[格物致知]创刊号

2发 院2011年 5月10日 通过与董事长几次的直接沟通和题，迫使世界各国纷纷加紧立法，鼓析，由于欧盟已经制定了分阶段淘汰

交流，我们对科研和格物致知表有了励使用节能型光源，所以绿色照明是白炽灯的时间计划表，计划到2012年

新的认识，特别是董事长提到：在做未来的主流趋势。绿色照明的主要判9月实现对不同功率白炽灯的禁售

科研工作时，我们要求真，求甚解，据之一是所用光源光效的高低。而我（中国能源报，2009年9月7日），在

对于我们格物致知表中的每个格子都们研究课题的目标是：研究光效为未来将不具竞争力，所以我们对白炽

要问自己为什么，而穷尽格子中的问180lm/W的场发射光源。也就是说光灯没有进行深入分析。我们来看荧光从表中的数据来看，欧司朗高压钠灯题就是我们的科研工作，在开展工作源光效达到180lm/W是我们主动追求灯的发展情况，表1列出了目前三大的光效目前水平较高，达到141lm/W，时，要反复寻找、论证每个格子之间的唯一目标，但在追求该目标的同照明巨头飞利浦、欧司朗、GE的荧光

但其显色指数太低，仅为26，这个显的关联关系，因为当我们无法得到验时，还要兼顾到作为光源光效指标的灯产品的各个性能指标。色性使得该种型号的钠灯仅证结果时，也许就是前面的格子间的强关联因素：寿命、亮度、用于道路照明，而不适用普关系我们没有找到或找的不对，这个显色性、环保特性等。在确通的白光照明。如果提高其时候要倒回来重新识别，找出问题出保光源光效指标具有先进性显色指数，往往以牺牲光效在哪里。这告诉了我们做科研的一种的同时，寿命、亮度、显色为代价，如上述的飞利浦的基本逻辑，按照这种方法论展开工性、环保特性都必须达到未显色指数为66的钠灯，其光作，我们的科研工作才不会乱，才不来课题结题时社会普遍认可效仅为118lm/w。钠灯是利用会跳跃，才不会想到哪做到哪，才能的水平，否则将不会被社会从这个表中的数据我们可以看出，目钠蒸气放电产生可见光，自1930年发真正做到“从心所欲，不逾矩”。而认可，不被社会承认，那么我们的工前荧光灯光效的最高水平在明以来，经过80多年的发展，钠灯的给我体会最深的还有一点，就是董事作也就无意义。经过识别，到2013108lm/W左右，由于荧光灯中汞蒸气发展水平也基本到了稳定的状态，在长对目标的理解，董事长一直强调做年，光源光效达到180m/W时，寿命能发出紫外光的电光转换效率已经达到可预见的未来几年，其光效的提升幅科研首先要抓目标，目标是一个立志够维持在5万小时，亮度达到一个很高的水平，在60%左右，同时度也不会太大，应该会维持在目前这的问题，一定要把目标咬准，而目标10000cd/m2，显色指数达到85以上的灯用荧光粉的量子效率也普遍达到个水平。

的设定要严肃，要严格求证，设立一水平，并且无汞等有毒有害物质的光90%以上，有的甚至已经达到100%， 还有一种有竞争力的传统光源金个可以做的、真正有意义的目标我们源产品是被社会广泛认可的，并且光所以，目前条件下荧光灯光效已经达卤灯，表3给出了欧司朗和飞利浦金卤

就成功一半了。所以，我们在梳理格源的光效指标在其它关联因素可比较到一个趋于平稳的状态，我们预测在灯产品的性能指标。

物致知表的过程中，整个项目团队又的情况下也具有先进性。我们的分析未来的3年内不会有大的提升。因

对我们研究课题的目标进行了重新的依据如下：我们首先掌握了各种光源此，到2013年，荧光灯的光效水平会

识别和理解，紧紧抓住“所设立的目目前的水平并对其在2013年左右的发在110~120 lm/W左右，寿命在

标是否真正有意义”以及“这个目标展进行分析、预测，然后和我们的目30000小时左右，亮度在

是否可以做”这两点展开了识别和求标进行分析、对比来识别我们的目标15000cd/m2左右，显色性在85以上。目前，欧司朗的陶瓷金卤灯产品代表证。是否具有先进性，是否能够被社会认 我们再来看另外一种传统光源钠了金卤灯行业的最高水平，光效在110

