我國半導體照明發(fā)展戰(zhàn)略研究

馬達

摘要：當前，世界經(jīng)濟步入“大調(diào)整”與“大過渡”的時期，我國經(jīng)濟進入穩(wěn)增長、調(diào)結(jié)構(gòu)的新常態(tài)。我國半導體照明產(chǎn)業(yè)也步入了新的發(fā)展階段，發(fā)展增速放緩，正在從替代照明市場進入以智能化、個性化為特征的按需照明及超越照明應(yīng)用領(lǐng)域[2]。文章主要對我國半導體照明發(fā)展戰(zhàn)略進行了簡要分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：半導體；照明；現(xiàn)狀；發(fā)展

引言

半導體照明（LED）也稱固態(tài)照明，具有耗電量少、壽命長、色彩豐富、耐震動、可控性強等特點，近幾年，全球半導體照明產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值年增長率保持在20%以上，2020年半導體照明占全球照明市場份額有望達到50%，是目前全球公認和大力發(fā)展的最具市場前景的高效照明產(chǎn)業(yè)。近年來，我省半導體照明產(chǎn)業(yè)取得較快發(fā)展，產(chǎn)業(yè)化技術(shù)不斷突破，產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴大，產(chǎn)業(yè)鏈日趨完整，節(jié)能效果日益明顯，已成為全國半導體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的區(qū)域之一。推動我省產(chǎn)業(yè)發(fā)展，能夠有效擴大節(jié)能產(chǎn)品消費需求，促進節(jié)能減排。

1 LED半導體照明技術(shù)特點

半導體技術(shù)在業(yè)內(nèi)又被稱為LED照明技術(shù)，主要包括了LED芯片技術(shù)、LED封裝技術(shù)和LED應(yīng)用技術(shù)。最近幾年來，LED芯片技術(shù)在國家的扶持下飛速發(fā)展，LED芯片的尺寸越來越大，功率越來越大，單顆LED芯片的功率可以做大3W。LED封裝技術(shù)的發(fā)展使得封裝產(chǎn)品的尺寸、形狀、功能不斷得到發(fā)展完善。為LED應(yīng)用技術(shù)的設(shè)計和制造提供了廣闊空間，同時凸顯了LED照明技術(shù)多樣性、靈活性、復(fù)雜性和廣泛性。半導體照明的核心部件是發(fā)光二極管，英文簡稱為LED，是半導體二極管家族中的一個典型代表。LED自發(fā)性的發(fā)光是由于電子和空穴的復(fù)合而產(chǎn)生，當LED芯片兩端加上正向電壓，電流從LED的陽極流向陰極時，半導體材料中的電子和空穴進行復(fù)合，釋放放出多余的能量而引起光子的發(fā)射。半導體二極管芯片由于材料的摻雜不同可以發(fā)出從紫外到紅外不同波長的光子。半導體照明技術(shù)所利用的用于照明的白光主要技術(shù)途徑有兩類：一是由多基色光（如：紅光、綠光、藍光或者紅光、綠光、黃光、藍光）合成得到白光，一是就是利用藍光LED芯片發(fā)出激發(fā)熒光粉，藍光和熒光粉受激發(fā)產(chǎn)生的黃、綠、紅光合成得到照明用白光。伴隨著半導體技術(shù)的發(fā)展和全球生態(tài)環(huán)境惡化和能源緊缺問題的日益嚴峻，這種利用半導體芯片發(fā)光技術(shù)憑借著諸多優(yōu)點近些年得到了飛速發(fā)展，半導體照明技術(shù)的發(fā)展充分驗證了恩格斯在自然辯證法中所說的“社會一旦有了技術(shù)上需要，這種需要就會比十所大學更能把科學推向前進”，體現(xiàn)了唯物史觀的犀利和深刻，它給了社會各界，尤其是科學技術(shù)界以巨大的勇氣和信心，還活生生地印證著中國特色科技發(fā)展道路的優(yōu)越性。

2 LED半導體技術(shù)的發(fā)展

隨著半導體發(fā)光器件在實驗室研究中的成功，LED半導體照明已經(jīng)出具端倪，基于半導體技術(shù)的應(yīng)用，LED半導體照明相比較傳統(tǒng)照明技術(shù)大大節(jié)約了能源，并有著較長的使用壽命，降低了照明成本。LED半導體照明的商業(yè)化始于1965年，然而，由于制作工藝、效率、成本等問題的限制，導致該技術(shù)的應(yīng)用并未得到普及。直至1968年，研究人員在基于GaAsP材料的LED半導體中融合了氮摻雜技術(shù)，使其發(fā)光效率大大提高，并通過控制PN節(jié)的材料改變其顏色，顏色的增加，使得LED半導體照明的應(yīng)用范圍更加廣泛。對于LED半導體發(fā)光器件的發(fā)光效率，也由最初的0.1lm/w，提高到現(xiàn)在的150lm/w，在實驗室環(huán)境下，其發(fā)光效率甚至可以達到300lm/w，這為LED半導體照明的廣泛使用奠定了基礎(chǔ)。以我國為例，早在2011年，我國便已經(jīng)明確規(guī)定逐漸淘汰使用高耗低效的白熾燈，并將白熾燈的功率限制在15w以內(nèi)，這對于光照要求較高的行業(yè)來說只能夠使用LED半導體照明。據(jù)統(tǒng)計，當LED半導體照明全面取代白熾燈時，我國每年可節(jié)約的電量約為500億kw？h，因此所減少的煤炭使用量約為1700萬噸，所以，基于LED半導體照明在環(huán)境保護方面的中要作用，我國對于LED半導體照明技術(shù)的普及給與了極大政策與經(jīng)濟支持，這也促進了LED半導體照明在我國的發(fā)展。

