半導體照明是發展低碳經濟的戰略性新興產業
發布時間:2010-05-20
中心議題:
- 半導體照明對節能減排、低碳經濟有重要貢獻
- 我國半導體照明產業已進入快速發展的上升期
- 發展中的問題與建議
一、半導體照明對節能減排、低碳經濟有重要貢獻
目前,LED光效已經高於傳統的照明與顯示光源,顯現出了優越的節能效果,如交通信號、景觀照明等特殊照明領域的節能效果達到80%以上;與傳統燈具相比,功能性照明,如LED道路照明可節電30%以上,隧道照明可節電40%,LED室內筒燈、射燈等照明產品替代傳統鹵素燈、熒光燈可節能30%~50%。2009年以來,在“十城萬盞”試點示範應用工程(以下簡稱“十城萬盞”)的拉動下,國內技術進步速度明顯加快。目前國產功率型LED芯片已在部分支幹道路照明和室內筒燈、射燈照明上得到應用。通過光學設計、散熱、驅動等技術集成,室內外功能性照明燈具光效已超過80lm/W。根據21個試點城市的初步統計,截至目前,已有50萬盞以上路燈、隧道燈、太陽能LED路燈、LED日光燈、筒燈、射燈、舞台燈等產品得到示範應用,年節電1億千瓦時以上。此外,在奧運示範工程的帶動下,上海世博會、廣州亞運會除將大量使用LED景觀照明外,部分道路與室內照明也將示範應用半導體照明產品。
據測算,光效75lm/W的LED燈具全壽命周期能耗(240千瓦時)已遠低於白熾燈(1505千瓦時),也低於緊湊型熒光燈(327千瓦時),已具備資源能耗低的特點。同時,LED沒有熒光燈、節能燈以及現有液晶電視、液晶顯示器背光源用的冷陰極管(CCFL)含汞的問題,可以大幅度減少廢舊燈具的環境汙染,而且LED燈具采用低壓直流供電,沒有紅外、紫外輻射,是真正綠色、健康的照明光源。
2009年我國發電總量36506億千瓦時,照明用電約4300億千瓦時,占電力總消耗的12%,占能源消耗的5.9%,且每年以5%~10%速度增長。據我國專家預測,2015年,照明用電將達到6000億千瓦時(年增幅3%~5%),LED燈具的光效可達到120lm/W,LED照明占有20%以上的照明市場,每年將節約用電1000億千瓦時,可減少CO2、SO2、NOx、粉塵排放1.5億噸,可少建設100萬千瓦電站21座,減少30%的新增電站(2015年預計需新增100萬千瓦電站約63座)。預計2020年,照明用電將達到7200億千瓦時,LED燈具的發光效率將達到150lm/W,進入50%照明市場,可年節電3400億千瓦時,可少建設100萬千瓦電站73座,通過照明節電我國不需要再新增電站。
表1 三種光源全壽命周期耗能統計

注:
1. 全壽命周期包括材料製備、產品製造和應用3個階段;
2.表中每個照明燈具提供600流明以上的光輸出,所需光源的數量、耗能統計均按工作25000小時計算。
二、我國半導體照明產業已進入快速發展的上升期
自2003年啟動半導體照明工程後,科技部在科技攻關計劃、863計劃新材料領域中先後支持了半導體照明的技術創新和產業化,我國半導體照明產業和技術取得顯著進步,初步形成了從上遊材料、中遊芯片製備、下遊器件封裝及集成應用的比較完整的研發與產業體係,進入快速發展階段。
1.產業化關鍵技術取得較大突破。以企業為主體的LED製造技術進展較快,企業產業化線上完成的功率型芯片封裝後光效達到80~100lm/W。功率型白光LED封裝達到國際先進水平。具有自主知識產權的功率型矽襯底LED芯片封裝後光效達到78lm/W,處於國際先進水平。
2.產業初具規模,產業鏈日趨完整,市場應用走在國際前列。到2009年底,我國共有LED企業3000餘家。其中,上遊的外延及芯片生產商超過40家,中遊封裝企業約有1000家,下遊應用產品生產企業2000家。民營企業占到企業總數的85%。2009年,我國芯片產值增長25%,達到23億元,與2008年的26%的增速基本持平。2009年,我國LED封裝產值達到204億元,較2008年的185億元增長10%;產量則由2008年的940億隻增加10%,達到1056億隻,其中高亮LED產值達到186億元,占LED總銷售額的90%。同時從產品和企業結構來看國內也有較大改善,SMD和大功率LED封裝增長較快。2009年,我國半導體照明應用產值達到600億元。盡管麵對金融危機,我國半導體照明產業2009年仍呈現逆勢上揚的發展趨勢,產業規模增加到827億元,增加近20%,預計2010年將達到1000億元。
