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[導(dǎo)讀]半導(dǎo)體照明(LED照明),是上世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的新一代冷光源,具有傳統(tǒng)光源無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì):節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境(不含汞等有害物質(zhì))、壽命長(zhǎng)(5萬(wàn)小時(shí))、減少維護(hù)費(fèi)用、提供更好的燈光品質(zhì)、改進(jìn)燈光視覺(jué)效果和安全

半導(dǎo)體照明LED照明),是上世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的新一代冷光源,具有傳統(tǒng)光源無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì):節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境(不含汞等有害物質(zhì))、壽命長(zhǎng)(5萬(wàn)小時(shí))、減少維護(hù)費(fèi)用、提供更好的燈光品質(zhì)、改進(jìn)燈光視覺(jué)效果和安全性,這些都使LED技術(shù)在眾多基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中得到越來(lái)越多的應(yīng)用。
人類(lèi)現(xiàn)代化文明造成的能源危機(jī)警示我們:節(jié)能環(huán)??滩蝗菥?,資源的開(kāi)發(fā)利用需要可持續(xù)發(fā)展。從2003年起,全國(guó)大部分地區(qū)遭遇了新一輪的電力短缺。電力短缺的情況促進(jìn)了電力的發(fā)展,但同時(shí)也引發(fā)了我們對(duì)替代能源和新能源的思考。

政策支持高效照明產(chǎn)品

照明能耗在整個(gè)電力消耗中占了舉足輕重的位置,美國(guó)能源部數(shù)據(jù)顯示,美國(guó)22%的電力消耗于照明領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)更甚,以上海為例,照明用電占上海全市用電的1/3以上,既節(jié)能又環(huán)保的照明革命迫在眉睫。
據(jù)調(diào)查,如果以LED取代圣誕樹(shù)上的彩燈,美國(guó)在每年12月至少節(jié)電20億千瓦時(shí),相當(dāng)于200萬(wàn)個(gè)家庭整整一年的用電量。而美國(guó)實(shí)現(xiàn)燈泡全面換代之后,從2012年到2030年,美國(guó)在照明能耗上的開(kāi)支將節(jié)省400億美元,這將意味著可以少建14座熱力電廠和每年減少至少5100萬(wàn)噸的碳排放。而一系列相應(yīng)的措施也正在如火如荼地展開(kāi):美國(guó)計(jì)劃在未來(lái)12年內(nèi),逐步淘汰白熾燈,改用節(jié)能環(huán)保的新式照明燈,新式照明燈將比目前燈泡至少節(jié)電70%;澳大利亞政府宣布,將在2010年之前全面禁止使用白熾燈照明。
2008年1月21日,財(cái)政部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)聯(lián)合發(fā)布《高效照明產(chǎn)品推廣財(cái)政補(bǔ)貼資金管理暫行辦法》,重點(diǎn)支持高效照明產(chǎn)品替代在用的白熾燈和其他低效照明產(chǎn)品。財(cái)政補(bǔ)貼重點(diǎn)支持5大類(lèi)高效照明產(chǎn)品:普通照明用自鎮(zhèn)流熒光燈(俗稱(chēng)節(jié)能燈),三基色雙端直管熒光燈(T8、T5型),金屬鹵化物燈、高壓鈉燈等電光源產(chǎn)品,半導(dǎo)體照明產(chǎn)品以及必要的配套鎮(zhèn)流器。
除節(jié)能之外,LED照明最大的優(yōu)勢(shì)在于不含汞等有害金屬物質(zhì),代替?zhèn)鹘y(tǒng)照明后可以大大降低汞、鉛等對(duì)環(huán)境的污染。以在背光上的應(yīng)用為例,2008年全球個(gè)人電腦出貨量預(yù)期將達(dá)到2.96億臺(tái)(IDC公司預(yù)測(cè)),如果LED取代一半背光,以每臺(tái)1支CCFL(冷陰極燈管),每支5mg汞計(jì)算,那么將減少740kg的汞污染,大大減少了對(duì)環(huán)境的污染。
綜上所述,在照明領(lǐng)域,LED的應(yīng)用將以其綠色節(jié)能的性能,成為繼明火和白熾燈之后的第三次照明變革。

