
LED灯管。

LED头灯。

作为继明火和白炽灯之后的第三次照明革命,半导体照明(LED)成为21世纪最具发展前景的高技术领域之一。
中国科技部国家半导体照明办主任吴玲介绍,半导体LED作为节能丶环保的主要技术,已纳入国家中长期科技发展规划与“十一五”国家“863”高新技术产业化重大项目并给予大力支持。
LED产业初具规模
半导体照明正在引发世界范围内照明光源的一场革命。作为新型高效固体光源,半导体照明具有长寿命丶节能环保丶色彩丰富丶微型化等优点,将成为人类照明史上的又一次飞跃。近年日本“21世纪光计划”丶美国“下一代照明计划”丶欧盟“彩虹计划”丶韩国“GaN半导体发光计划”等政府计划纷纷出台。
面对半导体照明的巨大商机和发展前景,世界各国纷纷加紧立法,鼓励使用节能型光源。欧盟丶加拿大丶澳大利亚和美国等分别将从2009年丶2010年和2020年开始禁用白炽灯泡。有关数据显示,2008年全球LED的市场将从2004年的125亿美元提高到500亿美元。
中国是世界照明光源和灯具生产第一大国,2006年行业销售1600亿元人民币,但主要是中低端产品,仅占世界市场18%,大而不强。发展半导体照明,提升产业国际竞争力意义重大。为此,中国于2003年10月启动国家半导体照明工程,成立国家半导体照明工程管理办公室,通过政策指导及鼓励措施,推动中国LED产业和照明工业的发展。
目前,中国LED产品技术创新与应用开发能力逐渐提高,器件可靠性研究位置愈发突出,测试方法与标准也渐行渐近,所有这一切均标志着中国LED产业已经进入了一个崭新的发展阶段。经过30多年的发展,中国LED产业已初步形成了包括外延片的生产丶芯片的制备和封装,以及LED产品应用在内的较为完整的产业链。
吴玲介绍说,“根据科技部“十一五”863计划,国家在新材料技术领域“半导体照明工程”项目总投入经费3.5亿元(人民币,下同)。从总体情况看,项目开局良好,整体进展顺利,部分课题提前完成阶段性目标。100流明/瓦LED制造技术提前完成阶段性指标,企业效益明显提高,已具备可持续技术创新的能力。截至2007年11月,项目承担单位已申请专利241项,其中申请发明专利152项,申请外国专利17项,带动产业投资近20亿元。”
据统计,2007年,中国LED显示屏的市场规模达到了72亿元,较2006年的50亿元增长了44%。2007年中国LED芯片产值达到15亿元,较2006年的10.5亿元增长43%;2007年中国LED封装产值达到168亿元,较2006年的148亿元增长15%。LED产量则由2006年的660亿只增加24%,达到820亿只,其中高亮度LED产值达到120亿元,占LED总销售额的71%。2007年中国应用产品产值已经超过300亿元,已成为LED全彩显示屏丶太阳能LED景观照明灯应用产品世界最大的生产和出口国,新兴的半导体照明产业正在形成。
争夺LED产业的制高点
高技术产业的竞争就是标准的竞争。由于LED相关的专利权极多,拥有专利权的厂商容易在市场上造成垄断局面,并让其他厂商必须回避与其相关的关键技术,因而丧失市场先机。故研发能力不足的厂商较难进入本产业。
由于中国在LED领域里的高速发展,美国国际贸易委员会启动针对包括中国LED企业在内的“337”专利调查, 并申请普遍排除令和禁止令。
一场抢占半导体照明新兴产业制高点和话语权的争夺战已经打响。吴玲介绍,日前在国家半导体产业联盟牵头下,中国企业已迅速应诉,已经取得阶段性的积极成果。
谈及“337”调查对于中国企业的警示,吴玲指出,随着中国经济逐步融入全球经济一体化的进程,中国企业在加大自主创新丶提高知识产权保护意识的同时,要研究专利战略,主动出击。
为应对国际竞争的新局面,国家半导体照明工程研发及产业联盟标准化协调推进工作组已于2007年8月正式成立,目的是加快推进标准协调,建立标准体系,使中国半导体照明新兴产业走上一条具有国际竞争力的光明之路。
近期,全国照明电器标准化技术委员会10余项有关普通照明用LED标准制定获得批准立项,预计全部项目2008年年底之前完成。
为了促进中国半导体照明产业上下游丶产学研合作,加快中国半导体照明专利战略的建立,国家半导体照明研发及产业联盟专利池工作组将于今年6月底完成入池专利收集。
根据“谁参与谁受益,不参与难受益”的原则,由国家资助项目中申请的专利自愿提供,以及适当考虑对外购买等形式;其次是绘制专利地图,建立中国的半导体照明专利战略,工作组联合技术专家丶专利律师,先从支持“337调查”等类似专利纠纷应诉开始;最后是专利池的建设有助于搭建标准和产业无缝衔接的平台,为中国企业带来国际竞争优势。
吴玲认为,要突破跨国企业的技术垄断,中国LED产业不但要逐步向外延片和芯片生产等技术含量和附加值较高丶技术突破难度较大的领域取得突破,也应该关注向专利纠纷少的上游领域延伸。
