淘汰白熾燈讓出5000億市場 LED大規(guī)模推廣之路仍很漫長
1879年，愛迪生發(fā)明了白熾燈，這標(biāo)志著人類從火光照明進入電氣照明時代。從白熾燈的產(chǎn)生至今已經(jīng)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(jì)30年代，荷蘭科學(xué)家開發(fā)出第一支熒光燈，在此基礎(chǔ)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(lǐng)了市場，白熾燈從此進入逐步淘汰階段。20世紀(jì)40年代以來，科學(xué)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(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
20世紀(jì)60年代，美國惠普公司首次量產(chǎn)紅光LED產(chǎn)品。經(jīng)過近半個世紀(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、反應(yīng)快、體積小、色彩豐富、可動態(tài)控制等優(yōu)點，越來越廣泛應(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，開啟了照明新時代。
LED技術(shù)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(dāng)可觀。在當(dāng)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(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劃，出臺示范應(yīng)用與推廣的政策，重視并積極推動檢測與標(biāo)準(zhǔn)化進程，搶占行業(yè)主導(dǎo)權(quán)等。
2010年日本經(jīng)濟產(chǎn)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(chǎn)品市場占有率達到50%，到2020年LED照明產(chǎn)品市場占有率達到100%。韓國政府將太陽能、半導(dǎo)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(chǎn)品替代率達到30%，到2015年半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)進入世界前三強。美國把半導(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。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)分布來看，半導(dǎo)體照明產(chǎn)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(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個環(huán)節(jié)。
其中技術(shù)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(yīng)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(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，而我國大陸，由于市場前景巨大，目前已經(jīng)成為全球產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的熱點地區(qū)。
2000年以來，半導(dǎo)體照明技術(shù)進入快速發(fā)展時期。2011年白光LED發(fā)光效率已經(jīng)超過130lm/W，每年提升10 lm/W，預(yù)計2015年產(chǎn)業(yè)化高效將達到150 lm/W左右。同時隨著技術(shù)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(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(dǎo)體照明產(chǎn)品，2050年的照明用電量預(yù)計將維持2005年的水平，而且對GDP貢獻率將上升到1.63％。半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)作為重要的新型產(chǎn)業(yè)，不僅帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，創(chuàng)造了新的市場需求，同時它的普及應(yīng)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(yù)測，2015年如果我國半導(dǎo)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(dāng)于4個三峽工程的年總發(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，對社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。
國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈雛形初具
我國高度重視半導(dǎo)體照明的技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，出臺了一系列相關(guān)政策和計劃，并將半導(dǎo)體照明列入我國七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)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(dǎo)體照明技術(shù)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(dǎo)體照明節(jié)能產(chǎn)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(dǎo)體照明產(chǎn)品應(yīng)用示范工程。2011年國家發(fā)布淘汰白熾燈路線圖。國務(wù)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(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、機場等領(lǐng)域的應(yīng)用。2012年6月18日，中共中央政治局常委、國務(wù)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(dǎo)體照明研發(fā)中心視察，突顯了國家領(lǐng)導(dǎo)對半導(dǎo)體照明的重視。
目前，中國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了相對較大的產(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，隨著國際相關(guān)產(chǎn)業(yè)向國內(nèi)的轉(zhuǎn)移、國內(nèi)產(chǎn)業(yè)投資的迅速增長以及產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平的快速提升，我國半導(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)國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(CSA)統(tǒng)計，2011年我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)規(guī)模已達到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。“十一五”期間，我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)年均增長率接近35%，預(yù)計“十二五”期間，產(chǎn)業(yè)年均增長率將超過30%，2015年產(chǎn)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(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)與國際水平差距逐步縮小。2011年LED芯片國產(chǎn)化率達到68%，產(chǎn)業(yè)化的功率型LED光效達到120 lm/W；具有自主知識產(chǎn)權(quán)的Si硅襯底功率型LED光效超過100 lm/W；深紫外半導(dǎo)體照明器件的研發(fā)也處于國際水平。
在談到我國半導(dǎo)體照明與國外的差距時，國際半導(dǎo)體照明聯(lián)盟主席兼國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長吳玲女士說：我國半導(dǎo)體技術(shù)與國外的差距是二三十年，但是半導(dǎo)體照明與國外的差距不過是兩三年。荷蘭Delft大學(xué)教授、DIMES“固體照明系統(tǒng)集成及可靠性中心”主任張國旗認(rèn)為，中國半導(dǎo)體照明市場潛力巨大，產(chǎn)業(yè)有一定基礎(chǔ)，具備跨越式發(fā)展成為產(chǎn)業(yè)強國的機會。
5000億規(guī)模仍需研發(fā)支撐
但是我們也應(yīng)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(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(jīng)費，而跨國公司每年研發(fā)投入達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(shù)研發(fā)平臺，二是對產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的研究與導(dǎo)向，三是促進技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)化。在標(biāo)準(zhǔn)制定方面，我國已制定并公布了12項國標(biāo)和10項行標(biāo)，同時國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟CSA牽頭制定了10項應(yīng)用產(chǎn)品測試方法和技術(shù)規(guī)范。
目前，我國在通用照明領(lǐng)域LED照明已經(jīng)有了較多應(yīng)用，如隧道照明、路面照明、機場照明及地下照明等，也涌現(xiàn)了一批具有示范意義的應(yīng)用項目，如人民大會堂半導(dǎo)體照明節(jié)能改造項目、西藏布達拉宮半導(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(guān)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(shù)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(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品。
(二)目前半導(dǎo)體照明產(chǎn)品的檢測方法及標(biāo)準(zhǔn)制定相對滯后，遠遠趕不上技術(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上的占有率還比較大，導(dǎo)致人們對LED照明產(chǎn)品產(chǎn)生不好的認(rèn)識。
(三)產(chǎn)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(chǎn)業(yè)的長遠有序發(fā)展。
(四)社會上部分領(lǐng)域節(jié)能意識還不強，對半導(dǎo)體照明帶來的節(jié)能效果認(rèn)知還不到位。
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