3.產業發展環境日趨完善。從科技部2003年啟動半導體照明工程和2009年開展“十城萬盞”gongcheng,daojinqifagaiweidengliubuweilianhechutaichanyefazhanzhidaoyijian,yijihouweijishidaiguojiatichudepeiyuzhanlvexingxinxingchanye,doubiaomingzhengfuzhengzaijijituidongwoguobandaotizhaomingchanyedefazhan。zaizhengfuzhengcedeyindaohefuchixia,suizheqijianxingnengdetigaohejienengxiaoguodetixian,woguobandaotizhaomingchanyejiangjinrukuaisufazhandeshangshengqi,shichangqianlijuda,jiangqudongchanyeshengji。weilecujinjishujichengchuangxin,jiasuchengguochanyehua,jiaqiangchanxueyanhezuo,guojiabandaotizhaominggongchengyanfajichanyelianmeng(以下簡稱聯盟)通過建立產業研發基金、組織奧運重大示範工程、舉辦創新大賽、標準協調推進、建jian立li專zhuan利li池chi等deng工gong作zuo,搭da建jian了le產chan學xue研yan合he作zuo平ping台tai,提ti高gao了le技ji術shu創chuang新xin的de效xiao率lv與yu水shui平ping,促cu進jin了le重zhong大da項xiang目mu的de實shi施shi。聯lian盟meng標biao準zhun協xie調tiao推tui進jin工gong作zuo成cheng效xiao顯xian著zhu,8項國家標準和9項行業標準已正式發布,為支撐“十城萬盞”試點工作,聯盟目前已完成LED道路照明產品、隧道燈、以及道路和隧道照明產品監督檢驗及安裝驗收實施細則、寒地LED道路照明產品技術規範等5項推薦性技術規範,同時正在編製室內筒燈、射she燈deng技ji術shu規gui範fan等deng。另ling外wai,聯lian盟meng已yi聯lian合he國guo家jia級ji檢jian測ce機ji構gou,定ding期qi發fa布bu產chan品pin檢jian測ce數shu據ju,為wei地di方fang合he理li地di設she定ding示shi範fan應ying用yong產chan品pin的de性xing能neng指zhi標biao提ti供gong了le科ke學xue參can考kao,並bing正zheng在zai為wei下xia一yi步bu發fa布bu向xiang地di方fang推tui薦jian的de、有節能效果的定型產品的目錄做前期工作。聯盟還通過技術標準化、biaozhunzhuanlihuagongzuo,yanjiuzhidingguojiabandaotizhaomingzhuanlizhanlve,yanjiubushuzhuanliwangluo,tansuozhuanlichiyunxingfangshi,weixiangguanbumentigongjuecezhicheng。lianmengdegongzuotuozhanleguoneibandaotizhaomingfazhanshiye,yinqileguojishehuidegaoduguanzhu,duiguoneichanyefazhanchanshenglezhongyaoyingxiang。
通過國家半導體照明工程的實施,我國半導體照明產業已經在國際上確立了重要的地位,特別是“十城萬盞”所展示的“通過應用促進科技創新、發揮科技支撐經濟發展的作用、促進節能減排工作”的de理li念nian,在zai國guo內nei外wai都dou產chan生sheng了le巨ju大da而er深shen遠yuan的de影ying響xiang。另ling外wai,我wo國guo是shi半ban導dao體ti照zhao明ming關guan鍵jian原yuan材cai料liao資zi源yuan大da國guo,能neng夠gou保bao障zhang產chan業ye的de可ke持chi續xu發fa展zhan。半ban導dao體ti照zhao明ming產chan業ye投tou資zi強qiang度du與yu風feng險xian遠yuan低di於yu微wei電dian子zi產chan業ye,具ju有you技ji術shu勞lao動dong雙shuang密mi集ji型xing的de特te點dian,適shi合he中zhong國guo國guo情qing,能neng夠gou大da規gui模mo帶dai動dong就jiu業ye。
三、發展中的問題與建議
目前,我國半導體照明技術與產業水平與國外相比,尚存在一定差距,還麵臨一些亟待解決的問題。