半導(dǎo)體照明引人注目

當(dāng)然,業(yè)界對(duì)于LED的發(fā)展趨勢(shì)眾說(shuō)紛紜。有人認(rèn)為L(zhǎng)ED照明成本和一些配套技術(shù)(散熱、配光等)還是無(wú)法和傳統(tǒng)照明抗衡,前景不容樂(lè)觀,也有人認(rèn)為目前LED照明產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成熟,加上能源危機(jī)的推動(dòng),在近期內(nèi)可以取代眾多傳統(tǒng)照明。這兩個(gè)觀點(diǎn)都有失偏頗,前者太強(qiáng)調(diào)困難性,忽略了其照明本身的發(fā)展性,后者則有些盲目樂(lè)觀。中國(guó)照明協(xié)會(huì)陳燕生理事長(zhǎng)表示,LED很有發(fā)展前景,但是現(xiàn)在在國(guó)內(nèi)過(guò)熱,什么都與LED扯上關(guān)系。的確,LED照明的前景很“亮”,但仍需要一個(gè)發(fā)展的過(guò)程。我們還需要以理性的態(tài)度面對(duì)其發(fā)展,既要看到其前景,又要正視其發(fā)展的困難性。
LED在綠色城市的應(yīng)用尤為引人關(guān)注。綠色城市即生態(tài)城市,生態(tài)城市的概念是在上世紀(jì)70年代聯(lián)合國(guó)教科文組織發(fā)起的“人與生物圈(MAB)”計(jì)劃研究過(guò)程中提出的,它是一種理想的城市模式,其中前沿科技與自然充分融合,人的創(chuàng)造力和生產(chǎn)力得到最大限度的發(fā)揮,而居民的身心健康和環(huán)境質(zhì)量得到最大限度的保護(hù),物質(zhì)、能量、信息被高效利用。其中電力消耗、綠色發(fā)展前景是其重要的幾個(gè)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn),而LED在這兩個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)使其在綠色城市中當(dāng)仁不讓地成為引人注目的亮點(diǎn)。
美國(guó)科銳(Cree)公司在安裝LED照明之后與傳統(tǒng)熒光燈照明進(jìn)行了對(duì)比,其中前臺(tái)的8個(gè)吸頂燈使用了LED照明,可以根據(jù)不同環(huán)境要求調(diào)解不同的輝度值,能耗可以從15-42W自主調(diào)節(jié),平均節(jié)能達(dá)21%-71%。在接待區(qū)使用了另外方案取代了26盞吸頂燈,一致性高,每個(gè)燈12W,平均節(jié)能77%。此外,由于LED的長(zhǎng)壽命(5萬(wàn)小時(shí)),大大降低了其維護(hù)處理成本。事實(shí)上,它們還不含汞等其他需要特殊處理的有害金屬。我們可以想象,如果我國(guó)有一半的辦公室使用LED照明,這將大大減少電力消耗。
2008年5月,意大利南部小城Torraca宣布參加了半導(dǎo)體照明城市計(jì)劃(該項(xiàng)目旨在發(fā)展高效率半導(dǎo)體照明)。Torraca已經(jīng)將其所有路燈轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)ED路燈,與傳統(tǒng)照明解決方案相比,LED路燈節(jié)約了75%的能耗。Torraca市長(zhǎng)DanieleFilizola也對(duì)取代傳統(tǒng)照明的LED技術(shù)十分滿意,他表示:“我們的目標(biāo)是將LED技術(shù)應(yīng)用于市內(nèi)所有的路燈,我們已經(jīng)完成了100%LED路燈照明的建設(shè)。顯著的節(jié)能效果令我們非常滿意,也已經(jīng)在計(jì)劃用LED照明取代城市其他傳統(tǒng)照明?!蓖瑯?,在中國(guó),路燈在公共照明用電中所占比例最大。我們也可以想象,如果使用LED路燈即可以每盞節(jié)能73%,以路燈用電占城市照明用電的1/3計(jì)算,將減少城市照明21.9%的能耗。
目前已經(jīng)量產(chǎn)的LED效率可高達(dá)80lm/W,這就意味只要使用少于100顆的LED就可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)路燈照明。一來(lái)使用長(zhǎng)壽命的LED可以大大減少路燈的維護(hù)折舊費(fèi)用,二來(lái)可以通過(guò)LED燈具的二次光學(xué)設(shè)計(jì),使得LED路燈達(dá)到IES(照明工程協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)中類(lèi)型Ⅱ中的光強(qiáng)分布。

