LED技术渐趋成熟 接棒5000亿市场仍需研发支撑

    1879年，爱迪生发明了白炽灯，这标志着人类从火光照明进入电气照明时代。从白炽灯的产生至今已经130多年，随着科技的进步，照明光源不断向更加高效节能的方向发展。20世纪30年代，荷兰科学家开发出第一支荧光灯，在此基础上到80年代，又开发出紧凑荧光灯，由于其比白炽灯具备节能、寿命长等优点，迅速占领了市场，白炽灯从此进入逐步淘汰阶段。20世纪40年代以来，科学家陆续又开发出以高压钠灯、金属卤化物灯为代表的高强度气体放电灯,由于其具有高效、功率密度大等优点，使得其在室外照明、道路照明及商业照明等领域得到广泛应用。

    20世纪60年代，美国惠普公司首次量产红光LED产品。经过近半个世纪的发展，以发光二极管（LED）为主的半导体照明，因其耗电少、寿命长、反应快、体积小、色彩丰富、可动态控制等优点，越来越广泛应用于室内外照明、大尺寸液晶背光源显示屏、医疗、交通等领域，成为继白炽灯、荧光灯之后的又一次照明技术革命，开启了照明新时代。

    LED技术渐趋成熟

    目前，发达国家照明耗电占其总用电量的20%左右，节电潜力相当可观。在当今世界能源危机、节能减排压力越来越大的背景下，世界主要发达国家纷纷从国家战略高度加大对半导体照明的支持和关注，在政策方面给予大力支持，如制定半导体照明技术及产业发展规划，加速白炽灯等高耗能照明光源淘汰计划，出台示范应用与推广的政策，重视并积极推动检测与标准化进程，抢占行业主导权等。

    2010年日本经济产业省将“灯泡型LED灯”列入环保积分制度进行扶持，并明确提出到2015年LED照明产品市场占有率达到50%，到2020年LED照明产品市场占有率达到100%。韩国政府将太阳能、半导体照明、混合动力汽车列为绿色增长三大引擎，提出到2012年政府办公照明LED产品替代率达到30%，到2015年半导体照明产业进入世界前三强。美国把半导体照明产业作为重振制造业的重要抓手。欧盟投入巨资建设半导体照明共性技术研发平台。政策支持已成为半导体照明产业发展的重要助推力。

    从产业分布来看，半导体照明产业主要分布在欧美、日韩、中国台湾及大陆地区。以LED为主体的半导体照明产业链主要包括芯片制造、器件封装和产品应用3个环节。

    其中技术含量最高的外延、芯片的开发主要在欧美、日本等发达国家，封装应用主要分布于韩国、中国台湾地区及大陆地区等。随着韩国、台湾地区LED厂商在技术和资金方面的积累，正积极向上游芯片、外延材料方面发展，而我国大陆，由于市场前景巨大，目前已经成为全球产业转移的热点地区。

    2000年以来，半导体照明技术进入快速发展时期。2011年白光LED发光效率已经超过130 lm/W，每年提升10 lm/W，预计2015年产业化高效将达到 150 lm/W左右。同时随着技术的不断发展，发光效率的不断提高，市场的逐步扩大，LED照明的价格也在不断下降，目前LED器件价格50-60元/klm，到2015年可能将下降到现在的1/5。半导体照明技术及其产品正向更高光效、更低成本、更可靠、更多元化领域和更广泛应用方向发展。

    半导体照明深挖节电潜力

    根据美国能源部桑地亚国家实验室数据，照明耗能占全球能源消耗的8.9％，占电力能耗的19％，对GDP的贡献率仅是0.63％。如果通用照明均采用半导体照明产品，2050年的照明用电量预计将维持2005年的水平，而且对GDP贡献率将上升到1.63％。半导体照明产业作为重要的新型产业，不仅带动了相关产业发展，创造了新的市场需求，同时它的普及应用将极大减少电力能源消耗总量，实现能源的节约。

    我国年照明总用电量在5000亿千瓦时左右，占电力总消耗的13％，占能源消耗的6％，且每年以5%-10％的速度增长，比英国全年的总用电量还高。目前，LED光效已远高于传统照明与显示光源，显现出较好的节能效果，如景观照明节能70%，背光源节能50%，道路照明节能50%。

    专家预测，2015年如果我国半导体照明市场份额占普通照明市场的30％，年可节电约1000亿千瓦时，减少碳排放9899万吨，为单位GDP能耗降低贡献约1个百分点；如果到2020年市场份额可以占到普通照明市场的50%，年可节电约3400亿千瓦时，相当于4个三峡工程的年总发电量。此外，与目前大量应用的节能灯（CFL）相比，半导体照明产品不含汞，废弃物少，而且制造过程几乎不存在污染；半导体照明产品具有可循环、可回收特点，对社会经济的可持续发展具有重要作用。