shouxianshiyanfatourubuzuqieliliangfensan,yingyongjishuxitongjichengchuangxinbugou,hexinzhuangbeiyilaijinkou,queshaoguojiagonggongyanfapingtaiyuqiyegongchengjishuzhongxin。woguowaiyancailiaodehexinjishuyanjiurengchuyuruoshi,bandaotizhaomingdezhuliujishuzhuanliduoweifadaguojiasuokongzhi,qiyefazhanmianlindezhuanlifengxianriyijiada。guoneidechanyeguanjianjishuzhuyaolaiyuanyuhaiwai,zaochengqiyejianjishudechayixingbuda,yingxiangleguoneiqiyejishujingzhengyoushidexingcheng。hexinzhuangbeiMOCVD(化學氣相沉積設備)高度依賴進口,難以支撐外延核心技術、工(gong)藝(yi)的(de)持(chi)續(xu)創(chuang)新(xin)和(he)規(gui)模(mo)化(hua)生(sheng)產(chan)。研(yan)發(fa)投(tou)入(ru)不(bu)足(zu)且(qie)分(fen)散(san),缺(que)乏(fa)支(zhi)持(chi)基(ji)礎(chu)理(li)論(lun)研(yan)究(jiu)的(de)長(chang)效(xiao)機(ji)製(zhi),缺(que)乏(fa)共(gong)性(xing)技(ji)術(shu)研(yan)發(fa)平(ping)台(tai),關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)研(yan)發(fa)沒(mei)有(you)形(xing)成(cheng)合(he)力(li),特(te)別(bie)是(shi)企(qi)業(ye)的(de)工(gong)程(cheng)技(ji)術(shu)中(zhong)心(xin)缺(que)位(wei)。
其次是產業鏈發展不均衡,產業整體水平較低,低水平盲目擴張現象嚴重。我國半導體照明產業雖然先後實現了自主生產LED器件、芯片和外延材料,但自產的LED外延、芯片仍以中、低檔為主,產業化規模偏小,80%以上的功率型LED芯片、器件還是依賴進口。由於技術進步速度加快,大規模應用市場正在形成,所以急需上、中(zhong)遊(you)規(gui)模(mo)化(hua)生(sheng)產(chan)能(neng)力(li)的(de)擴(kuo)大(da)和(he)產(chan)品(pin)性(xing)能(neng)的(de)提(ti)高(gao)。目(mu)前(qian)雖(sui)然(ran)民(min)間(jian)資(zi)本(ben)介(jie)入(ru)較(jiao)快(kuai),但(dan)與(yu)國(guo)外(wai)相(xiang)比(bi)企(qi)業(ye)規(gui)模(mo)較(jiao)小(xiao),形(xing)不(bu)成(cheng)競(jing)爭(zheng)優(you)勢(shi)和(he)品(pin)牌(pai),並(bing)且(qie)技(ji)術(shu)創(chuang)新(xin)能(neng)力(li)與(yu)承(cheng)擔(dan)風(feng)險(xian)能(neng)力(li)都(dou)遠(yuan)遠(yuan)不(bu)夠(gou),因(yin)此(ci)高(gao)端(duan)外(wai)延(yan)、芯(xin)片(pian)市(shi)場(chang)仍(reng)然(ran)被(bei)國(guo)際(ji)幾(ji)大(da)巨(ju)頭(tou)壟(long)斷(duan)。下(xia)遊(you)門(men)檻(kan)低(di),企(qi)業(ye)數(shu)量(liang)眾(zhong)多(duo),產(chan)業(ye)集(ji)中(zhong)度(du)低(di),不(bu)利(li)於(yu)形(xing)成(cheng)競(jing)爭(zheng)優(you)勢(shi)和(he)品(pin)牌(pai)。而(er)目(mu)前(qian)我(wo)國(guo)大(da)部(bu)分(fen)傳(chuan)統(tong)照(zhao)明(ming)企(qi)業(ye)對(dui)半(ban)導(dao)體(ti)照(zhao)明(ming)產(chan)業(ye)還(hai)處(chu)在(zai)謹(jin)慎(shen)進(jin)入(ru)的(de)觀(guan)望(wang)期(qi)。