半导体照明产业是我国重要战略性新兴产业，年产值亿元，LED芯片是半导体照明产业“卡脖子技术”。上世纪九十年代，美国、日本、德国就已牢牢控制了LED芯片技术，并建立了严密的技术封锁体系。中国上百家LED企业曾遭受过美国对我国半导体照明产业发动的“调查”。
面对LED行业企业困境，需要有人敢啃硬骨头，紧盯产业技术瓶颈、行业痛点，以高新科技助力产业发展，佛山科学技术学院教授范冰丰就是其中的佼佼者。
共谋产业新格局开拓LED新活力
范冰丰，男，年出生，工学博士，中共党员,佛山科学技术学院特聘教授。广东省增材制造研究与应用协会常务理事、广东省知识产权局知识产权专家库专家、广东省科技厅项目评审与科技咨询专家、广东省科协学会学术项目评审专家、中国机械工程学会高级会员、IEEE电气和电子工程师协会会员，年度“广东特支计划”科技创新青年拔尖人才。一直从事紫外LED的研究工作，研究方向为紫外LED芯片、光源、模组及其应用，面向紫外光固化以及消菌和杀毒领域等。作为一名党员,他不忘入党初心，牢记党员使命,在新冠肺炎疫情防控期间积极发挥职业特长，开展科研攻关助力疫情攻坚,其防疫事迹获学习强国报道；作为一名科研工作者，他多年如一日,专注科研创新，硕果累累,主持国家省市纵向和企业横向科研课题16项,参与项目37项，累计经费万元；发表学术论文54篇，参与撰写英文学术书籍一本；参与国际会议13次,共发表口头报告9次；孵化及扶持企业6家，为企业创造经济效益近十亿元；并研发出新产品10项、新工艺5项、新技术10项;所主持完成的科技成果市场转化率高，先后荣获省部级奖励4次，其中第一完成人荣获广东省科技进步奖二等奖一项，两次荣获中国产学研创新成果奖，其中：5项已实现产业化，3项已成功推向市场,销售额达万元。作为一名教师，他坚持立德树人，深耕教学，潜心奉献，力求作学生的“学业引路人”，赢得了学生的信赖和喜爱。
上世纪九十年代，美国、日本、德国就已牢牢控制了LED芯片技术，并建立了严密的技术封锁体系，所以我国绝大多数LED企业只能位于产业链价值末端。
LED透明电极材料是LED芯片的关键技术，每一颗LED芯片都要用到透明电极。但是，第一代镍金(Ni/Au)透明材料透光较低、稳定性较低、可靠性较差;第二代氧化铟锡(ITO)透明材料含有稀有金属碲,有毒,稀缺,与LED核心材料氮化镓(GaN)晶格失配，成本越来越高，不可持续发展;并且Ni/Au透明材料和ITO透明材料分别被日本日亚(Nichia)公司和台湾工研院ITO透明材料牢牢占据。另外，传统ITO透明电极LED芯片存在耐大电流冲击能力差、耐高温抗静电能力不强、可靠性不高等缺点,不能满足LED芯片所需的高光效、高品质、低成本等持续发展的要求。
LED芯片是半导体照明产业“卡脖子技术”,其关键技术是透明电极材料和生长技术。范冰丰研究方向的选择集中于产业急需的核心关键技术以及国外对我们可能潜在制约的领域。范冰丰努力推进LED半导体照明的产业化技术的开发和成果转化工作，致力于LED光电子器件的研究与应用、氧化锌(ZnO)氧化物半导体材料、光电子器件高端MOCVD装备等。
