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  • 新闻名称: 市场法规促全球LED照明向高端演进
  • 发布时间: 2009-12-02
  • Views : 240

“20097月奥巴马在白宫接见了美国8LED企业的CEO,指出能够节省大量能源的LED照明技术以及新兴产品的出现令人对未来感到振奋。目前美国的电力有22%是用于照明,而LED照明的推广将可望将此比例降低60%南昌大学教授江风益在接受《中国电子报》记者采访时表示。能源危机以及节能环保意识的抬头,使全球LED照明市场持续增长。由于LED产业集技术和资金密集于一体,欧盟、美国、日本、韩国以及中国台湾地区等都在不断加大投入,引导科研机构与企业重点研发LED高端技术与新产品,抢占LED照明行业的技术制高点。

  LED与传统照明逐步合二为一

  各国政府积极制定环保法规,禁止使用白炽灯。传统照明巨头引入LED新光源,加速形成新商业模式。

  由于全球照明用电量高居全年总用电量20%,其中多达90%的电能被转换成热能消耗,非常不具经济效益,在环保、节能的考虑下,LED照明已快速成为颇受关注的技术和产业。同时,各国政府积极制定环保法规,在市场与法规双重利益刺激下,全球LED产业规模呈快速增长之势。

  LED照明的优势不言而喻。LED灯的发光效率很高,寿命很长,它的发光效率能达到日光灯的2.5倍、白炽灯的13倍。白炽灯的发光效率是很低的,只有5%的电能转化为光能,95%的电能都变成热浪费了。日光灯相对白炽灯要好一些,有20%25%的电能转化为光能,但也有75%80%的电能被浪费。所以从能源的利用效率角度来看,这两种光源的利用效率都很低。因此,LED照明产生的效益显而易见。澳大利亚于2007年在世界上第一个出台了禁止使用白炽灯法规,欧盟也于20093月通过了有关淘汰白炽灯的法规。因此,国际上两大传统照明公司欧司朗和飞利浦最近几年加快了在LED照明领域的布局。他们的进入促进了LED照明市场的快速发展,同时也加快了LED技术进步的步伐。

  随着LED产业在照明领域的快速发展,传统照明巨头希望通过引入新光源的设计而使照明产品更富创新性。因此,LED照明和传统照明两个领域正逐步合二为一,加速形成一种新的照明商业模式,这非常有利于LED照明的迅速推广使用。

  全球半导体照明研究计划及进展情况

  日本:21世纪照明计划

  1998年,由通产省资助、新能源产业技术综合开发机构(NEDO)和金属研究开发中心(JRCM)负责执行的“21世纪照明计划正式启动,参与机构包括4所大学、13家公司和1个协会。整个计划的财政预算为60亿日元。日本已完成该计划的第一期目标,目前正实施第二期计划,目标是到2010年,发光二极管的发光效率达到120流明/(lm/w)。该计划关注的核心在于高质量材料的生长、高功率管芯的制备和高效率白光荧光粉的获得等,开展研究的项目包括氮化镓基化合物半导体发光机理的基础研究、改进用于紫外发光二极管外延生长的方法、研究用于同质外延生长的大面积衬底、开发由紫外发光二极管激励产生白光的荧光粉,并生产出使用白光发光二极管照明的光源。

  美国:下一代照明计划

  美国能源部于2000年开始启动国家半导体照明研究计划,即下一代照明计划”(NGLI),总共将投资5亿美元支持计划的实施。该计划已被列入美国能源法案,由国防高级研究计划局(DARPA)和光电产业发展协会(OIDA)负责执行,共有13个国家重点实验室、公司和大学参加。重点研究方向是:发光二极管成本的降低和转换效率的提升、氮化镓(GaN)材料的固体物理学问题、金属有机化学气相沉积(MOCVD)相关工艺、低缺陷密度衬底和器件结构的优化等。随后,美国能源部制定了《固态照明研究与发展计划》,该计划为半导体照明确定了无机发光二极管和有机发光二极管(OLED)两个方向,已进行了多次修订。美国能源部还于20074月发布了《固态照明商业化支持五年计划》草案,它为产品的商业化活动也提供了一个基本框架。

  欧盟:半导体照明计划

  欧盟于20007月实施了彩虹计划,以推广白光发光二极管的应用。该计划由欧盟设立的执行研究总署(ECCR)负责组织,委托6个大公司、2所大学执行,研究内容之一是发展氮化镓基照明光源。彩虹计划20037月结束,该计划推动了欧洲高亮度户外照明市场的增长。200410月,欧盟正式启动了用于信息通信技术与照明设备的高亮度有机发光二极管项目(OLLA),该项目的经费大约为2000万欧元,由欧盟第六框架计划(FP6)中的信息社会计划(IST)提供。项目由来自8个欧盟成员国的6所大学、8个研究所和10个公司共同完成。

  韩国:氮化镓基LED开发计划

  2000年,韩国政府制定了氮化镓半导体开发计划,并成立光产业振兴会(KAPID)负责计划的组织与实施,其中涉及半导体照明的研究项目包括以氮化镓为材料的白光发光二极管等。韩国的固态照明计划已得到政府批准,2004年~2008年政府投入1亿美元,企业提供30%的配套资金,该计划的目标是2008年发光效率达到80流明/瓦。

  英国:用于照明的LED计划

  英国商业、企业和改革部(DBERR)(原贸易工业部)20077月启动了用于有效照明解决方案的新型发光二极管计划(NoveLELS),目标是开发新型氮化镓芯片技术,将发光二极管光源商业化。该计划获得英国商业、企业和改革部330万英磅的资助,而英国政府及技术战略委员会为其提供超过170万英磅的资助。

