对低碳经济有注重进献,中中原人民共和国元素
分类:照明工业区

《半导体照明节能产业发展意见》指出到2015年,半导体照明节能产业产值年均增长率在30%左右;产品市场占有率逐年提高,功能性照明达到20%左右,液晶背光源达到50%以上,景观装饰等产品市场占有率达到70%以上;企业自主创新能力明显增强,大型MOCVD装备、关键原材料以及70%以上的芯片实现国产化,上游芯片规模化生产企业3-5家;产业集中度显著提高,拥有自主品牌、较大市场影响力的骨干龙头企业10家左右;初步建立半导体照明标准体系;实现年节电400亿千瓦时,相当于年减排二氧化碳4000万吨。

随着全球步入“后危机”时代,寻找并培育新的经济增长点,发展战略性的新兴产业,成为新时期世界各国抢占新一轮战略制高点的最重要手段。对于中国来说,发展战略性新兴产业,不仅是我们立足当前、应对危机的权宜之计,更是面向未来、着眼长远的重大战略抉择。半导体照明 是为数不多的逐渐地掌握了关键核心技术,具有市场需求前景,具备资源能耗低、带动系数大、就业机会多、综合效益好等特征的战略性新兴产业。它不仅仅带来了照明 史上继白炽灯、荧光灯之后的又一场照明光源的革命,而且是节能减排的重要途径,对发展低碳经济将发挥更加重要的作用。 一、半导体照明对节能减排、低碳经济有重要贡献 目前,LED 光效已经高于传统的照明与显示光源,显现出了优越的节能效果,如交通信号、景观照明等特殊照明领域的节能效果达到80%以上;与传统灯具相比,功能性照明,如LED道路照明可节电30%以上,隧道照明可节电40%,LED室内筒灯、射灯 等照明产品替代传统卤素灯、荧光灯可节能30%~50%.2009年以来,在“十城万盏”试点示范应用工程(以下简称“十城万盏”)的拉动下,国内技术进步速度明显加快。目前国产功率型LED芯片已在部分支干道路照明和室内筒灯、射灯照明上得到应用。通过光学设计、散热、驱动等技术集成,室内外功能性照明灯具 光效已超过80lm/W.根据21个试点城市的初步统计,截至目前,已有50万盏以上路灯、隧道灯、太阳能LED路灯、LED日光灯、筒灯、射灯、舞台灯等产品得到示范应用,年节电1亿千瓦时以上。此外,在奥运示范工程的带动下,上海世博会、广州亚运会除将大量使用LED景观照明外,部分道路与室内照明也将示范应用半导体照明产品。 据测算,光效75lm/W的LED灯具全寿命周期能耗已远低于白炽灯,也低于紧凑型荧光灯,已具备资源能耗低的特点。同时,LED没有荧光灯、节能灯以及现有液晶电视、液晶显示器背光源用的冷阴极管含汞的问题,可以大幅度减少废旧灯具的环境污染,而且LED灯具采用低压直流供电,没有红外、紫外辐射,是真正绿色、健康的照明光源。 2009年我国发电总量36506亿千瓦时,照明用电约4300亿千瓦时,占电力总消耗的12%,占能源消耗的5.9%,且每年以5%~10%速度增长。据我国专家预测,2015年,照明用电将达到6000亿千瓦时,LED灯具的光效可达到120lm/W,LED照明占有20%以上的照明市场,每年将节约用电1000亿千瓦时,可减少CO2、SO2、NOx、粉尘排放1.5亿吨,可少建设100万千瓦电站21座,减少30%的新增电站(2015年预计需新增100万千瓦电站约63座)。预计2020年,照明用电将达到7200亿千瓦时,LED灯具的发光效率将达到150lm/W,进入50%照明市场,可年节电3400亿千瓦时,可少建设100万千瓦电站73座,通过照明节电我国不需要再新增电站。 二、我国半导体照明产业已进入快速发展的上升期 自2003年启动半导体照明工程后,科技部在科技攻关计划、863计划新材料领域中先后支持了半导体照明的技术创新和产业化,我国半导体照明产业和技术取得显着进步,初步形成了从上游材料、中游芯片制备、下游器件封装及集成应用的比较完整的研发与产业体系,进入快速发展阶段。 1、产业化关键技术取得较大突破。以企业为主体的LED 制造技术进展较快,企业产业化线上完成的功率型芯片封装后光效达到80~100lm/W.功率型白光LED封装达到国际先进水平。具有自主知识产权的功率型硅衬底LED芯片封装后光效达到78lm/W,处于国际先进水平。 2、产业初具规模,产业链日趋完整,市场应用走在国际前列。到2009年底,我国共有LED企业3000余家。其中,上游的外延及芯片生产商超过40家,中游封装企业约有1000家,下游应用产品生产企业2000家。民营企业占到企业总数的85%.2009年,我国芯片产值增长25%,达到23亿元,与2008年的26%的增速基本持平。2009年,我国LED封装产值达到204亿元,较2008年的185亿元增长10%;产量则由2008年的940亿只增加10%,达到1056亿只,其中高亮LED产值达到186亿元,占LED总销售额的90%.同时从产品和企业结构来看国内也有较大改善,SMD和大功率LED封装增长较快。2009年,我国半导体照明 应用产值达到600亿元。尽管面对金融危机,我国半导体照明 产业2009年仍呈现逆势上扬的发展趋势,产业规模增加到827亿元,增加近20%,预计2010年将达到1000亿元。 3、产业发展环境日趋完善。从科技部2003年启动半导体照明工程和2009年开展“十城万盏”工程,到近期发改委等六部委联合出台产业发展指导意见,以及后危机时代国家提出的培育战略性新兴产业,都表明政府正在积极推动我国半导体照明产业的发展。在政府政策的引导和扶持下,随着器件性能的提高和节能效果的体现,我国半导体照明产业将进入快速发展的上升期,市场潜力巨大,将驱动产业升级。为了促进技术集成创新,加速成果产业化,加强产学研合作,国家半导体照明工程研发及产业联盟通过建立产业研发基金、组织奥运重大示范工程、举办创新大赛、标准协调推进、建立专利池等工作,搭建了产学研合作平台,提高了技术创新的效率与水平,促进了重大项目的实施。联盟标准协调推进工作成效显着,8项国家标准和9项行业标准已正式发布,为支撑“十城万盏”试点工作,联盟目前已完成LED道路照明产品、隧道灯、以及道路和隧道照明产品监督检验及安装验收实施细则、寒地LED道路照明产品技术规范等5项推荐性技术规范,同时正在编制室内筒灯、射灯 技术规范等。另外,联盟已联合国家级检测机构,定期发布产品检测数据,为地方合理地设定示范应用产品的性能指标提供了科学参考,并正在为下一步发布向地方推荐的、有节能效果的定型产品的目录做前期工作。联盟还通过技术标准化、标准专利化工作,研究制定国家半导体照明专利战略,研究部署专利网络,探索专利池运行方式,为相关部门提供决策支撑。联盟的工作拓展了国内半导体照明发展视野,引起了国际社会的高度关注,对国内产业发展产生了重要影响。 通过国家半导体照明工程的实施,我国半导体照明产业已经在国际上确立了重要的地位,特别是“十城万盏”所展示的“通过应用促进科技创新、发挥科技支撑经济发展的作用、促进节能减排工作”的理念,在国内外都产生了巨大而深远的影响。另外,我国是半导体照明关键原材料资源大国,能够保障产业的可持续发展。半导体照明产业投资强度与风险远低于微电子产业,具有技术劳动双密集型的特点,适合中国国情,能够大规模带动就业。