范冰丰及其团队历经十年，突破了氧化锌透明材料的外延生长、芯片制造等系列关键技术和国外封锁,发明了极低接触势垒、高透光氧化锌透明电极外延生长技术、氧化锌透明电极粗化技术、刻蚀精细控制技术,形成自主知识产权的LED芯片高性能氧化锌透明电极材料及应用技术，实现“中国芯”制造。该成果突破了国际第一代和第二代明电极的技术壁垒，发明了用于蓝光LED芯片的n+-InGaN隧穿层的氧化锌透明电极外延生长技术及红光LED芯片的氧化锌透明电极低温外延生长技术，被业界誉为“LED芯片第三代透明电极技术”,成功解决氧化锌与半导体界面存在高接触势垒的世界难题，将氧化锌透明电极LED芯片20mA下工作电压降至理论极限，获得国际迄今报道最好指标，已广泛应用并产业化。
陶瓷材料新利器颠覆式变革3D打印
范冰丰教授目前正重点研究高端光电子器件的新型制备方面。他将3D打印技术应用于LED的荧光粉涂覆、量子点涂覆,采用3D打印实现LED微显示器件全彩显示,发明了陶瓷-金属复合三维打印制备MLCC、陶瓷介质滤波器等典型异构集成电子陶瓷芯片。
目前,中国企业的主要竞争对手是来自法国和奥地利的著名公司。这些公司经过多年积累已经占有了很大的市场份额,且目前也在向中国市场扩张。但其所提供的产品价格极其昂贵、材料保密、生产效率低、不符合规模化工业生产等原因并不符合中国国情。
针对陶瓷材料采用DLP多光机无缝集群下投影技术结合双刮刀,已开发了两款陶瓷打印设备。相较于国外同类产品,其团队研发的设备打印幅面大、成型速度快、精度高,并可以配合国内高校开发的水性陶瓷膏料，堪称符合生产要求的工业型设备。他开发的设备不仅在技术指标上优于国外同类产品，并将打印设备的价格降到国外价格的十分之一，耗材成本降至国外价格的五分之一，并且实现设备、耗材的国产化。
范冰丰团队自年开始进入Matrix-DLP陶瓷3D打印技术，他发明了一种全新的基于Matrix-DLP技术的大尺寸3D陶瓷成型工艺，将传统的陶瓷膏料制作成能够使用紫外光固化的陶瓷膏料，然后陶瓷膏料在紫外光的照射下固化，逐层打印，最终形成三维陶瓷胚体。这种方式摆脱了传统工艺的束缚，成型方便，能够制造出传统工艺所不能实现的复杂结构，并且大大缩短了制造周期。
不忘初心献温暖前往站“疫”一线
疫情爆发后，日常污染性衣物的消毒清洗、场所环境的消毒以及个人日常生活息息相关的生活用品消毒等问题亟需解决，但长期占据杀毒市场主导地位的高压汞灯功率低、启动慢、寿命短，不利于疫情所需的快速消毒要求。
面对行业痛点，范冰丰博士第一时间积极响应广东省科技厅应急项目的号召，发挥人才和专业优势组建团队,开展科研攻关，成立联合佛山科学技术学院、佛山市中山大学研究院、深圳市捷佳伟创新能源装备有限公司、吉林大学医学院、佛山光垒智能制造有限公司的项目联合小组，并针对武汉医生防护服紧缺,只能用医用紫外灯照了再穿，存在消毒不彻底、清洁不全面、并容易造成二次污染等实际窘迫问题,提出了一种具有紫外杀菌-喷淋消毒-红外烘干功能的高污染性防护服智能消毒清洁设备。
同时，针对民用杀毒领域,尤其是学校环境的杀菌消毒，协助广州新得利照明科技有限公司攻关深紫外LED灯具课题，使广州新得利照明科技有限公司这家做传统照明灯具的公司研发迅速转型，并快速完成了学校紫外杀菌系统解决方案，推出了一系列深紫外LED灯具产品，用于学校、医院、写字楼公共区域、餐厅、食堂、购物中心公共区域的消菌杀毒，并在广州莱迪创新科技园进行安装示范。他的防疫事迹在年3月11日获“学习强国”平台报道(报道题目为《非常时期之凡人金句》“我只是做了点微末的事情”)。
范冰丰积极践行“产学研一体化”思路,有力地促进了关键性科技成果的产业转化，并为解决其专业领域内中国现实问题尽了自己的力量。未来，相信范冰丰团队积极发挥职业特长，开展科研攻关助力，共同追光!
文/胡月