LED技術(shù)漸趨成熟 接棒5000億市場(chǎng)仍需研發(fā)支撐

　　 1879年，愛(ài)迪生發(fā)明了白熾燈，這標(biāo)志著人類從火光照明進(jìn)入電氣照明時(shí)代。從白熾燈的產(chǎn)生至今已經(jīng)130多年，隨著科技的進(jìn)步，照明光源不斷向更加高效節(jié)能的方向發(fā)展。20世紀(jì)30年代，荷蘭科學(xué)家開(kāi)發(fā)出第一支熒光燈，在此基礎(chǔ)上到80年代，又開(kāi)發(fā)出緊湊熒光燈，由于其比白熾燈具備節(jié)能、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，迅速占領(lǐng)了市場(chǎng)，白熾燈從此進(jìn)入逐步淘汰階段。20世紀(jì)40年代以來(lái)，科學(xué)家陸續(xù)又開(kāi)發(fā)出以高壓鈉燈、金屬鹵化物燈為代表的高強(qiáng)度氣體放電燈,由于其具有高效、功率密度大等優(yōu)點(diǎn)，使得其在室外照明、道路照明及商業(yè)照明等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

　　20世紀(jì)60年代，美國(guó)惠普公司首次量產(chǎn)紅光LED產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，以發(fā)光二極管（LED）為主的半導(dǎo)體照明，因其耗電少、壽命長(zhǎng)、反應(yīng)快、體積小、色彩豐富、可動(dòng)態(tài)控制等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外照明、大尺寸液晶背光源顯示屏、醫(yī)療、交通等領(lǐng)域，成為繼白熾燈、熒光燈之后的又一次照明技術(shù)革命，開(kāi)啟了照明新時(shí)代。

　　LED技術(shù)漸趨成熟

　　目前，發(fā)達(dá)國(guó)家照明耗電占其總用電量的20%左右，節(jié)電潛力相當(dāng)可觀。在當(dāng)今世界能源危機(jī)、節(jié)能減排壓力越來(lái)越大的背景下，世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛從國(guó)家戰(zhàn)略高度加大對(duì)半導(dǎo)體照明的支持和關(guān)注，在政策方面給予大力支持，如制定半導(dǎo)體照明技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，加速白熾燈等高耗能照明光源淘汰計(jì)劃，出臺(tái)示范應(yīng)用與推廣的政策，重視并積極推動(dòng)檢測(cè)與標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，搶占行業(yè)主導(dǎo)權(quán)等。

　　2010年日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省將“燈泡型LED燈”列入環(huán)保積分制度進(jìn)行扶持，并明確提出到2015年LED照明產(chǎn)品市場(chǎng)占有率達(dá)到50%，到2020年LED照明產(chǎn)品市場(chǎng)占有率達(dá)到100%。韓國(guó)政府將太陽(yáng)能、半導(dǎo)體照明、混合動(dòng)力汽車列為綠色增長(zhǎng)三大引擎，提出到2012年政府辦公照明LED產(chǎn)品替代率達(dá)到30%，到2015年半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)進(jìn)入世界前三強(qiáng)。美國(guó)把半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)作為重振制造業(yè)的重要抓手。歐盟投入巨資建設(shè)半導(dǎo)體照明共性技術(shù)研發(fā)平臺(tái)。政策支持已成為半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要助推力。

　　從產(chǎn)業(yè)分布來(lái)看，半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)主要分布在歐美、日韓、中國(guó)臺(tái)灣及大陸地區(qū)。以LED為主體的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)鏈主要包括芯片制造、器件封裝和產(chǎn)品應(yīng)用3個(gè)環(huán)節(jié)。

　　其中技術(shù)含量最高的外延、芯片的開(kāi)發(fā)主要在歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，封裝應(yīng)用主要分布于韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)及大陸地區(qū)等。隨著韓國(guó)、臺(tái)灣地區(qū)LED廠商在技術(shù)和資金方面的積累，正積極向上游芯片、外延材料方面發(fā)展，而我國(guó)大陸，由于市場(chǎng)前景巨大，目前已經(jīng)成為全球產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的熱點(diǎn)地區(qū)。

　　2000年以來(lái)，半導(dǎo)體照明技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。2011年白光LED發(fā)光效率已經(jīng)超過(guò)130 lm/W，每年提升10 lm/W，預(yù)計(jì)2015年產(chǎn)業(yè)化高效將達(dá)到 150 lm/W左右。同時(shí)隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，發(fā)光效率的不斷提高，市場(chǎng)的逐步擴(kuò)大，LED照明的價(jià)格也在不斷下降，目前LED器件價(jià)格50-60元/klm，到2015年可能將下降到現(xiàn)在的1/5。半導(dǎo)體照明技術(shù)及其產(chǎn)品正向更高光效、更低成本、更可靠、更多元化領(lǐng)域和更廣泛應(yīng)用方向發(fā)展。