產(chǎn)品技術(shù)不斷取得突破

日本日亞公司近期推出了一款由6顆低功率芯片集成的1W大功率LED器件———NS6系列。半功率角120度,300mA驅(qū)動(dòng)電流,標(biāo)準(zhǔn)電壓3.8V,可達(dá)80lm的標(biāo)準(zhǔn)光通輸出。較之目前市場(chǎng)上其他的低功率芯片集成封裝大功率技術(shù),日亞NS6系列具有更高的光輸出效率與更好的可靠性。
韓國(guó)首爾推出Z-powerP7系列包含RGB(紅綠藍(lán))三顆大功率芯片,其1.0mm的輕薄特質(zhì)在照明領(lǐng)域更得到淋漓盡致的發(fā)揮。10W單封裝P7亮度為900lm,即90lm/W的效率,P7發(fā)光角度也較傳統(tǒng)白熾燈和熒光燈有更大的優(yōu)勢(shì),當(dāng)該產(chǎn)品應(yīng)用于聚焦照明領(lǐng)域,將更能發(fā)揮其發(fā)光效率方面的優(yōu)勢(shì)。 [!--empirenews.page--]

Cree公司2008年6月推出了MC-E系列大功率LED,它和單芯片封裝的基座相同,等同于4顆單芯片大功率LED,從而降低了封裝成本。另外,它還配備自調(diào)設(shè)備,可根據(jù)不同的使用環(huán)境和光學(xué)要求調(diào)節(jié)LED的輝度。此產(chǎn)品涵蓋了冷白、中性白和暖白等各種色溫,讓使用者可以根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)行選擇,從而營(yíng)造不同氛圍的燈光效果。
LED跟傳統(tǒng)照明燈具相比,具有效率高、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。一般普通白光LED顯色指數(shù)為70-80,但Cree最新研發(fā)的LED燈具LR6,在保持LED的高能效比同時(shí),通過(guò)技術(shù)改進(jìn),使其顯色指數(shù)提高到92,并且可直接調(diào)節(jié)亮度,方便客戶使用,以減少不必要的能耗,達(dá)到節(jié)能目的。

專(zhuān)利和產(chǎn)業(yè)規(guī)模問(wèn)題尚待解決

目前LED領(lǐng)域的專(zhuān)利,尤其是白光專(zhuān)利仍然集中在世界五大廠商Cree、Nichia、Osram、Lumileds、TG手中。主要的LED芯片供應(yīng)商也集中于這些國(guó)際大廠,日本市場(chǎng)主要以Nichia、TG產(chǎn)品為主,北美市場(chǎng)是Cree產(chǎn)品居多,而我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)市場(chǎng)則以晶電最大。而一些臺(tái)灣封裝廠商,如億光、東貝等,主要以中低端市場(chǎng)為主,他們有一些大廠的專(zhuān)利授權(quán),但目前受一定限制,出口日本、歐美等地仍有被訴訟危險(xiǎn)。
相對(duì)而言,中國(guó)大陸廠商起步較晚,雖然得到政府的支持,發(fā)展比較快,但我國(guó)上游專(zhuān)利申請(qǐng)量少,并以外圍發(fā)明專(zhuān)利為主。下游應(yīng)用專(zhuān)利申請(qǐng)量雖大,但大部分都是實(shí)用新型專(zhuān)利,隨著芯片及封裝產(chǎn)能的進(jìn)一步擴(kuò)大,大陸企業(yè)越來(lái)越多地參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng),也將更多地面臨專(zhuān)利問(wèn)題,去年出現(xiàn)的337法案問(wèn)題也是對(duì)大陸企業(yè)的一個(gè)警示,專(zhuān)利問(wèn)題已是我們不得不面對(duì)和亟待解決的問(wèn)題。
雖然目前中國(guó)大陸技術(shù)發(fā)展較快,但與國(guó)際水平相比規(guī)模較小,形不成競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和品牌。目前,大陸有十余家外延芯片廠商已經(jīng)裝備MOCVD(金屬-有機(jī)物化學(xué)氣相淀積),投入生產(chǎn)的數(shù)量總計(jì)超過(guò)40臺(tái)。雖然2008年大約另有150臺(tái)MOCVD陸續(xù)安裝投入使用,不過(guò)MOVCD設(shè)備數(shù)量相比其他國(guó)家和地區(qū)還是偏少。行業(yè)的發(fā)展需要規(guī)?;?yīng)以及穩(wěn)定可靠的規(guī)?;慨a(chǎn)技術(shù),規(guī)模較小就會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高,從而也就喪失了與國(guó)際廠商競(jìng)爭(zhēng)的能力。
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