一、这个目标是否真正有意义？可。灯的发展情况，表2列出了欧司朗和lm/W左右，显色性在85以上。金卤灯 日益突出的能源和资源短缺问 我们首先对传统光源进行了分飞利浦钠灯产品的性能指标。自上世纪60年代初出现以来，也经过

对课题目标的识别与理解

马文波

半个多世纪的发展，金卤灯的结构以别的单颗大功率白光LED的光效发展从表中的数据我们可以看出，虽然

及相关材料的发展也相对比较成熟，趋势进行了如下的预测：目前各个厂家普遍采用单颗效率达

但是，我们也相信，随着一体化陶到130~140 lm/W的芯片进行集

瓷外壳的开发及金属卤化物配方的成式封装，而封装成大功率的

进一步优化，陶瓷金卤灯的光效和LED后其光效较佳的水平在

寿命还有进一步提升的空间，根据100lm/W左右，相比单颗芯片效

相关资料的分析、预测，到2013率下降幅度达到20~30%左右。

年，陶瓷金卤灯的光效能够达到130 到2013年，若显色性在80~90的

lm/W左右，寿命在30000小时左右，

显色性达到90以上。通过对三种传统从预测的数据来看，到2012年，显色LED芯片的效率达到180lm/W，

光源目前现状的分析以及未来的发展指数在80~90的LED效率将达到128 用数颗高效的LED芯片进行集成封

趋势的预测，我们可以比较清晰的看lm/W，到2015年将达到184 lm/W，若装后，按照目前光效下降幅度，集成低，在显色指数达到80左右时，最好出，我们的目标与传统光源相比，到降低显色指数的要求（70~80），后的大功率LED效率应该在150 的水平是美国UDC的113 lm/W，寿命2013年，在寿命（50000小时）、亮LED的效率在2012年达到173 lm/W，lm/W左右。如果是这样的话，我们的达到10000小时。根据美国能源部的度（10000cd/m2）、显色性（85）灯到2015年达到215 lm/W。由此可见目标光源产品在大功率方面就体现出预测，2015年，透镜型白光OLED的光关联因素可比的情况下，光效指标达LED的发展非常迅速，要引起我们的优势，我们的光效指标也具有先进效可以达到150 lm/W，平面型OLED达到180 lm/W是具有先进性的。极大关注，时刻跟踪其发展状态。虽性。到105lm/W，寿命达到5万小时，显色除了对传统光源的分析对比之外，我然单颗LED芯片的效率在未来的三年与LED一样，OLED是一种新型的有机性在80以上；另外，根据松下电工自们也对新型光源，LED、OLED以及场内会达到一个较高的水平，但我们也半导体照明光源，但其发展速度要落身情况预测：2014年前后出现发光效发射光源（FEL）自身进行了对比分意识到，由于受到半导体制程的影后于LED，表5给出了在OLED照明领域率达130lm/W；昭和电工计划于析。首先来看LED的发展情况，LED是响，将单颗LED做到很大功率（十几具有世界领先水平的研究单位或厂家2015年前将该器件发光效率提升至目前发展最为迅速的光源。我们调研瓦或几十瓦）是不现实的，但在实际150lm/W、白色亮度减半寿命5万了1W级别的单颗大功率白光LED。在应用中又会使用到大功率的光源，目小时的水平。目前由于从事实验室产品中，CREE研发的单颗前LED做成大功率的方法就是采用集OLED结构及发光材料研究的机构LED，在350mA驱动电流下，其光效达成式的封装方式，因此，我们有必要较多，各大厂商也都投入了大量到208lm/W，色温为4579K，显色性未对目前世界上做的较好几个厂家的集的资金进行研发，从这个实际情报道；欧司朗半导体光体报道了其暖成式LED的发展情况进行调研和分最新的实验结果。况出发，我们也认可各个机构所白光LED实验产品，色温为2755K，光析，表4给出了几家芯片厂家的集成由于光取出构造的不同，OLED的光效做出的预测，到2015年左右，OLED的