  中国台湾:照明光源开发计划

  中国台湾地区也在组织实施新世纪照明光源开发计划,研究内容主要分为外延生长和芯片加工、封装及应用产品的可行性评价、信息平台和测试平台建设。一些光电企业经过多年研发投入和产业发展,在器件工艺和封装以及材料外延方面已拥有若干自主知识产权。

  先进国家重视标准和检测

  ·尽管各国技术具有不同特点,但都利用专利手段保护其核心技术,并在世界范围内布置了严密的专利网。

  ·先进国家和地区无一不把标准和检测放到重要地位,以规范市场,加快半导体照明产品的推广和应用。

  近年来,世界半导体照明产业蓬勃发展,主要发达国家和地区都制定了LED发展计划,在政府推动和市场需求的双重作用下,全球半导体照明产业已形成美国、欧洲、亚洲三足鼎立的产业分布与竞争格局,其中亚洲以日本、韩国、中国为主。其中,美国和日本在上游外延生长和芯片制备领域处于世界领先地位。中国台湾地区在上游芯片和中游封装的实力也不容小觑。在欧洲,传统照明巨头飞利浦、欧司朗等均强势进入半导体照明产业。尽管各国技术具有不同特点,但都利用专利手段保护其核心技术,并在世界范围内布置了严密的专利网。

  在市场应用方面,由于全球节能减排的呼声越来越高,不仅仅是上述几个半导体照明产业发达的国家和地区,世界其他各国对LED产品的需求都越来越大。从近几年世界最大的照明展德国法兰克福展中可以看出,LED已经占据了展会中绝对优势的地位,各种LED新品层出不穷,LED替代白炽灯等传统光源的观点越来越被认同,而且LED很可能会打破传统照明方式,改变人们使用光源的习惯。然而,也应该看到,美、日、德等国家仍然在半导体照明产业中的高附加值领域占据着主导地位。

值得注意的是,这些先进国家和地区无一不把标准和检测放到重要地位,以规范市场、加快半导体照明产品的推广和应用。美国在这方面投入了大量的人力物力,不仅以美国国家标准与技术研究院(NIST)为首,对半导体照明检测技术展开了深入研究,而且多个组织和机构也分别或联合出台了12LED相关标准,另有十余项正在研究制定过程中,其中北美照明学会(IESNA)发布的LM-79LM-80等技术规范,在全球范围内有着广泛而深入的影响力。德国则秉承着一贯严谨的作风,由德国物理技术研究院(PTB)带领国内产业界斥巨资进行着检测技术和标准化的研究。更重要的是,美国和德国等都利用自己的技术优势和在国际化组织中的影响力,争取半导体照明领域的国际标准话语权。在国际照明委员会(CIE)和国际电工委员会(IEC)等组织中,美国、欧洲和亚洲争取标准制定权的竞争已经相当激烈。

  全球LED产值将保持每年25%以上增速

  ·各个国家和地区积极实施半导体照明发展计划,将半导体照明产业上升至国家战略高度进行系统部署。

  ·全球已经初步形成以亚洲、北美、欧洲三大区域为中心的LED产业分布和竞争格局。

  近几年,半导体照明产业发展迅速,将逐步进入通用照明领域,因此美国、欧洲和亚洲各个国家和地区纷纷积极实施半导体照明发展计划,甚至将半导体照明产业上升至国家战略高度进行系统部署,如美国半导体照明国家研究项目固态照明(SSL)研究和发展计划,欧洲彩虹计划,日本“21世纪照明计划,韩国光电子产业分支-GaN半导体发光计划。全球初步形成以亚洲、北美、欧洲三大区域为中心的LED产业分布和竞争格局。

  技术水平方面,日本日亚(Nichia)和丰田合成(ToyodaGosei)、美国科锐(Cree)、飞利浦流明(Lumileds)、德国欧司朗(Orsam)、韩国首尔半导体(Seoul semiconductor)等国际厂商代表了全球LED的最高水平,引领半导体照明产品产业的发展。目前,功率白光LED器件光效商业化水平最高为Cree132lm/W。根据美国、日本、韩国等的半导体照明发展路线图判断,到2015LED的光效将全面达到150lm/W以上,LED取代白炽灯、荧光灯等传统光源的趋势已经成为业界共识。就目前全球最高的研发水平而言,Cree20102月宣布其实验室数据已达到208lm/W,这是一个具有里程碑意义的记录。

  市场应用方面,据DigiTimes近期发布的一份研究报告,受益于LED电视兴起和LED照明逐渐取代传统照明技术的影响,2010LED产值同比2009年增长了55.6%,全球LED产值将保持每年25%以上的增长。

  半导体照明产品在日本市场的销售增长率一直遥遥领先于其他国家,日本NEC、夏普、东芝、松下、日立等大型照明厂商陆续推出了低价位的半导体照明产品,目前在日本很多电子用品商店都能见到各式各样的LED灯泡。根据GKF日本调查显示,200912月份日本国内市场LED灯泡的内销数量约为7月份的33倍,并预计今后12年内将保持100亿日元以上的规模增长速度。

  美国市场准入方面十分严格,能源之星标准、UL等认证费用高昂和繁琐,外加受2008年金融危机影响,LED照明市场在美国市场尚未真正启动。根据美国固态照明LED发展路线图计划,LED照明将在2012年开始进入荧光灯照明市场,分别在2012年和2020年将大量取代白炽灯和荧光灯。