半導(dǎo)體照明深挖節(jié)電潛力

　　根據(jù)美國(guó)能源部桑地亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，照明耗能占全球能源消耗的8.9％，占電力能耗的19％，對(duì)GDP的貢獻(xiàn)率僅是0.63％。如果通用照明均采用半導(dǎo)體照明產(chǎn)品，2050年的照明用電量預(yù)計(jì)將維持2005年的水平，而且對(duì)GDP貢獻(xiàn)率將上升到1.63％。半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)作為重要的新型產(chǎn)業(yè)，不僅帶動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，創(chuàng)造了新的市場(chǎng)需求，同時(shí)它的普及應(yīng)用將極大減少電力能源消耗總量，實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約。

　　我國(guó)年照明總用電量在5000億千瓦時(shí)左右，占電力總消耗的13％，占能源消耗的6％，且每年以5%-10％的速度增長(zhǎng)，比英國(guó)全年的總用電量還高。目前，LED光效已遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)照明與顯示光源，顯現(xiàn)出較好的節(jié)能效果，如景觀照明節(jié)能70%，背光源節(jié)能50%，道路照明節(jié)能50%。

　　專家預(yù)測(cè)，2015年如果我國(guó)半導(dǎo)體照明市場(chǎng)份額占普通照明市場(chǎng)的30％，年可節(jié)電約1000億千瓦時(shí)，減少碳排放9899萬(wàn)噸，為單位GDP能耗降低貢獻(xiàn)約1個(gè)百分點(diǎn)；如果到2020年市場(chǎng)份額可以占到普通照明市場(chǎng)的50%，年可節(jié)電約3400億千瓦時(shí)，相當(dāng)于4個(gè)三峽工程的年總發(fā)電量。此外，與目前大量應(yīng)用的節(jié)能燈（CFL）相比，半導(dǎo)體照明產(chǎn)品不含汞，廢棄物少，而且制造過(guò)程幾乎不存在污染；半導(dǎo)體照明產(chǎn)品具有可循環(huán)、可回收特點(diǎn)，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要作用?！?/P>

　　國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈雛形初具

　　我國(guó)高度重視半導(dǎo)體照明的技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，出臺(tái)了一系列相關(guān)政策和計(jì)劃，并將半導(dǎo)體照明列入我國(guó)七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。國(guó)家科技部在973計(jì)劃、863計(jì)劃中均給予半導(dǎo)體照明技術(shù)研發(fā)支持。

　　2009年國(guó)家發(fā)改委等6部委聯(lián)合發(fā)布了《半導(dǎo)體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展意見(jiàn)》，2010年國(guó)家發(fā)改委、住建部、交通部聯(lián)合開(kāi)展半導(dǎo)體照明產(chǎn)品應(yīng)用示范工程。2011年國(guó)家發(fā)布淘汰白熾燈路線圖。國(guó)務(wù)院今年8月發(fā)布的《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》(國(guó)發(fā)[2012]40號(hào))中指出，積極發(fā)展半導(dǎo)體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)，加快半導(dǎo)體照明關(guān)鍵設(shè)備、核心材料和共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，支持技術(shù)成熟的半導(dǎo)體通用照明產(chǎn)品在賓館、商廈、道路、隧道、機(jī)場(chǎng)等領(lǐng)域的應(yīng)用。2012年6月18日，中共中央政治局常委、國(guó)務(wù)院副總理李克強(qiáng)在國(guó)家發(fā)改委解振華副主任等陪同下專程來(lái)到中科院半導(dǎo)體照明研發(fā)中心視察，突顯了國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)對(duì)半導(dǎo)體照明的重視。

　　目前，中國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了相對(duì)較大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模和基本完整的產(chǎn)業(yè)鏈，具備了較好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)。特別是近幾年，隨著國(guó)際相關(guān)產(chǎn)業(yè)向國(guó)內(nèi)的轉(zhuǎn)移、國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)投資的迅速增長(zhǎng)以及產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平的快速提升，我國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展極為迅速，已經(jīng)成為全球發(fā)展最快的區(qū)域之一，已初步建立較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。

　　據(jù)國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CSA）統(tǒng)計(jì)，2011年我國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)規(guī)模已達(dá)到1560億元，包含上游外延芯片產(chǎn)值65億元、中游封裝產(chǎn)值285億元、下游應(yīng)用產(chǎn)值1210億元?！笆晃濉逼陂g，我國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)年均增長(zhǎng)率接近35%，預(yù)計(jì)“十二五”期間，產(chǎn)業(yè)年均增長(zhǎng)率將超過(guò)30%，2015年產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模將達(dá)到5000億元。

