LED照明：史上最高效率和最低價(jià)格近在咫尺

不久的將來(lái)，白色led很可能達(dá)到200lm/W，成為史上效率最高的光源，價(jià)格也將低于熒光燈，直逼白熾燈泡。任何裝置、任意地點(diǎn)都能使用LED照明的時(shí)代即將到來(lái)。

受到2011年3月11日的大地震和海嘯的影響，日本關(guān)東地區(qū)和東北地區(qū)陷入了嚴(yán)重的缺電狀態(tài)。為了填補(bǔ)核電站停運(yùn)的缺口，新發(fā)電設(shè)備的必要性日益提高，而且，控制電力消費(fèi)也成了當(dāng)務(wù)之急。

在此情況下，可立竿見(jiàn)影取得節(jié)電效果的“LED照明”受到關(guān)注。照明占全日本用電量的約2成。而LED化就是使用能源效率較高的LED照明，減少用電量。

LED化的活躍也表現(xiàn)在了數(shù)字上。例如，GfK Marketing Services Japan發(fā)布的資料顯示，2011年3月中旬以后，LED燈泡在日本國(guó)內(nèi)的銷(xiāo)量快速增加。到4月的第2周，LED燈泡在全部燈泡中所占的數(shù)量比例為27.1％，金額比例為67.0％，都創(chuàng)下了歷史最高紀(jì)錄。尤其是在面臨電力短缺的關(guān)東甲信越地區(qū)，該周的銷(xiāo)量比上年增加182.1％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全國(guó)120.4％的平均增幅。

企業(yè)采用LED照明的行動(dòng)也十分活躍。例如，連鎖便利店日本7-11公司決定從2011年5月開(kāi)始，以東京電力公司轄區(qū)為中心，把約5000店鋪的店內(nèi)照明和店面指示牌逐步換成LED。

“銷(xiāo)量是上年的3～4倍”

照明的LED化并非始于現(xiàn)在。不只是日本，其他各國(guó)也在積極采用。這是因?yàn)長(zhǎng)ED照明器具配備的白色LED的壽命超過(guò)4萬(wàn)小時(shí)，約是熒光燈的4倍，因此更換頻率較低，而且具有耗電量比熒光燈低10～40％的優(yōu)勢(shì)。

在日本，為了應(yīng)對(duì)2010年4月實(shí)施的《節(jié)能法》修訂版，采用LED照明的企業(yè)越來(lái)越多。LED企業(yè)的照明用白色LED供貨量陡增，西鐵城電子公司稱(chēng)，“2010年的供貨量增加到了上年的3～4倍”。

LED化的繁榮景象歸功于白色LED價(jià)格的走低。在過(guò)去，白色LED的價(jià)格一直高于白熾燈泡和熒光燈等傳統(tǒng)光源。在路燈等部分照明使用白色LED的2005年，光通量1lm的單價(jià)（亮度單價(jià)）約為10日元/lm。比白熾燈泡的0.1～0.2日元/lm，熒光燈的0.3～0.6日元/lm不是一個(gè)數(shù)量級(jí)。但白色LED的亮度單價(jià)正在以每年30％以上的速度下降，進(jìn)入2011年后，全行業(yè)的平均水平已經(jīng)降到了約0.7日元/lm。提供給大宗客戶(hù)的價(jià)格更是只有0.4～0.5日元/lm，直逼熒光燈（圖1）。

白色LED在2011年5月的亮度單價(jià)平均約為0.7日元/lm（以發(fā)光效率為先的類(lèi)型）。亮度單價(jià)正在以每年約30％的速度降低，如果保持這個(gè)速度，到2015年將跌破0.2日元/lm

據(jù)遠(yuǎn)藤照明稱(chēng)，隨著照明器具中光源所占的成本下降，在現(xiàn)如今，“LED照明價(jià)格必然高已是往日云煙”。初期投資高這一采用LED照明的門(mén)檻已經(jīng)有所降低，這是LED照明以東日本大地震為契機(jī)更加受到關(guān)注的原因所在。

單價(jià)與白熾燈泡相當(dāng)

白色LED的單價(jià)下跌今后估計(jì)還會(huì)持續(xù)一段時(shí)間。很多企業(yè)都認(rèn)為，單價(jià)會(huì)以每年30％的速度下降或是更快。如果長(zhǎng)此以往，到2015年，單價(jià)將跌破0.2日元/lm，達(dá)到稱(chēng)得上與白熾燈泡相同的水平（注1）。

（注1）即使白色LED與白熾燈泡的亮度單價(jià)相同，照明器具的部件成本也不盡相同。因?yàn)槔媒涣麟婞c(diǎn)亮白色LED需要使用ACDC轉(zhuǎn)換電路和散熱部件?，F(xiàn)在，對(duì)于LED燈泡，白色LED在生產(chǎn)成本方面約占40％。

不要忘記，白色LED的發(fā)光效率在今后幾年還會(huì)繼續(xù)提高（圖2）。從現(xiàn)在的發(fā)光效率來(lái)看，照明用高端品種在目錄上記載的是130～140lm/W，在實(shí)際使用條件下為110～120lm/W，安裝在照明器具上的綜合效率為100lm/W左右（注2）。目錄值高達(dá)200lm/W的白色LED估計(jì)會(huì)于2012～2013年出現(xiàn)在市場(chǎng)上。某海外LED企業(yè)表示，在實(shí)際使用條件下達(dá)到200lm/W的類(lèi)型“估計(jì)也會(huì)在5年內(nèi)投產(chǎn)”。