目前,“鸟巢”丶“水立方”等奥运场馆用的高亮度60lm/w 的LED芯片已经由中国厂家提供,也彻底扭转了国际高端LED芯片垄断中国市场的局面。这表明,产业在经历了买器件丶买芯片丶买外延片之路后,目前已真正具备了自主生产外延片和芯片的能力。
2010年有望进入家庭
当白炽灯走进1878年巴黎世博会,人类进入了电灯时代。在5月11日闭幕的“2008上海国际LED(半导体照明)产业技术展”上,有关专家透露,2010年,LED有望从景观和公共照明领域进入家庭照明,而上海世博会很可能成为开启“半导体照明元年”的最佳契机。
越夜越美丽的夜上海与LED可谓“情投意合”。据上海半导体照明工程技术研究中心主任郭延生透露,在2010年上海世博会上,LED将尽其所能地“扮靓”城市最佳实践区,广泛应用到室内外照明丶景观装饰丶指示牌丶信息显示屏丶演出布景等方方面面。届时,整座世博园有望成为全球最大的LED集中示范区。目前,市科委联手市政等机构启动了多个示范项目为世博园的LED展示“打前战”。其中包括已经完成的崇明前卫村丶真北路立交景观照明示范和正在进行的豫园地区40余幢仿古建筑的景观再设计工程。
随着LED成本的不断下降,对普通民众而言,使用LED灯将不再是“省电不省钱”的公益之举。据了解,几年前,LED灯的市场价格是传统灯泡的10~20倍,目前这一差距已缩小到七八倍。预计两三年后,LED灯的售价将降至白炽灯的3-4倍,比较优势明显,有望大范围进入寻常百姓家。
跳出普通照明,LED在特殊照明领域的施展空间同样不可小觑。展览现场,一台由中国自主研发的LED背光源液晶电视与目前市场上的CCFL(冷阴极管)液晶电视对比亮相,效果差异令人瞠目———无论是亮度丶色彩的逼真效果,还是画面清晰度,LED都技高一筹。
原来,液晶屏发光必须依靠被动光源,其背光技术或是CCFL,或是LED。
与前者相比,LED背光的最大优势就是色彩表现力强,在放映花卉丶山水等静态事物时,色彩的艳丽度丶层次感会格外突出,夺人眼球。
同时,LED背光液晶电视的色域范围也比CCFL宽很多,可显示1000多万种颜色,让画质更接近真实世界。此外,二者的耗电量相差明显,经现场测量,用LED照明的电视耗电量仅为传统的40%至50%。
节能形势紧迫
吴玲认为,目前在半导体照明的应用方面,正逐渐开始功能性照明方面应用。市场不断扩大,从显示向照明,从特殊照明向普通照明延伸。道路照明丶隧道照明等室外照明市场将随着LED光效的提高与价格的下降而大面积应用,农业丶军事丶航空等新的应用领域也将逐步开发出来。随着能源紧缺问题越来越突出,LED的重要性和市场空间更加显著。
据2006年国家路灯行业统计,中国城市道路照明共有1500万盏以上的路灯,近几年的增长率在20%以上。照此估算,全国每年照明路灯的市场规模不低于50亿元,如使用LED路灯,每年可节电20亿度以上。
国家绿色照明工程促进项目办公室的专项调查显示,中国照明用电每年在3000亿度以上,如用LED取代,可节省1/3的照明用电,相当于总投资规模超过2000亿元的三峡工程的全年发电量。
鉴于中国LED产业的现状,不论技术还是产能短期内达到世界先进水平都有相当大的难度。要在中国发展高亮LED产业,可以充分利用中国现有的研发和生产力量,走合作发展的道路。这也是与目前全球LED产业购并联合的整体趋势相吻合的。
吴玲称,国际大公司通过纵连,即通过并购来快速实现全球统一市场营销策略的上中下游整合。台湾企业借强大的规模制造丶产业集聚和代工优势,通过横合,即通过互利互惠的股份重组,合并同类企业,快速形成巨大的生产规模合快速抢占市场份额。半导体照明产业的全球化发展,是每个企业都要面对和无法回避的。中国企业通过规范股权架构丶加大研发,采取并购和合作的方式将海外先进技术引入中国,可争取与国际大厂基本在同一技术水平进行产业竞争。
继上海丶厦门丶大连丶南昌和深圳成为首批五个国家半导体照明产业化基地,中国封装和应用企业形成快速的市场适应能力和价格优势,中国已经成为世界上重要的LED封装生产基地。封装及应用,尤其是国际应用产品加工有向中国转移的趋势。吴玲表示,在封装和应用领域中国已经完全有可能丶有能力在高端市场占据一席之地,但必须加大产品的创新丶加强品牌的培育。
半导体照明是全球性的产业。目前全世界都在寻求解决经济发展和能源短缺的矛盾,给整个绿色照明生产行业带来广阔的市场前景与新的机遇。
小资料
什么是半导体照明LED
LED是发光二极管( Light Emitting Diode, LED)的简称,不同种类LED能够发出从红外线到蓝光之间不同波长的光线,近年来LED最吸引人的发展是在蓝光LED上涂上萤光粉,将蓝光转化成白光的白光LED产品。它不但能够高效率地直接将电能转化为光能,而且拥有最长达数万小时至10 万小时的使用寿命,同时具备省电丶环保无汞丶体积小响应快速丶高耐震丶可应用在低温环境丶光源具方向性丶造成光害少丶并且色彩饱和度高与色域丰富等优点,因此LED被称为世纪新光源。