差别很大，目前最好的光效可以达到150 lm/W，寿命在

效为142lm/W，显色指数为81。光效水平能够做到50000小时左右。因此，相比OLED的2009年，美国能源部对商品化的1W级124lm/W，但显色指数偏预测情况，到2013年，我们的目标具

有先进性。

(接下一版)

3发 院2011年 5月10日(接上版)最后，我们来分析场发射光发展上看，例如，2006年，日本有害物质的光源产品是被社会广泛认阴极射线的发光效率η主要受到ηx的源（FEL）自身的一个发展情况，表Dialight展出了80lm/W的FEL样机，也可的，并且光源的光效指标在其它关制约影响，一般不超过25%。引入表6列出了在场发射光源领域能够代表目是当时最高的FEL光源；2010年，韩联因素可比较的情况下也具有先进面等离子效应后，阴极射线发光的机前世界先进水平的研究机构的光源性国nanopacific公司展出了性。理就会产生了变化：电子束首先穿过能参数。50×50mm~500×500mm的100lm/W的一、实现目标的可行性，这个目标是金属结构产生表面等离子体波，该能

否可以做？量转换效率我们以ηsp表示，表面等

经过识别我们确定了目标，但这个目离子体波的能量在与发光中心的能级标要如何实现呢？我们的基本思路是匹配时，这个能量就会高效（理论值通过一种新型物理效应表面等离子体

技术来大幅提高材料的阴极射线发光可以达到100%）的传递给发光中心使

性能。传统的阴极射线发光机理包括其发光，这个效率我们以ηspce表

以下三方面的过程，1.电子束与固体表示，然后剩余的电子能量依然按照传

面的碰撞，发生散射；2.电子束穿透固统的激发模式使材料发光。简单的

从表中的数据可以看出，目前场发射FEL光源，也是目前最高光效的FEL光说，通过引入表面等离子效应，相当光源的最高光效能够达到100 lm/W，源。因此，根据这个发展趋势，我们体表面，进入内部引起电离化过程，于在原有发光模式的基础上又开通了寿命大于10000小时，亮度一般在认为2~3年，FEL的光效可以提高然后大量的电子激发形成大量的电子-一条发光渠道，阴极射线的发光效率5000cd/m2以上，显色指数一般能够20~30lm/W。由此，结合现状，我们空穴对；3.电子空穴对将能量传递给发η的公式则转化为：η=(1-η0) 【η做到85，而功耗根据光源面积的大小预计到2013年，若场发射光源用阳极光中心。阴极射线的发光效率η，就spηspce+（1-ηsp）η可以做到几十瓦到上百瓦。发光材料的发光性能没有大幅度提升与背散射电子比例η0、电子空穴对产x(Eem/Eg)q】，这样就可以突破阴极根据我们的调研，目前对场发射光源的话，FEL自身光效的发展约在130 生效率ηx、电子空穴对转化为光子的射线发光效率一般不超过25%的极的研究主要集中在三个方面：阴极的lm/W左右，亮度10000cd/m2以上，量子效率q以及波长能量转化效率限，让材料的发光性能得到大幅度的开发、结构的设计以及发光材料性能寿命50000h，显色性在85以上。而我Eem/Eg有关，其公式表示为：η=(1-提高成为可能。同时，通过我们前期的提高。对于阴极的研究，基本上趋们也是从事场发射光源的研究，不过η0) ηx(Eem/Eg)q。其中背散射效率一些关于表面等离子体技术的研究工于稳定，能量的损失低于1%，对于光我们的思路是将表面等离子体效应引η0一般在10%左右；电子-空穴对激发作，已经验证通过该效应的引入可以效的进一步提高不明显。对于结构的入到提升材料发光性能中来，期望是基质原子形成电子-空穴对的效率η使材料的阴极射线发光性能得到3~7倍设计，主要集中在二级和三级结构，在目前材料发光水平的基础上有一倍x=Eg/(2.67Eg+0.87),这个效率在的提升，这让我们更加坚信这条路径以及出光的方向考虑，这方面对于提左右的提升，使场发射光源的光效实33%左右；另外量子效率q=Cext*η是可行的。

