要在衬底上生长出氮化镓基薄膜，整个过程过于硬核，我们以后有机会再单独说。单说衬底这个环节，目前只有三条技术路线，分别属于日本、美国、中国，都得到了各自国家的最高荣誉。
日本团队 1993 年发明了蓝宝石衬底路线，随后 20 年基于这条路线的 LED 技术和产业发展迅速，成为目前市场上的主流。我们今天使用的 LED 灯、 LED 电视和显示屏、手机的 LED 屏等，大都是从这条根上长出来的。日本科学家中村修二、赤崎勇领衔的团队因此获得了 2014 年诺贝尔物理学奖，还有日本国内的天皇文化勋章。
美国团队 1995 年发明的碳化硅衬底路线在 2003 年获得美国总统技术奖。碳化硅在材料属性上是导电的半导体，可以做垂直结构，发光质量好，导热性能也要比蓝宝石高 10 倍以上，改进了蓝宝石衬底技术的散热问题和晶体质量。不过碳化硅路线的硬伤是昂贵，被称为贵族技术。
**南昌大学的江风益教授团队走通了第三条路，硅衬底也因此获得中国国家技术发明奖一等奖。**硅作为衬底材料的先天优势很突出，兼具蓝宝石和碳化硅的优点，但是要在硅衬底上制备高光效 LED 芯片却一直是个世界级难题。
3.【从实验室到产业化：中国LED技术的艰难历程】
2003 年起，江风益教授在南昌大学的半导体发光材料实验室里支起一张床，前前后后历经 3, 000 多次实验，终于在硅衬底上长出氮化镓发光薄膜。 2005 年实验室出样品。 2006 年创办晶能光电。 2007 年建工厂。 2008 年小批量试生产。 2009 年显示用小功率 LED 芯片量产。 2011 年，美国麻省理工科技创业杂志评选全球最具创新力企业 50 强，晶能光电与apple、 IBM 一起上榜。 2012 年大功率 LED 芯片量产被国际半导体照明联盟评为 2012 年度新闻事件。
一连串里程碑之后，我们有了从源头上完全自主可控的技术，整个行业的专利风险就减轻了。如果国外巨头还要上门来找蓝宝石路线的茬，一是要面临相关企业转向硅衬底路线的风险，二是他们自己也要掂量掂量，可能免不了以后也要用硅衬底路线做产品。
江风益和团队创办的晶能光电，最初只是一家校办企业，一开始只是想在产品长链上专注于上游 LED 芯片的生产。他们想当然地觉得，拥有了源头上的硬科技，又没有知识产权方面的风险，中下游的封装照明应用企业自然会趋之若鹜，找上门来求合作。然而现实的情况却是，中下游企业并不买单。
今天江西已经初步形成了一条光电产业上中下游的垂直产业链，看似是未雨绸缪，推动产业链补链、延链走到了前面，实际上都是被逼出来的产业。
中游晶能是自己搞了一条陶瓷封装线做灯泡，下游厂商还不配合，那怎么办呢？就从最小的切入点开始撬动。联合创始人王敏亲自带着销售团队进驻手电筒之乡浙江宁波的西店镇，挨个拜访客户。
为了展示硅衬底路线、光源效率高、方向性好的特点，还做了一个能照两公里的超大手电筒，这才慢慢地吸引到了合作者。起步阶段，除了手电筒，还有开头处的路灯、晶能光电的照明应用部门独立出来，成为央企中国节能的子公司。
晶和科技逐渐摸索出一套以 g 端客户为主的合同能源管理业务模式，在这种模式下，按一个长周期算，换新设备相比原先能够省下多少钱，这部分钱就归公司做利润，或者跟政府按一定比例分成。这种模式硬桥硬马，最适合真正技术过硬、设备长期可靠的企业。
目前中节能晶和科技是全国最大的道路照明合同能源管理服务商，累计投运营管理项目 60 多个，管理灯具总数超过 65 万盏，投运项目全运营期可实现节约电约 21 亿度以上。
4.【LED技术的广泛应用与未来展望】
这个市场有多大呢？根据住建部的统计，中国城市道路照明灯数量在 2017 年是 2, 593 万盏， 2021 年增加到 3, 234 万盏，市场总体规模在 5, 500 亿，其中大约 2/ 3 使用的是传统的高压钠灯。按照 2022 年住建部和发改委出台的城乡建设领域碳达峰实施方案，到 2030 年 LED 灯的使用占比要超过80%。粗算一下，城市 LED 灯替换传统钠灯市场需求预计在 1, 000 万盏以上。
这还不算县域和新农村建设的增量需求，单靠晶合科技一家是吃不过来的。现在已经有更多的其他企业来找晶合科技技术合作，产业生态也在逐步走向正轨。
国家技术发明奖一等奖的获得者其实有三方，分别是南昌大学江风益团队作为基础研究者，晶能光电作为产业中游，中节能晶和照明作为产业下游，三家联合获奖。国家 863 专家组当时这样评价这一技术：改变了日本公司垄断蓝宝石衬底和美国公司垄断碳化硅衬底半导体照明技术的局面，形成了蓝宝石碳化硅、硅基半导体照明技术方案三足鼎立的局面。
这一整棵科技树的枝叶当然不止手电筒和路灯。十几年前，高端智能手机闪光灯的 LED 灯珠要卖到 3 美元一颗，因为硅衬底路线打通，同样性能的灯珠降到了 5 毛钱人民币一颗。现在全球每三部手机就有一部使用硅衬底技术的闪光灯。
相比较蓝宝石衬底技术，硅衬底产品的电流分布均匀、扩散快，单面出光方向性好、光品质好，所以特别适合汽车大灯、探照灯、矿灯等对光品质要求比较高的高端照明，附加值更高的领域是 LED 显示。
中日韩之间长达 20 多年的显示面板博弈，现在已经逐渐来到了收官阶段。三星虽然仍是老大，但已经退出了传统 LED 面板，而专攻OLED，这是另外一个大的话题了。
从技术上看，不管是做 Mini LED 还是 Micro LED，硅衬底路线都有很明显的优势，包括成本、尺寸、波长、一致性、无损、去除低翘曲和 CMOS 兼容性等等。从目前的时间节点来看， Micro LED 大规模量产的时间可能要到 2028 年以后，在此期间还会有非常多的技术碰撞，南昌大学、中科院、长春光机所以及晶能光电、京东方、乾照光电等一大批产业链上下游企业正在日夜兼程，为抢占先机而努力奋斗。
最后要再多唠几句，人们这个常常高估未来两年内的变化，而低估未来 10 年内会发生的变革，这是我们科工力量常常喜欢提到的一句话啊。今天的故事又是一个很好的助教，江峰毅教授开始从事观点研究，其实是在上个世纪 90 年代到现在已经 30 多年了。硅衬底这条路的科技树和产业链可以说还只是刚刚开始成熟，远没有释放出所有潜力。而且金教授也不是从零开始，在他之前还有陈良惠院士等等前人的肩膀。
所以我们今天提心智生产力，科工力量里的心智生产力是一个从量变到质变的长期过程。作为媒体，我们呼吁资本、产业、舆论和社会各方的更多耐心和长期关注。