3 我國半導體照明發(fā)展戰(zhàn)略

3.1提升光品質(zhì)，關(guān)注光健康

目前，LED技術(shù)的突破遠遠超過預(yù)期，未來LED技術(shù)仍將以超乎想像的速度發(fā)展，而光效將不再是人們唯一關(guān)注的焦點，光品質(zhì)的提升、光環(huán)境的健康和舒適、生態(tài)、安全更引人矚目，高品質(zhì)、個性化、多形式將成為未來LED照明產(chǎn)品的發(fā)展方向。2016年國家重點研發(fā)計劃——戰(zhàn)略性先進電子材料重點專項中，已經(jīng)對高光效、全光譜、高品質(zhì)材料、器件、模組和燈具制造技術(shù)進行了部署。為提高光品質(zhì)，國內(nèi)外研究機構(gòu)也在加強顯色性、非視覺效應(yīng)、視覺舒適度等應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究。研究光照對人體健康的影響是近年來國際照明、醫(yī)學領(lǐng)域的一個重要研究方向，通過對光影響人體生理節(jié)律、人眼健康舒適度、光疲勞和光損傷等的研究，構(gòu)建健康舒適的光環(huán)境，實現(xiàn)“以人為本的照明”將是未來光健康領(lǐng)域發(fā)展的核心。另外，MicroLED、QLED等技術(shù)成為研發(fā)的新熱點方向，值得關(guān)注的是，未來石墨烯材料將憑借其優(yōu)于ITO的導電散熱性能實現(xiàn)應(yīng)用；激光照明及全息顯示技術(shù)將在一些特殊領(lǐng)域獲得更廣泛的應(yīng)用；紫外LED和紅外LED等則代表著固化、光療、催化凈化、殺菌消毒、通訊、安防等未來市場，將成為新興增長點。

3.2按需照明和超越照明是趨勢

半導體照明產(chǎn)業(yè)正在從技術(shù)驅(qū)動轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)用驅(qū)動。學科交叉加速，產(chǎn)業(yè)前沿延伸，應(yīng)用領(lǐng)域拓寬，創(chuàng)新應(yīng)用將成為替代階段之后的新增長點和長期成長動力，半導體照明進入按需照明和超越照明時代[5]。半導體照明技術(shù)與智能硬件、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的跨界融合，將推動智慧照明的發(fā)展，進而成為智慧家庭、智慧城市、智能社會的重要組成部分，進而實現(xiàn)按需照明。半導體照明技術(shù)與醫(yī)療、保健、農(nóng)業(yè)、通信等領(lǐng)域的跨界合作，超越照明領(lǐng)域（如光通信、安全、農(nóng)業(yè)、光醫(yī)療等）的蓄勢待發(fā)，結(jié)合生理學、醫(yī)學、心理學、社會學等進行的光對生理、病理的影響機制的研究，將推動半導體照明在光生物安全方面取得進一步發(fā)展。

3.3產(chǎn)業(yè)競爭格局有望重塑

隨著行業(yè)的整體增速顯著放緩，借力資本市場成為改善企業(yè)業(yè)績的重要途徑，并購整合成為半導體照明行業(yè)的新常態(tài)。新一輪整合的特點是優(yōu)勢資源逐步向行業(yè)巨頭集聚，整合方向也從業(yè)內(nèi)并購逐漸轉(zhuǎn)向跨界融合，雙主業(yè)并行已成為半導體照明企業(yè)新興方向。半導體照明企業(yè)轉(zhuǎn)型升級加速，一種是通過整合并購打造“巨無霸”企業(yè)，以規(guī)模效應(yīng)和集成能力取勝；另一種是采用“小而美”戰(zhàn)略，聚焦細分市場深耕細作，謀求差異化發(fā)展。同時，傳統(tǒng)意義的學科界別、產(chǎn)業(yè)界別、商業(yè)界別日趨模糊，新興商業(yè)模式和業(yè)態(tài)不斷涌現(xiàn)，多層次的跨界融合時代已經(jīng)到來。半導體照明企業(yè)也從產(chǎn)品制造商轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁┫到y(tǒng)解決方案的服務(wù)集成商。此外，全球產(chǎn)業(yè)格局不斷調(diào)整，原有的美國、日本、歐洲領(lǐng)先，韓國、中國追趕的局面也在改變，全球半導體照明產(chǎn)業(yè)競爭格局有望重塑。

結(jié)束語

隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，半導體照明對傳統(tǒng)照明的替代越來越激烈，由于照明的應(yīng)用領(lǐng)域的多樣性和復(fù)雜性，造成這種替代速度在各個細分領(lǐng)域可能不盡相同，但基本上是大勢所趨。半導體照明技術(shù)也必將隨著化工工藝、材料工藝等的發(fā)展突飛猛進，更加注重各生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間的聯(lián)結(jié)的系統(tǒng)性，將工程學、照明學以及數(shù)據(jù)建模等方法充分融入到半導體照明技術(shù)中，更加強調(diào)各生產(chǎn)要素之間的協(xié)調(diào)性和系統(tǒng)性。

參考文獻：

[1]李勝會，黃華茂，王洪.我國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析與政策措施[J].宏觀經(jīng)濟研究，2011：27-34.

[2]呂芳，呂文斌.中國綠色照明工程進展及展望———祝賀《照明工程學報》創(chuàng)刊20周年[J].照明工程學報，2012，23（3）：1-6.

[3]高飛，鄭炳松.中國綠色照明工程發(fā)展與實施回顧[J].照明工程學報，2016，27（4）：1-7.