这些数字是怎么来的?数字背后隐藏着什么?在6年之内,功能性照明达到20%,国产化率达到70%的指标是否能够实现?为此,笔者采访了国家半导体照明工程研发及产业联盟副秘书长阮军。阮军指出,中国是全球LED产业发展最快的区域之一。特别是2008年全球金融危机使得发达国家半导体照明减速的同时,我国半导体照明产业依然保持强劲的增长势头,增长速度远高于全球市场。《意见》提出的目标有一定挑战性,但基于客观的判断和业界的努力是可以实现的。

产业产值年均增长30%左右

根据美国Strategies Unlimited统计,近十年来,全球LED的市场规模年均增长率超过20%,特别是高亮度LED增长更加迅速,1995年至2005年的10年间年均增长率达到46%,高亮度LED占LED产品的市场比例由2001年的40%增长到2008年的80%以上,预计2008年至2012年全球LED市场规模增长率达34%(引自2009年2月于美国召开的第十届“Strategiedin Light”国际会议,Strategies Unlimited公司数据)。

根据国家半导体照明工程研发及产业联盟的统计,2005年至2009年4年间,中国LED封装产业产值年平均增长率达12%,应用产品产值增长率达50%,行业整体产值的增长率达35%以上。

2008年全球金融危机使得发达国家半导体照明产业发展减速,而我国半导体照明产业的发展却依然保持强劲的增长势头。随着中国在世界照明工业地位的不断提升,市场份额也在逐步增加。根据国家统计局统计,2005年至2008年我国照明产业整体市场的增长速度在25%左右,而根据《世界工业卷》的数据,全球照明整体市场的增长速度在10%左右。中国照明市场增长速度要远高于全球市场增长速度。

从2009年开始,欧盟、澳大利亚、美国等国家已经开始逐步执行禁止白炽灯的法令,到2012年,几乎所有发达国家都将禁售低效的白炽灯。同样我国也开始了淘汰白炽灯推广高效节能照明产品的工作。到2013年,得益于电气、汽车及非住宅建筑物需求的扩大,LED的需求将稳步增长。