高光效有一定的帮助，但是提高的幅现180lm/W，这个指标相比场发射光

源目前自身的发展状况来讲极具先进int= Cext*(krad/(krad+knon))，其中以上是我们从“所设立的目标是否真度不大，约为5%。而对于发光材料性

性。从以上的识别、分析我们可以看Cext为光取出效率，ηint为内量子效正有意义”以及“这个目标是否可以

能的提高，目前研究的比较广泛，对做”两点出发对课题目标的再识别和于光效提高很明显，当荧光粉的光效出，我们的目标：光源光效达到率，krad为激子辐射效率，knon为无再理解，我将其整理成本期的飞利浦提高一倍时，光源的光效也会提高将180m/W时，寿命能够维持在5万小辐射效率；现有阴极射线激发发光材报告同院长及两位助理进行交流，请近一倍，然而主要的问题是没有适合

时，亮度达到10000cd/m2，显色指数料的量子效率一般为70%左右。所以给予指导。

FEL的高效发光材料。从近几年FEL的达到85以上的水平，并且无汞等有毒然，这几个标题也就是小目标都很具据）、具有吸引力（Attractive）(即目

体、明确、具有唯一性和先进性，并

如 何 制 定 课 题 目 标标需具有挑战性，第一不贪多，太多

基于一定的条件也就是在某些条件保目标等于没有目标；第二不畏难)、可

王 平持的情况下。如第一篇主要是研究超实现性（Realistic）(即目标要务实)、

三月份，院长抽出了两天宝贵的程师协会颁发的诺贝尔经济学奖 IEEE 高能隙主体材料这唯一的目标，基于可记录追踪性（Traceable）（指当目时间对我们项目组的工作进行了指的条件是深蓝色电致磷光器件，如果

Daniel E. Nobel Award等等。他的研标订立后，需要随时检视、适度修

导，我们项目组对格物致知表的逻辑是对绿色磷光器件而言主体材料的超

究主要集中在光电子材料和器件，他正）。显然，这与院长的指导也是不

有了更深、更系统的理解：比如从整高能隙就不具有先进性了；第二篇和

发表的文献和专利达500多篇。谋而合的。首先，我们的目标需具有

体逻辑上来说，格物致知表横向是目第三篇的研究目标都是高效白光器唯一性和先进性，即吸引力，我们的标的展开，纵向是工作的展开，每一 有机电致发光领域中一个开创性件，不过基于的条件不一样，这样才唯一目标是OLED光源光效，根据行业个格子都是对科研工作的精确定位，的工作是有机磷光发光器件的出现。有可比性，才能称为高效。从发展趋势和客观判断在2014年可以达格子之间都存在强关联关系，创新就1998年，美国普林斯顿大学的Forrest教授拟出的目标，我发现与院到150lm/W，因此我们的目标具有先是在这种纵横关系的交叉点上产生的Stephen R. Forrest小组将磷光染料八长对目标的理解有很多不谋而合之进性；其次，我们的目标需明确如具……等等，其中，院长对课题目标的乙基卟啉铂 (PtOEP) 掺杂在荧光绿光处：“目标是个人或组织所期望的成体到OLED光源；再者，我们的目标应指导让我感受最深，为此我也学习了八羟基喹啉铝(Alq3)中作为电致发光材果。我们课题的目标是指在重要关联

该是可以衡量的，如光效160lm/W；

美国密西根大学教授史蒂文森·弗里斯料，将器件的外量子效率提高到4%。指标不落后的情况下，某一项指标达

当然，我们的目标也要务实，理论计

特（Stephen R. Forrest）是怎样拟定这项研究证明OLED可以突破内量子效到国际领先水平，也即具有可比性和

算OLED光效可以达到350lm/W，并且

具体的研究目标的。率25%的限制，使得有机电致发光器先进性，从而可被社会认可，也才能

通过可行性分析我们的目标是可以达

Forrest教授于1974年和1979年在件得到了飞速的发展。从此以后，成为技术成果。并且目标是唯一的，

成的；最后，我们的目标还需要可追

密西根大学分别获得了硕士和博士学Forrest教授开始致力于有机电致磷光好比我们不能同时打两个飞靶。”

