LED技術漸趨成熟 接棒5000億市場仍需研發(fā)支撐

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

20世紀60年代，美國惠普公司首次量產紅光LED產品。經過近半個世紀的發(fā)展，以發(fā)光二極管（LED）為主的半導體照明，因其耗電少、壽命長、反應快、體積小、色彩豐富、可動態(tài)控制等優(yōu)點，越來越廣泛應用于室內外照明、大尺寸液晶背光源顯示屏、醫(yī)療、交通等領域，成為繼白熾燈、熒光燈之后的又一次照明技術革命，開啟了照明新時代。

LED技術漸趨成熟

目前，發(fā)達國家照明耗電占其總用電量的20%左右，節(jié)電潛力相當可觀。在當今世界能源危機、節(jié)能減排壓力越來越大的背景下，世界主要發(fā)達國家紛紛從國家戰(zhàn)略高度加大對半導體照明的支持和關注，在政策方面給予大力支持，如制定半導體照明技術及產業(yè)發(fā)展規(guī)劃，加速白熾燈等高耗能照明光源淘汰計劃，出臺示范應用與推廣的政策，重視并積極推動檢測與標準化進程，搶占行業(yè)主導權等。

2010年日本經濟產業(yè)省將“燈泡型LED燈”列入環(huán)保積分制度進行扶持，并明確提出到2015年LED照明產品市場占有率達到50%，到2020年LED照明產品市場占有率達到100%。韓國政府將太陽能、半導體照明、混合動力汽車列為綠色增長三大引擎，提出到2012年政府辦公照明LED產品替代率達到30%，到2015年半導體照明產業(yè)進入世界前三強。美國把半導體照明產業(yè)作為重振制造業(yè)的重要抓手。歐盟投入巨資建設半導體照明共性技術研發(fā)平臺。政策支持已成為半導體照明產業(yè)發(fā)展的重要助推力。

從產業(yè)分布來看，半導體照明產業(yè)主要分布在歐美、日韓、中國臺灣及大陸地區(qū)。以LED為主體的半導體照明產業(yè)鏈主要包括芯片制造、器件封裝和產品應用3個環(huán)節(jié)。

其中技術含量最高的外延、芯片的開發(fā)主要在歐美、日本等發(fā)達國家，封裝應用主要分布于韓國、中國臺灣地區(qū)及大陸地區(qū)等。隨著韓國、臺灣地區(qū)LED廠商在技術和資金方面的積累，正積極向上游芯片、外延材料方面發(fā)展，而我國大陸，由于市場前景巨大，目前已經成為全球產業(yè)轉移的熱點地區(qū)。[!--empirenews.page--]

2000年以來，半導體照明技術進入快速發(fā)展時期。2011年白光LED發(fā)光效率已經超過130 lm/W，每年提升10 lm/W，預計2015年產業(yè)化高效將達到 150 lm/W左右。同時隨著技術的不斷發(fā)展，發(fā)光效率的不斷提高，市場的逐步擴大，LED照明的價格也在不斷下降，目前LED器件價格50-60元/klm，到2015年可能將下降到現(xiàn)在的1/5。半導體照明技術及其產品正向更高光效、更低成本、更可靠、更多元化領域和更廣泛應用方向發(fā)展。

半導體照明深挖節(jié)電潛力

根據(jù)美國能源部桑地亞國家實驗室數(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GDP的貢獻率僅是0.63％。如果通用照明均采用半導體照明產品，2050年的照明用電量預計將維持2005年的水平，而且對GDP貢獻率將上升到1.63％。半導體照明產業(yè)作為重要的新型產業(yè)，不僅帶動了相關產業(yè)發(fā)展，創(chuàng)造了新的市場需求，同時它的普及應用將極大減少電力能源消耗總量，實現(xiàn)能源的節(jié)約。

我國年照明總用電量在5000億千瓦時左右，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，比英國全年的總用電量還高。目前，LED光效已遠高于傳統(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%。

專家預測，2015年如果我國半導體照明市場份額占普通照明市場的30％，年可節(jié)電約1000億千瓦時，減少碳排放9899萬噸，為單位GDP能耗降低貢獻約1個百分點；如果到2020年市場份額可以占到普通照明市場的50%，年可節(jié)電約3400億千瓦時，相當于4個三峽工程的年總發(fā)電量。此外，與目前大量應用的節(jié)能燈（CFL）相比，半導體照明產品不含汞，廢棄物少，而且制造過程幾乎不存在污染；半導體照明產品具有可循環(huán)、可回收特點，對社會經濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。‖

　　國內產業(yè)鏈雛形初具

我國高度重視半導體照明的技術創(chuàng)新與產業(yè)發(fā)展，出臺了一系列相關政策和計劃，并將半導體照明列入我國七大戰(zhàn)略性新興產業(yè)的重要發(fā)展方向。國家科技部在973計劃、863計劃中均給予半導體照明技術研發(fā)支持。