特(te)別(bie)值(zhi)得(de)注(zhu)意(yi)的(de)是(shi),地(di)方(fang)低(di)水(shui)平(ping)盲(mang)目(mu)投(tou)資(zi)現(xian)象(xiang)嚴(yan)重(zhong),導(dao)致(zhi)產(chan)業(ye)過(guo)度(du)競(jing)爭(zheng),集(ji)中(zhong)度(du)低(di),技(ji)術(shu)支(zhi)撐(cheng)不(bu)夠(gou),產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)良(liang)莠(you)不(bu)齊(qi),市(shi)場(chang)混(hun)亂(luan),不(bu)利(li)於(yu)產(chan)業(ye)健(jian)康(kang)發(fa)展(zhan)。
再(zai)次(ci)是(shi)標(biao)準(zhun)與(yu)檢(jian)測(ce)體(ti)係(xi)不(bu)完(wan)善(shan),產(chan)品(pin)良(liang)莠(you)不(bu)齊(qi),嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)消(xiao)費(fei)者(zhe)信(xin)心(xin)。由(you)於(yu)半(ban)導(dao)體(ti)照(zhao)明(ming)技(ji)術(shu)發(fa)展(zhan)快(kuai),涉(she)及(ji)行(xing)業(ye)多(duo),處(chu)在(zai)多(duo)學(xue)科(ke)交(jiao)叉(cha)的(de)產(chan)業(ye)邊(bian)緣(yuan)地(di)帶(dai),在(zai)檢(jian)測(ce)設(she)備(bei)、檢(jian)測(ce)方(fang)法(fa)的(de)研(yan)發(fa)等(deng)方(fang)麵(mian)沒(mei)有(you)足(zu)夠(gou)的(de)投(tou)入(ru),目(mu)前(qian)半(ban)導(dao)體(ti)照(zhao)明(ming)的(de)標(biao)準(zhun)與(yu)檢(jian)測(ce)體(ti)係(xi)建(jian)立(li)相(xiang)對(dui)滯(zhi)後(hou)於(yu)市(shi)場(chang)應(ying)用(yong)產(chan)品(pin)的(de)發(fa)展(zhan),各(ge)檢(jian)測(ce)機(ji)構(gou)間(jian)還(hai)沒(mei)有(you)形(xing)成(cheng)統(tong)一(yi)的(de)檢(jian)測(ce)標(biao)準(zhun)和(he)方(fang)法(fa),不(bu)利(li)於(yu)市(shi)場(chang)產(chan)品(pin)的(de)應(ying)用(yong)與(yu)選(xuan)擇(ze)。部(bu)分(fen)企(qi)業(ye)對(dui)檢(jian)測(ce)認(ren)證(zheng)的(de)認(ren)識(shi)不(bu)夠(gou),產(chan)品(pin)在(zai)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)壽(shou)命(ming)方(fang)麵(mian)存(cun)在(zai)問(wen)題(ti),質(zhi)量(liang)不(bu)穩(wen)定(ding),很(hen)多(duo)未(wei)成(cheng)熟(shu)產(chan)品(pin)進(jin)入(ru)市(shi)場(chang),將(jiang)損(sun)害(hai)消(xiao)費(fei)者(zhe)的(de)利(li)益(yi)和(he)行(xing)業(ye)的(de)形(xing)象(xiang),為(wei)產(chan)品(pin)的(de)推(tui)廣(guang)帶(dai)來(lai)隱(yin)患(huan)。而(er)地(di)方(fang)政(zheng)府(fu)急(ji)於(yu)發(fa)展(zhan)地(di)方(fang)企(qi)業(ye),以(yi)示(shi)範(fan)為(wei)由(you),盲(mang)目(mu)采(cai)購(gou)LED應ying用yong產chan品pin,重zhong現xian當dang年nian節jie能neng熒ying光guang燈deng省sheng電dian不bu省sheng錢qian的de被bei動dong局ju麵mian,這zhe些xie問wen題ti將jiang會hui嚴yan重zhong影ying響xiang產chan業ye的de健jian康kang發fa展zhan。如ru何he實shi現xian標biao準zhun檢jian測ce體ti係xi的de完wan備bei和he提ti高gao產chan品pin性xing價jia比bi是shi目mu前qian我wo國guo半ban導dao體ti照zhao明ming產chan業ye破po局ju前qian麵mian臨lin的de主zhu要yao挑tiao戰zhan。