中大尺寸液晶背光源、通用照明市场成为LED产业快速发展的最大推动力。LED背光在笔记本电脑、显示器的应用迅速增加,根据全球主要电脑生产商的计划,未来3年内将全部采用LED背光,而液晶电视LED背光采用率也将在5年内从不足1%增长到50%以上。美国、日本等国家的LED技术发展路线图也显示出LED在2015年将被大量应用于各个照明领域。

根据海茨法则及实际统计数据,半导体照明技术的提升和价格的下降非常明显,为大规模应用发展提供了准备。

基于以上考虑,不少业内专家预测我国半导体照明产业的发展速度将明显高于全球发展平均水平,有望达到40%~50%。但考虑到全球金融危机的影响还将持续、传统照明产业转型需要一定周期、照明消费习惯的改变需要较长时间,以及我国技术和产业的发展还需要一些重大突破等因素,在未来6年我国半导体照明产业发展将保持30%左右的增长率,是一个保守的估计。

景观装饰照明市场占有率达到70%

由于半导体照明亮化具有节能、安全、五彩缤纷的特点,目前在景观亮化中的点、线勾勒亮化方面已经表现出了明显的市场优势,成为市场上的绝对主力,在替代传统氖泡、霓虹灯等方面的综合竞争优势已经相当明显,城市景观亮化照明市场将迎来一个爆炸性增长期。

随着城市化进程的加快,各地方政府均加大了城市景观亮化照明的实施力度。我国各大中小城市、旅游区正陆续布置LED景观灯,许多小区和重大建筑工程都在采用LED取代传统、耗电的霓虹灯,中国LED景观照明正迎来新的发展高峰。业内人士认为景观照明市场作为目前国内LED照明的最大应用市场,大约占LED应用产品总份额的50%左右,占传统景观装饰照明市场的25%,占新增景观装饰照明市场的50%(引自2008年5月中国电子报),且占有率越来越高,目前上海、北京、厦门、重庆、大连、苏州、南昌等一些大中型城市的景观照明已经颇具规模,个别城市如厦门、重庆等城市景观照明的比例奇高,特别是重庆的景观照明工程中LED的应用比例达到95%以上(引自重庆市“十一五”科技发展重大专项方案数据)。

有关专家表示仅2006年国内LED亮化市场规模的成长速度就超过了70%,其市场规模每年约200亿元左右(引自2008年5月中国电子报)。根据国家半导体照明工程研发及产业联盟统计,中国已成为世界最大的景观装饰照明产品生产和出口国,年增长率20%以上,预计2015年整体占有率将达70%。

液晶背光源市场占有率达到50%

根据台湾isupply预测,2008年笔记本电脑LED背光占有率为14%,2009年预计为60%,2010年达到90%以上,2011年或2012年达到100%。2009年LED背光液晶电视的市场占有率预计达到2%,2010年和2011年分别为5%和8%,2015年预计达到60%。而台湾晶电负责人表示,从2008年开始到现在LED已占笔记本背光源五成以上,LED应用在电视机背光的份额将提高到10%,未来几年内份额将提高到50%,而LED在固态照明市场上的需求至少是电视领域的10倍。

世界主流电视品牌大厂的动作更加反映出市场的急速扩充。2009年,占有全球电视市场份额20%~25%的韩国三星计划自有品牌LED背光渗透率要达到10%,约计300万台。三星电子发布的2009

年第二季度财务报告显示,得益于电视和手机等产品的热销,三星电子第二季度净利润同比增长5.2%,超过了分析师的预期。日本夏普公司表示,夏普计划到2011年将原有的LCD液晶电视产品线全部转产为LED背光液晶电视产品线。LG电子预测,2010年液晶电视市场的LED背照灯比率将从2009年的3%提高至20%,2011年提高至40%。

我国的LED背光源市场也在逐步发展,2008年7月海信推出42英寸采用LED背光源的液晶电视,销售1万余台,2009年目标是销售32、37、42、47英寸LED背光液晶电视10万台。清华同方和创维已推出19、22、26及32英寸的LED背光液晶电视,42英寸的大尺寸LED电视也将于年底上市。

考虑到LCD-TV产业发展的全球性,也结合我国LCD产业发展及消费水平实际状况,我国LED背光LCD-TV的份额将在50%左右。

功能性照明市场占有率达到20%

LED目前的光效已达110lm/W,灯具效率已超过70lm/W。根据美国、日本、韩国和中国的技术发展路线图判断,到2015年LED的光效将全面达到150lm/W以上,未来的照明光源将以节能荧光灯、LED光源、高压钠灯、陶瓷金卤灯等高光效的照明光源为主。