（注2）根據(jù)白色LED的電量情況，發(fā)光效率各不相同。以輸入功率為1W的產(chǎn)品為例，目錄值上的發(fā)光效率一般是脈沖狀通過(guò)350mA電流時(shí)的數(shù)值。發(fā)光部分的溫度（接合溫度）基本為室溫（25℃）。按照一般看法，實(shí)際在照明器具中使用時(shí)，接合溫度將上升到85～100℃，發(fā)光效率會(huì)比目錄值低10～15％。而且，從照明器具整體來(lái)看，電源電路和光學(xué)部件還存在損耗。因此，綜合效率會(huì)比白色LED的目錄值低20～30％。

白色LED自從1996年問(wèn)世以來(lái)，發(fā)光效率一直在不斷提高（a）。在意欲引領(lǐng)技術(shù)開(kāi)發(fā)的LED企業(yè)中，還有些企業(yè)計(jì)劃率先于2012～2013年向市場(chǎng)投放200lm/W產(chǎn)品（b）。

到那個(gè)時(shí)候，價(jià)格之低媲美白熾燈泡，而且效率超越歷史最高的高壓鈉燈的光源將唾手可得。任何裝置、任意地方都能使用LED照明的時(shí)代將隨之到來(lái)。

在白色LED低價(jià)格化和高效率化趨勢(shì)的背后，是不斷增加的LED需求的支撐。如今，帶動(dòng)LED市場(chǎng)的是液晶電視用背照燈光源。背照燈用和照明用白色LED的形狀和輸入功率雖然各異，但封裝內(nèi)安裝的藍(lán)色LED芯片的生產(chǎn)工藝卻基本相同。背照燈用白色LED生產(chǎn)效率的提高基本會(huì)直接過(guò)渡到照明用途。

這一趨勢(shì)持續(xù)2～3年后，帶動(dòng)市場(chǎng)的龍頭估計(jì)會(huì)逐漸轉(zhuǎn)向照明器具用途，市場(chǎng)將繼續(xù)擴(kuò)大（圖3）。
 

各種液晶面板、照明器具、車(chē)載裝置使用的LED芯片的需求動(dòng)向如圖所示?？倲?shù)預(yù)計(jì)將在2015年超過(guò)每年1000億個(gè)。照明器具和車(chē)載裝置等其他用途也增幅巨大。

利用傳感器和IT實(shí)現(xiàn)智能照明

獲得低價(jià)且高效的白色LED后，過(guò)去沒(méi)有從事照明的企業(yè)就有了涉足照明業(yè)務(wù)的土壤（圖4）。

把配備白色LED的裝置和相關(guān)服務(wù)作為業(yè)務(wù)的企業(yè)越來(lái)越多。新進(jìn)企業(yè)的行業(yè)門(mén)類(lèi)繁多，從建筑商到IT類(lèi)商社和企業(yè)、辦公家具企業(yè)應(yīng)有盡有。這些企業(yè)將把使用白色LED的照明裝置與傳感器、通信技術(shù)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)燈、調(diào)光控制等功能。

從前面提到的電力短缺問(wèn)題出現(xiàn)之前開(kāi)始，除了裝置企業(yè)之外，建筑商和IT企業(yè)就一直把用于溫室氣體減排的節(jié)能裝置和系統(tǒng)作為新業(yè)務(wù)開(kāi)展。這些裝置和系統(tǒng)能夠借助人體傳感器和照度傳感器等傳感器與IT聯(lián)動(dòng)的亮度控制，使約占耗電量2成的照明實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

LED照明推進(jìn)協(xié)議會(huì)表示，以白色LED為首，LED“能夠以毫秒和微秒進(jìn)行控制。與IT的整合性好”。而且，亮度變化對(duì)于輸入電流的追隨性也公認(rèn)較高。這一特征能夠在與傳感器聯(lián)動(dòng)和精密調(diào)光等方面發(fā)揮威力。

通過(guò)與IT聯(lián)動(dòng)，照明還有望進(jìn)一步提高功能。利用LAN控制照明的舉措也已經(jīng)成為了IT類(lèi)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的熱點(diǎn)。利用IPv6網(wǎng)絡(luò)，除了LED照明器具外，還向作為光源的白色LED逐一分配IP地址，精密控制照明的研究開(kāi)發(fā)也在進(jìn)行。隨著核心部件白色LED價(jià)格降低，利用這些特點(diǎn)的系統(tǒng)也就降低了實(shí)用化的門(mén)檻。

而且，對(duì)于光源的使用者，一個(gè)好消息是采購(gòu)以薄型面光源為特征的照明用有EL面板將更加容易。各公司計(jì)劃從2011年開(kāi)始，一齊向市場(chǎng)投放這種面板（表1）。按照目前的看法，到2014年，效率高于熒光燈，僅次于白色LED的有機(jī)EL照明有望投入實(shí)用，與白色LED分別應(yīng)用于適宜的用途。