踪，要与时俱进，时刻走在行业发展

位。从1979年到1985年，他担任材料和器件的研究。下面列举几个 制定目标看似一件简单的事情，

的前沿，并适时修正。在以后的科研

AT&T贝尔实验室的技术职员和主管，Forrest教授发表的文献标题：“深蓝色实际操作起来却很容易丢失目标，如

工作中，无论是大目标还是小目标的

在那里，他发明了第一台铟砷镓化物有机电致磷光器件中的超高能隙主体我之前就把保持条件也当作目标了，

制定，如果能做到Forrest教授的目标

探测器，如今在光导纤维系统中仍被材料Ultrahigh Energy Gap Hosts in 虽然我现在很清楚什么是主要目标，

什么是从属目标，但也许在具体做的明确性和唯一性，或者上述的

使用。1985年到1992年，他担任美国Deep Blue Organic 时候就容易主次不分了，因为，我们SMART原则，我个人认为就不会丢失南加州大学的电子工程与材料科学系Electrophosphorescent Devices”、“带在具体做事的时候容易低头拉车，而目标了。

的教授。从1992年起，他成为了普林有三层独立磷光发射层的高效白光发不抬头看路，所以目标的准确制定很

斯顿大学光子与光电子材料中心的教光器件High-efficiency white organic 重要也很关键。管理学大师彼得德鲁

授和主任。此后，2006年，他重新回light emitting devices with three 克（Peter Drucker）在《管理实践》

到了母校密西根大学，担任电气工程separate phosphorescent emission 中提到目标的制定应该满足SMART原

和计算机科学、物理、及材料科学和layers”、“高效顶发射有机白光电致磷则，即目标必须是具体的（Specific）

工程学教授以及密西根大学科研副校光器件High-efficiency top-emissive (目标必须明确而不笼统)、可以衡量的

长。他是美国国家工程院院士，曾经

获得过爱迪生奖、美国国家IPO杰出发white-light-emitting organic （Measurable）（指目标是明确的，

明奖、2007年获得美国电气与电子工electrophosphorescent devices”，显而不是模糊的，应该有一组明确的数

4发 研 院 2011年 5月10日如何正确的看待企业科研中“机理”的研究 也只有这样，了解清楚了我们工作的

王要兵客观事物的本质规律，我们实验才能

达到从心所欲而不逾矩的境界。

在我们发展研究院很早就有这样下相互联系、相互作用的运行规则和究，达成目的的一个重要的环节。总律，只有搞清楚了客观事物的本质规的一些观点：我们是企业研究院，应原理（百度定义）。反应机理是根据结起来有三点：第一，研究机理有着律，我们才能很好设计后面的实验以该以应用研究为主，不做基础研究，很多实验事实总结后提出的，它有一特定的目标；第二，机理的研究只是及相关的参数的确定。也只有这样，不研究机理，更不能为研究机理而研定的适用范围，能解释很多实验事一种手段和方法，不是目的；第三，了解清楚了我们工作的客观事物的本究机理，后来有了机理原理机理的说实，并能预测反应的发生。如果发现机理研究是我们深入研究，发现问题质规律，我们实验才能达到从心所欲法，在我们实际工作过程中又遇到了新的实验事实无法用原有的反应机理的一个重要的环节。明白以上三点，而不逾矩的境界。

这样的问题，当我们要解决一个科研来解释，就要提出新的反应机理（邢我们很容易理解我们上面出现的现象那么我们以后的工作要注意以下几难题的时候，涉及到了“机理”的研其毅《基础有机化学》定义）。了，我们不会以研究机理而研究机点：