目前大型公建及办公场所照明产品多以T12直管荧光灯、隔栅灯为主;宾馆、商场、超市等商业场所,照明产品多以T10或T8直管荧光灯、白炽灯、隔栅灯、卤素灯为主;市政照明现多以高压钠灯为主;各类工矿企业、机场、车站等场所的照明产品主要以碘钨灯、汞灯为主,特别是煤矿,井下照明产品多为3000W的碘钨灯,能耗极高,以上照明产品的共同特点是照明时间长、密度高、耗电大。

随着LED技术的提升、节能效果的显现、成本的下降,目前LED已开始进入室内、隧道、道路等功能性照明市场,根据国家半导体照明工程研发及产业联盟统计,截至2009年2月底,全国共安装和使用LED路灯15万盏左右,LED室内照明灯具20万盏以上。在未来3年内,LED将主要在工矿企业、商业办公、公共照明等领域继续得到大规模应用;在3-5年内,将从高档居家装饰照明到功能性室内外照明得到逐步应用,预计2015年将占通用照明20%的市场份额。

芯片实现70%国产化率

自2003年启动半导体照明工程和“十一五”863重大项目实施以来,我国LED外延材料、芯片制造、器件封装、荧光粉等方面均已显现具有自主技术产权的单元技术,部分核心技术具有原创性,初步形成了从上游材料、中游芯片制备、下游器件封装及集成应用的比较完整的研发与产业体系,为我国LED产业做大做强在一定程度上奠定了基础。目前我国芯片企业产业化线上完成的功率型芯片封装后光效超过90lm/W。具有自主知识产权的功率型硅衬底LED芯片封装后光效达到78lm/W,处于国际先进水平。根据国家半导体照明工程研发及产业联盟统计,从2004年开始国内LED产业累计新增投资规模达150亿元,最近连续3年,每年企业订购并安装投入的MOCVD数量超过50台以上,国产化率大幅提高,截止2008年底,芯片国产化率达到49%。按照目前联盟成员单位的扩产计划和机台订单数量,预计未来3年国内将增加MOCVD近两百台。目前Cree、旭明以及台湾芯片厂商都以合资的形式进入了国内,势必进一步带动芯片的国产化。2015年芯片国产化率有可能达到70%。

年节电400亿千瓦时

2008年我国发电总量34334亿千瓦时,我国照明用电约4000亿千瓦时,占全国电力消耗的12%,占全国能源消耗的5.9%在未来全面建设小康社会的过程中,照明用电仍将保持快速增长的态势,照明用电占全国电力消费总量的比重也必将持续提高。如按照明用电年增长率5%~10%,预计2015年照明用电5628亿~7795亿千瓦时。另根据《国际能源展望2006》预测,2015年全国发电量达45200亿千瓦时,我国照明用电将达到5800亿千瓦时以上。在此预测2015年我国照明用电量6000亿千瓦时。

预计2015年LED产品光效将达到150lm/W(白炽灯为15lm/W,卤素灯20lm/W,荧光灯为90lm/W,高压钠灯120lm/W),LED照明产品将进入20%以上通用照明市场,70%以上景观装饰照明市场,经测算可年节电418亿千瓦时。LED背光将进入50%以上液晶电视市场、100%液晶显示器和笔记本电脑市场,可年节电246亿千瓦时,合计年总节电量664亿千瓦时。

其中,通用照明市场的室内照明节能合计358亿千瓦时。预计2015年我国白炽灯、荧光灯使用数量分别为20亿只、荧光灯60亿只,而LED将替代10%的白炽灯、30%的荧光灯。白炽灯平均按40W计算,荧光灯平均按30W计算,平均每天使用时间3.5小时,每年365天计,2015年LED替代白炽灯节能效果80%,每年可节能82亿千瓦时,替代荧光灯节能效果40%,每年可节能276亿千瓦时。通用照明市场的市政道路照明方面,2015年路灯数量将超过3000万盏,预计LED路灯将占30%左右,每盏节能将超过100W,平均每天使用10小时,每年365天计,则路灯节电将超过30亿千瓦时以上。

景观照明方面,根据统计,目前城市景观与市政道路照明用电量基本相当,但普及率远高于LED路灯,2015年LED在景观领域的应用普及率将达到70%以上,预计年节电将达30亿千瓦时。

LED液晶背光方面,预计到2015年,笔记本电脑和显示器背光将完全替换为LED背光,LED背光电视也将占到50%,按照每年365天,平均每天使用6小时计算。LED背光电视年节总电量197亿千瓦时,LED背光显示器年节总电量33亿千瓦时,LED背光笔记本电脑年节总电量16亿千瓦时,三者合计,其节电将达到246亿千瓦时。

从以上估算来看,通用照明、景观装饰照明及LED液晶背光三大领域节电效果可达664亿千瓦时,保守估计400亿千瓦时应该是没有问题的。

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