因此,“十二五”將是我國半導體照明技術創新與產業發展的關鍵時期,建議重點做好三項工作,一是加強係統集成應用,開發高可靠、低成本的規格化、標準化普通照明產品,拉動芯片的國產化,並培育普通照明應用市場;二是解決裝備和關鍵配套材料的國產化,降低成本;三是進行前瞻性部署,探索新型技術路線,突破白光LED核心專利。專家預測,到2015年,產業規模將達到5000億元人民幣,芯片國產化率可達到70%,實現年節約用電1000億度,年節約標準煤4000萬噸,減少CO2、SO2、NOX、粉塵排放1億噸。
針對我國半導體照明產業的發展,提出具體對策建議如下:
1. 以應用促發展,激發企業技術創新,通過製定針對節能、環(huan)保(bao)產(chan)品(pin)的(de)產(chan)業(ye)政(zheng)策(ce)和(he)可(ke)實(shi)施(shi)的(de)細(xi)則(ze),引(yin)導(dao)企(qi)業(ye)加(jia)大(da)研(yan)發(fa)和(he)擴(kuo)大(da)產(chan)業(ye)的(de)投(tou)入(ru)規(gui)模(mo)。在(zai)產(chan)業(ye)的(de)成(cheng)長(chang)初(chu)期(qi),政(zheng)府(fu)引(yin)導(dao)下(xia)以(yi)市(shi)場(chang)為(wei)導(dao)向(xiang)的(de)技(ji)術(shu)係(xi)統(tong)集(ji)成(cheng)創(chuang)新(xin)與(yu)內(nei)部(bu)市(shi)場(chang)的(de)開(kai)放(fang)培(pei)育(yu),是(shi)目(mu)前(qian)我(wo)國(guo)企(qi)業(ye)參(can)與(yu)國(guo)際(ji)競(jing)爭(zheng)的(de)重(zhong)要(yao)保(bao)障(zhang)。圍(wei)繞(rao)節(jie)能(neng)產(chan)品(pin)開(kai)發(fa)與(yu)示(shi)範(fan)應(ying)用(yong),組(zu)織(zhi)聯(lian)合(he)技(ji)術(shu)攻(gong)關(guan),通(tong)過(guo)製(zhi)訂(ding)產(chan)品(pin)檢(jian)測(ce)方(fang)法(fa)與(yu)流(liu)程(cheng),公(gong)開(kai)產(chan)品(pin)性(xing)能(neng)信(xin)息(xi)(目錄)等deng手shou段duan,確que保bao節jie能neng應ying用yong產chan品pin的de示shi範fan帶dai動dong與yu集ji成cheng創chuang新xin效xiao應ying,並bing開kai展zhan前qian瞻zhan性xing的de應ying用yong創chuang新xin。借jie鑒jian目mu前qian其qi它ta行xing業ye節jie能neng改gai造zao廣guang泛fan使shi用yong的de運yun營ying模mo式shi,引yin入ru新xin的de運yun行xing機ji製zhi,如ru合he同tong能neng源yuan管guan理li組zu織zhi模mo式shi。同tong時shi,也ye要yao大da力li支zhi持chi為wei開kai創chuang新xin客ke戶hu、新市場而開展的技術創新工作。為產業部門綠色照明工程提供技術支撐,實現節能減排的目標。
2. 對於半導體照明中應用目標非常明確、競爭激烈的產業化共性技術,需要積極探索新的項目組織與管理的體製與機製。圍繞企業為主體,市場為導向,上下遊、產學研實質性的合作,以攻克市場急需的產業化共性關鍵技術為目標,逐步形成具有可合作性、可轉移性、利益可共享性的高效合作開發平台及具有法律合同規範和獎懲機製的技術轉移和利益共享的企業化管理模式,特別是與此適應的評審、撥款等管理機製。通過正在進行的國家創新平台與產業聯盟研發基金的互動機製,共同投入、利益共享,探索建設開放的、支撐產業發展的產學研合作平台,實現創新體係的完善和可持續發展。