　　在國(guó)家政策支持和市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，我國(guó)已初步形成了從上游外延材料與芯片制備到中游器件封裝及下游集成應(yīng)用比較完整的技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)鏈，半導(dǎo)體照明技術(shù)得到了迅速提升，關(guān)鍵技術(shù)與國(guó)際水平差距逐步縮小。2011年LED芯片國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到68%，產(chǎn)業(yè)化的功率型LED光效達(dá)到120 lm/W；具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的Si硅襯底功率型LED光效超過(guò)100 lm/W ；深紫外半導(dǎo)體照明器件的研發(fā)也處于國(guó)際水平。

　　在談到我國(guó)半導(dǎo)體照明與國(guó)外的差距時(shí)，國(guó)際半導(dǎo)體照明聯(lián)盟主席兼國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長(zhǎng)吳玲女士說(shuō)：我國(guó)半導(dǎo)體技術(shù)與國(guó)外的差距是二三十年，但是半導(dǎo)體照明與國(guó)外的差距不過(guò)是兩三年。荷蘭DELft大學(xué)教授、DIMES“固體照明系統(tǒng)集成及可靠性中心”主任張國(guó)旗認(rèn)為，中國(guó)半導(dǎo)體照明市場(chǎng)潛力巨大，產(chǎn)業(yè)有一定基礎(chǔ)，具備跨越式發(fā)展成為產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國(guó)的機(jī)會(huì)。

5000億規(guī)模仍需研發(fā)支撐

　　但是我們也應(yīng)該看到，我國(guó)企業(yè)創(chuàng)新能力與跨國(guó)公司還有很大差距，近5000家中國(guó)LED照明企業(yè)中大部分還停留在小作坊和小工廠的水平，產(chǎn)品質(zhì)量也參差不齊。今年新上市的6家封裝應(yīng)用企業(yè)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)均不足200人，而跨國(guó)公司的研發(fā)人員均在2000人以上。

　　另外研發(fā)投入不足且分散，上游核心專利匱乏，“十一五”期間80余家單位的103個(gè)課題去切分3.5億元863計(jì)劃科研經(jīng)費(fèi)，而跨國(guó)公司每年研發(fā)投入達(dá)3億歐元。半導(dǎo)體照明技術(shù)發(fā)展十分迅速，產(chǎn)品更新?lián)Q代周期很短，如果在技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)品研發(fā)上稍有懈怠，就會(huì)造成與國(guó)際先進(jìn)水平的差距加大。

　　針對(duì)上述問(wèn)題，國(guó)家發(fā)改委環(huán)資司副司長(zhǎng)謝極從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展角度做出重要指示：要明確自身定位，一是形成共性技術(shù)研發(fā)平臺(tái)，二是對(duì)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的研究與導(dǎo)向，三是促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)化。在標(biāo)準(zhǔn)制定方面，我國(guó)已制定并公布了12項(xiàng)國(guó)標(biāo)和10項(xiàng)行標(biāo)，同時(shí)國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟CSA牽頭制定了10項(xiàng)應(yīng)用產(chǎn)品測(cè)試方法和技術(shù)規(guī)范。

　　目前，我國(guó)在通用照明領(lǐng)域LED照明已經(jīng)有了較多應(yīng)用，如隧道照明、路面照明、機(jī)場(chǎng)照明及地下照明等，也涌現(xiàn)了一批具有示范意義的應(yīng)用項(xiàng)目，如人民大會(huì)堂半導(dǎo)體照明節(jié)能改造項(xiàng)目、西藏布達(dá)拉宮半導(dǎo)體照明節(jié)能工程、水立方及上海世博館LED照明等。但是總體上LED照明的市場(chǎng)占有率還很小，應(yīng)用還處于前期摸索階段，大規(guī)模推廣還有較長(zhǎng)的路要走，尤其是存在以下問(wèn)題需要去解決:

　　（一）LED照明燈價(jià)格目前仍然偏高，雖然國(guó)家財(cái)政有相關(guān)補(bǔ)貼，但是還難以達(dá)到大部分工程項(xiàng)目和普通百姓可以接受的程度。這就需要在技術(shù)上進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展，降低成本，開(kāi)發(fā)出可以低價(jià)格大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品。

　?。ǘ┠壳鞍雽?dǎo)體照明產(chǎn)品的檢測(cè)方法及標(biāo)準(zhǔn)制定相對(duì)滯后，遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上技術(shù)及產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度。這就導(dǎo)致市場(chǎng)上的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，用戶難以去辨別產(chǎn)品好壞，甚至次品在流通市場(chǎng)上的占有率還比較大，導(dǎo)致人們對(duì)LED照明產(chǎn)品產(chǎn)生不好的認(rèn)識(shí)。

　?。ㄈ┊a(chǎn)業(yè)資源不集中，市場(chǎng)比較混亂，無(wú)序化、低價(jià)惡意競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象普遍，影響整個(gè)產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)有序發(fā)展。

　　（四）社會(huì)上部分領(lǐng)域節(jié)能意識(shí)還不強(qiáng)，對(duì)半導(dǎo)體照明帶來(lái)的節(jié)能效果認(rèn)知還不到位。