2009年國家發(fā)改委等6部委聯(lián)合發(fā)布了《半導體照明節(jié)能產業(yè)發(fā)展意見》，2010年國家發(fā)改委、住建部、交通部聯(lián)合開展半導體照明產品應用示范工程。2011年國家發(fā)布淘汰白熾燈路線圖。國務院今年8月發(fā)布的《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》(國發(fā)[2012]40號)中指出，積極發(fā)展半導體照明節(jié)能產業(yè)，加快半導體照明關鍵設備、核心材料和共性關鍵技術研發(fā)，支持技術成熟的半導體通用照明產品在賓館、商廈、道路、隧道、機場等領域的應用。2012年6月18日，中共中央政治局常委、國務院副總理李克強在國家發(fā)改委解振華副主任等陪同下專程來到中科院半導體照明研發(fā)中心視察，突顯了國家領導對半導體照明的重視。[!--empirenews.page--]

目前，中國半導體照明產業(yè)已經形成了相對較大的產業(yè)規(guī)模和基本完整的產業(yè)鏈，具備了較好的產業(yè)發(fā)展基礎。特別是近幾年，隨著國際相關產業(yè)向國內的轉移、國內產業(yè)投資的迅速增長以及產業(yè)技術水平的快速提升，我國半導體照明產業(yè)發(fā)展極為迅速，已經成為全球發(fā)展最快的區(qū)域之一，已初步建立較為完整的產業(yè)鏈。

據(jù)國家半導體照明工程研發(fā)及產業(yè)聯(lián)盟（CSA）統(tǒng)計，2011年我國半導體照明產業(yè)規(guī)模已達到1560億元，包含上游外延芯片產值65億元、中游封裝產值285億元、下游應用產值1210億元。“十一五”期間，我國半導體照明產業(yè)年均增長率接近35%，預計“十二五”期間，產業(yè)年均增長率將超過30%，2015年產業(yè)總體規(guī)模將達到5000億元。

在國家政策支持和市場需求的推動下，我國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用比較完整的技術創(chuàng)新產業(yè)鏈，半導體照明技術得到了迅速提升，關鍵技術與國際水平差距逐步縮小。2011年LED芯片國產化率達到68%，產業(yè)化的功率型LED光效達到120 lm/W；具有自主知識產權的Si硅襯底功率型LED光效超過100 lm/W ；深紫外半導體照明器件的研發(fā)也處于國際水平。

在談到我國半導體照明與國外的差距時，國際半導體照明聯(lián)盟主席兼國家半導體照明工程研發(fā)及產業(yè)聯(lián)盟秘書長吳玲女士說：我國半導體技術與國外的差距是二三十年，但是半導體照明與國外的差距不過是兩三年。荷蘭DELft大學教授、DIMES“固體照明系統(tǒng)集成及可靠性中心”主任張國旗認為，中國半導體照明市場潛力巨大，產業(yè)有一定基礎，具備跨越式發(fā)展成為產業(yè)強國的機會。

5000億規(guī)模仍需研發(fā)支撐

但是我們也應該看到，我國企業(yè)創(chuàng)新能力與跨國公司還有很大差距，近5000家中國LED照明企業(yè)中大部分還停留在小作坊和小工廠的水平，產品質量也參差不齊。今年新上市的6家封裝應用企業(yè)，研發(fā)團隊均不足200人，而跨國公司的研發(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個課題去切分3.5億元863計劃科研經費，而跨國公司每年研發(fā)投入達3億歐元。半導體照明技術發(fā)展十分迅速，產品更新?lián)Q代周期很短，如果在技術創(chuàng)新及產品研發(fā)上稍有懈怠，就會造成與國際先進水平的差距加大。

針對上述問題，國家發(fā)改委環(huán)資司副司長謝極從長遠發(fā)展角度做出重要指示：要明確自身定位，一是形成共性技術研發(fā)平臺，二是對產業(yè)標準的研究與導向，三是促進技術創(chuàng)新的產業(yè)化。在標準制定方面，我國已制定并公布了12項國標和10項行標，同時國家半導體照明工程研發(fā)及產業(yè)聯(lián)盟CSA牽頭制定了10項應用產品測試方法和技術規(guī)范。[!--empirenews.page--]

目前，我國在通用照明領域LED照明已經有了較多應用，如隧道照明、路面照明、機場照明及地下照明等，也涌現(xiàn)了一批具有示范意義的應用項目，如人民大會堂半導體照明節(jié)能改造項目、西藏布達拉宮半導體照明節(jié)能工程、水立方及上海世博館LED照明等。但是總體上LED照明的市場占有率還很小，應用還處于前期摸索階段，大規(guī)模推廣還有較長的路要走，尤其是存在以下問題需要去解決:

（一）LED照明燈價格目前仍然偏高，雖然國家財政有相關補貼，但是還難以達到大部分工程項目和普通百姓可以接受的程度。這就需要在技術上進一步創(chuàng)新發(fā)展，降低成本，開發(fā)出可以低價格大規(guī)模產業(yè)化的產品。

（二）目前半導體照明產品的檢測方法及標準制定相對滯后，遠遠趕不上技術及產品的更新?lián)Q代速度。這就導致市場上的產品質量參差不齊，用戶難以去辨別產品好壞，甚至次品在流通市場上的占有率還比較大，導致人們對LED照明產品產生不好的認識。

（三）產業(yè)資源不集中，市場比較混亂，無序化、低價惡意競爭現(xiàn)象普遍，影響整個產業(yè)的長遠有序發(fā)展。

（四）社會上部分領域節(jié)能意識還不強，對半導體照明帶來的節(jié)能效果認知還不到位。