3. 加大基礎科學研究,建立可持續性的長效機製與創新的環境與氛圍。以GaN為代表的第三代半導體材料是整個新世紀都在發展中的材料,需要緊緊跟蹤GaN材料與器件的研究,不斷實現核心技術突破,取得核心專利。以企業化運作模式,通過裝備、工藝、yonghuxiangjiehedeyanzhiyugongyehuayanzheng,shixianzhongdazhuangbeiguochanhua。zhongshiziyuandekechixufazhanwenti。muqianjienenghuanbaoshiquanqiufazhandedaqushi,bandaotizhaomingchanyeshoudaoquanshijieguanzhu。weilaibandaotizhaomingchanyededaguimofazhan,ziyuandeheliliyonghehuishouwentizhiguanzhongyao,yexuyaokaifaxindejishu,xunzhaotidaixingziyuan。
4. 為(wei)準(zhun)確(que)把(ba)握(wo)技(ji)術(shu)發(fa)展(zhan)方(fang)向(xiang),引(yin)導(dao)產(chan)業(ye)健(jian)康(kang)發(fa)展(zhan),需(xu)要(yao)實(shi)事(shi)求(qiu)是(shi)地(di)進(jin)行(xing)技(ji)術(shu)經(jing)濟(ji)評(ping)估(gu)與(yu)戰(zhan)略(lve)研(yan)究(jiu)。需(xu)要(yao)深(shen)入(ru)了(le)解(jie)中(zhong)國(guo)的(de)科(ke)研(yan)實(shi)力(li),並(bing)長(chang)期(qi)積(ji)累(lei)工(gong)業(ye)的(de)基(ji)礎(chu)數(shu)據(ju),在(zai)目(mu)前(qian)市(shi)場(chang)驅(qu)動(dong)為(wei)主(zhu)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),製(zhi)訂(ding)培(pei)育(yu)新(xin)興(xing)產(chan)業(ye)的(de)戰(zhan)略(lve)方(fang)針(zhen)、政策、策略。建議通過聯盟開展技術、專利、shichangjichanyeyanjiugongzuo,jiakuaibiaozhunyanjiuyuzhidinggongzuo,tansuotongguoshelijishubiaozhunshixianjishutuweidebiaozhunlingxianchuangxinmoshi,tansuotongguozhuanlichidejianli,kaizhanzhuanlizhanlvedeyanjiuyubushu。kaizhanbutongcengmianchuangxinfangfayurencaipeixungongzuo,jixutongguochuangxindajiangsai、ASSIT標準組織、世行照亮非洲等活動,開辟更廣泛、深入的國際合作與交流。進一步發揮各地方與各部門作用,統籌項目、人(ren)才(cai)與(yu)產(chan)業(ye)化(hua)基(ji)地(di)建(jian)設(she)。強(qiang)化(hua)項(xiang)目(mu)實(shi)施(shi)與(yu)能(neng)力(li)建(jian)設(she)的(de)有(you)機(ji)銜(xian)接(jie),引(yin)導(dao)地(di)方(fang)發(fa)展(zhan)與(yu)國(guo)家(jia)目(mu)標(biao)的(de)有(you)機(ji)銜(xian)接(jie)。加(jia)強(qiang)基(ji)地(di)的(de)管(guan)理(li),製(zhi)訂(ding)相(xiang)應(ying)的(de)辦(ban)法(fa)。引(yin)導(dao)地(di)方(fang)從(cong)盲(mang)目(mu)的(de)項(xiang)目(mu)支(zhi)持(chi),轉(zhuan)向(xiang)注(zhu)重(zhong)產(chan)業(ye)發(fa)展(zhan)規(gui)劃(hua)、公共服務平台建設、應用示範與推廣等創新環境和產業發展環境建設。
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