究，员工就会说，我们是企业科研， 从上面的定义结合我们自己的实理，目的是为了达成目标和解决问1首先要明确我们研究机理的目的“机理”研究不是我们的目标。等等际工作来看，在我们实际工作中，调题；“原理机理原理”其实是一个指是什么，要明白我们研究机理的目的这些似是而非的观点，这些问题引起研文献、分析总结推出相关的机理的导我们工作的“范式”，也是合理是为了达成目标，解决问题。机理的了我的思考。目的主要有两点：第一，就是在我们的，首先有大家共识的原理，应用到研究只是一个手段，一种方式，切忌 我为此特意请教了曾经在三菱化细分目标，子目标的时候，为了识别我们实际工作中，搞清楚相关的机研究机理的过程中脱离了目标。学研究中心工作过十多年，现在在华界定清晰目标和子目标对应的相关的理，然后众多的机理，总结出一些原2理解清楚机理研究和目标之间的中科技大学的任职的周志彬教授，主参数，要求我们搞清楚这些目标或者理来指导我们下一步的工作。后来为关系，研究的机理一定要能指导我们要从事电池和超级电容器电解液研究子目标的参数的时候，我们需要对现什么出现了“研究机理”不是我们研的工作，一定要转化到我们解决问题工作。我问他：“您在三菱化学从事有的信息进行总结分析提炼出相关的究目标？主要是因为在实际转化过程和下一步工作中来，切忌研究过程了十多年的科学研究，您觉得高校和原理的时候，我们要做相关的机理的中没有理解清楚研究机理和达成目标中，觉得转化到我们下一步工作中来企业科研有什么区别，尤其是在机理研究；第二，就是我们在识别界定清之间的关系，或者研究机理的目的已有困难而中断机理的研究。方面的研究？”他回答：“高校和企楚目标和子目标的参数的情况后，针经偏离了目标的达成和问题的解决。3我们在研究机理的过程中一定要业的科研的目的不一样，企业有时候对目标确定方案的工艺参数的时候，三菱化学的周志彬教授的话在某些方把握一个度，机理研究的深度是无止研究机理比高校更深入，更透彻。”如何确定方案的工艺参数，得到我们面也是有一定道理的，机理的研究越境的，研究的太浅，不能解决我们的后来，我就此问题还请教了在GE研发最理想参数的目标，这时候我们需要透彻，越彻底，那我们下一步的验证问题，研究的太深，浪费我们的时中心的同学,我说GE研发中心是如何看研究机理，通过机理的研究来确定工工作工艺参数才会越清晰；成功的概间，偏离了目标。机理研究的深浅以待企业科研中机理的研究，他回答：艺参数的具体数值来达到我们目标的率就越高。同样的道理，如果没有机达到目标，解决问题为标准，要结合“中长期的项目要做机理的研究，不产品的参数值。从上面的两类实际情理的研究，后续子目标的参数以及验我们自己的实际工作，让研究机理这然后续的研发缺少了支撑。”况出发我们可以看出：我们研究机理证实验工艺参数的确定的依据在哪种手段有效的服务我们目标的达成和 结合我自己的工作，和对他们看的目的都是为了识别界定清晰子目标里？也就是失去了支撑，当然如果是问题的解决。法的理解以及我自己的实践工作，下的参数，或者实验方案的具体参数。最终的目标，我们达到了，不要深入

面谈谈我自己的看法。无论是子目标的参数，还是具体方案研究也是可以接受的。

机理：是指为实现某一特定功的参数，都是为了解决问题，达成目 这也是跟我们公司的工作方法也

能，一定的系统结构中各要素的内在标，所以机理的研究只是作为一种手是一样的。我们做机理研究就是搞清

工作方式以及诸要素在一定环境条件段，而不是目的；机理是我们深入研

楚我们研究工作的客观事物的本质规

“玉树临峰”之田梓峰 3月12号是一年一度的“植树敢问路在何方

节”，今年，公司的植树主题是

“同植一片树林，共创和谐家之路在脚下!

园”。在这个主题的指引下，发展研究院也积极响应植树活动，

短短的两个小时，不仅让大家身体力行感受了植树的意义，更培

养了彼此的社会责任意识，让我们明白，只要大家共同行动，美

化我们的家园，做一个对社会负责人的人，才能真正成为一名优

秀的海洋王人。

登山六人行!

人海茫茫,尔在何方WE ARE FRIENDS!

编辑 李顺波 陶俊 张雅敏 杨欣昀