    国内产业链雏形初具

    我国高度重视半导体照明的技术创新与产业发展，出台了一系列相关政策和计划，并将半导体照明列入我国七大战略性新兴产业的重要发展方向。国家科技部在973计划、863计划中均给予半导体照明技术研发支持。

    2009年国家发改委等6部委联合发布了《半导体照明节能产业发展意见》，2010年国家发改委、住建部、交通部联合开展半导体照明产品应用示范工程。2011年国家发布淘汰白炽灯路线图。国务院今年8月发布的《节能减排“十二五”规划》(国发[2012]40号)中指出，积极发展半导体照明节能产业，加快半导体照明关键设备、核心材料和共性关键技术研发，支持技术成熟的半导体通用照明产品在宾馆、商厦、道路、隧道、机场等领域的应用。2012年6月18日，中共中央政治局常委、国务院副总理李克强在国家发改委解振华副主任等陪同下专程来到中科院半导体照明研发中心视察，突显了国家领导对半导体照明的重视。

    目前，中国半导体照明产业已经形成了相对较大的产业规模和基本完整的产业链，具备了较好的产业发展基础。特别是近几年，随着国际相关产业向国内的转移、国内产业投资的迅速增长以及产业技术水平的快速提升，我国半导体照明产业发展极为迅速，已经成为全球发展最快的区域之一，已初步建立较为完整的产业链。

    据国家半导体照明工程研发及产业联盟（CSA）统计，2011年我国半导体照明产业规模已达到1560亿元，包含上游外延芯片产值65亿元、中游封装产值285亿元、下游应用产值1210亿元。“十一五”期间，我国半导体照明产业年均增长率接近35%，预计“十二五”期间，产业年均增长率将超过30%，2015年产业总体规模将达到5000亿元。

    在国家政策支持和市场需求的推动下，我国已初步形成了从上游外延材料与芯片制备到中游器件封装及下游集成应用比较完整的技术创新产业链，半导体照明技术得到了迅速提升，关键技术与国际水平差距逐步缩小。2011年LED芯片国产化率达到68%，产业化的功率型LED光效达到120 lm/W；具有自主知识产权的Si硅衬底功率型LED光效超过100 lm/W ；深紫外半导体照明器件的研发也处于国际水平。

    在谈到我国半导体照明与国外的差距时，国际半导体照明联盟主席兼国家半导体照明工程研发及产业联盟秘书长吴玲女士说：我国半导体技术与国外的差距是二三十年，但是半导体照明与国外的差距不过是两三年。荷兰DELft大学教授、DIMES“固体照明系统集成及可靠性中心”主任张国旗认为，中国半导体照明市场潜力巨大，产业有一定基础，具备跨越式发展成为产业强国的机会。

    5000亿规模仍需研发支撑

    但是我们也应该看到，我国企业创新能力与跨国公司还有很大差距，近5000家中国LED照明企业中大部分还停留在小作坊和小工厂的水平，产品质量也参差不齐。今年新上市的6家封装应用企业，研发团队均不足200人，而跨国公司的研发人员均在2000人以上。

    另外研发投入不足且分散，上游核心专利匮乏，“十一五”期间80余家单位的103个课题去切分3.5亿元863计划科研经费，而跨国公司每年研发投入达3亿欧元。半导体照明技术发展十分迅速，产品更新换代周期很短，如果在技术创新及产品研发上稍有懈怠，就会造成与国际先进水平的差距加大。

    针对上述问题，国家发改委环资司副司长谢极从长远发展角度做出重要指示：要明确自身定位，一是形成共性技术研发平台，二是对产业标准的研究与导向，三是促进技术创新的产业化。在标准制定方面，我国已制定并公布了12项国标和10项行标，同时国家半导体照明工程研发及产业联盟CSA牵头制定了10项应用产品测试方法和技术规范。

    目前，我国在通用照明领域LED照明已经有了较多应用，如隧道照明、路面照明、机场照明及地下照明等，也涌现了一批具有示范意义的应用项目，如人民大会堂半导体照明节能改造项目、西藏布达拉宫半导体照明节能工程、水立方及上海世博馆LED照明等。但是总体上LED照明的市场占有率还很小，应用还处于前期摸索阶段，大规模推广还有较长的路要走，尤其是存在以下问题需要去解决:

    （一）LED照明灯价格目前仍然偏高，虽然国家财政有相关补贴，但是还难以达到大部分工程项目和普通百姓可以接受的程度。这就需要在技术上进一步创新发展，降低成本，开发出可以低价格大规模产业化的产品。

    （二）目前半导体照明产品的检测方法及标准制定相对滞后，远远赶不上技术及产品的更新换代速度。这就导致市场上的产品质量参差不齐，用户难以去辨别产品好坏，甚至次品在流通市场上的占有率还比较大，导致人们对LED照明产品产生不好的认识。

    （三）产业资源不集中，市场比较混乱，无序化、低价恶意竞争现象普遍，影响整个产业的长远有序发展。

    （四）社会上部分领域节能意识还不强，对半导体照明带来的节能效果认知还不到位。<