科学发展半导体照明产业论文

1、科学发展半半导体照照明产业业（二一一一年三月） 熊志强强 徐州城市照照明 专家家组长中国照明学学 高级级会员国家职业资资 高级级照明设设计全国艺术等等 高级级环境艺艺术E-maiil： HYPERLINK mailto:xzq081 xzqq0811yaahooo.coom.ccn科学发展半半导体照照明产业业摘要：本文文回顾了了照明电电光源技技术革命命和半导导体照明明产业的的发展，论述了对半导导体照明明产业发发展问题题的认识识，对我我国城市市半导体体照明产业业发展的的政策措措施等有有关问题题进行了了阐述、研研究和探探讨。1.半导体体照明产产业的发发展与现现状1.1照明明电光源的四次技术术革命1

2、879年年，爱迪迪生发明明了第一只只作为热辐辐射电光光源的碳丝白白炽灯，使使人类从从漫长的的火光照照明时代代进入了了电气照照明时代代，第一一次革命命性地改改变了人人们的照照明方式式，拉开了了人类现现代文明明的帷幕幕。200世纪330年代代，作为为第二次次电光源源技术革革命的成成果荧光光灯问世世了。荧光灯灯的发光光效率比比白炽灯灯有了较较大的提提高，逐步被应应用于建建筑、道道路等室室内外的的照明，并并且进入入了家庭照照明领域域。高强强度气体体放电光光源（HHID）通通常指汞汞灯、高高压钠灯灯、金属属卤化物物灯等，是第三次次电光源源技术革革命的产产物。由由于高强强度气体体放电灯灯的发光光效率较较高

3、、功功率大、寿寿命长，因此，在大面积照明和室外照明等场合有着很好的应用。照明电光源源经历了了白炽灯灯、荧光光灯、高高强度气气体放电电灯三代代产品，光光效不断断提高，耗耗电量不不断下降降，对人人类社会会的发展展起了至至关重要要的作用用。今天天，人们们在关注注光照效率率的同时时，更注注重照明明方式对对环境的的影响。随着科学技术的进步，又一种新型电光源-发光二极管照明（LED）即半导体照明，真正引发了电光源照明技术的质变，以其体积小、寿命长、耐闪烁、抗震动、色彩丰富、安全可控、节能环保、无紫外线和红外线辐射等全面优势掀起了第四次电光源技术革命，将电光源照明推进到节能环保的时代。LED属于于固体冷冷光

4、源，是一种种能够将将电能转转化为可可见光的的半导体体，与传统统照明光光源最大大的区别是是结构和和材料的的不同。它它除了寿寿命长、耗耗能低之之外，还还有几个个特殊的的优点：一是应应用非常常灵活。可可以做成成点、线线、面各各种形式式的照明明产品。二二是环保保效益明明显。由由于光谱谱中没有有紫外线线和红外外线，没没有污染染，废弃物物可回收收，属于于典型的的绿色照照明光源源。三是是控制十十分方便便。只要要适当调整整输出电流流，就可可以任意意调整光光源亮度度；利用用控制电电路对LLED不不同光色色的进行行组合，还还可以达达到丰富富多彩的的动态变变化效果果。半导体照明明应用的的意义，绝不亚亚于前几几次照明

5、明领域的的技术革命命。因为为半导体体照明将将作为最有有效的节节能和环环保的手段，将通过过改善人人类生存存环境、发发展照明明的新概概念和新新模式来来改善和和提高人人类的生生活质量量。1.2半导导体照明明产业的的发展半导体照明明问世已已有400多年，但但最早研研制的LLED只只能发出出红色的的光，主主要用于于电子、仪仪表等设设备中的的指示灯灯。直到到20世世纪900年代中中期，在在取得了了第三代代半导体体材料GGaN的的技术突破破以及蓝蓝、绿、白白光发光光二极管管问世后后，LEED已能能发出各各种颜色色的光束束，尤其是是高亮度度白光LLED的的出现具具有划时时代意义义。从技技术角度度看，白白光LE

6、ED是LLED最最尖端的的技术，是LEED从标标识功能能向照明明功能跨跨出的实实质性一一步。它它被认为为是人类在电电光源照照明领域域继爱迪迪生发明明白炽灯灯泡之后后最伟大大的发明明之一。面对半导体体光源的的巨大商商机和新新一代照照明革命命的浪潮潮，美、日日、欧、韩韩等国和和我国台台湾地区区纷纷制制订发展展计划进进行研发发。近年来来，我国国也先后启启动了绿绿色照明明工程、半半导体照照明工程程，在十十大重点点节能工工程、8863计计划新材材料领域域中先后后支持半半导体照照明技术术的研发发和产业业化项目目，具备备了较好好的研发发基础，初初步形成成了完整整的产业业链，并并在下游游集成应应用方面面具有一

7、一定优势势。20003年年6月，科科技部联联合6部部委和114个地地方政府府，正式式启动了了“国家半半导体照照明工程程”；当年年底底，我国启动动了“十五”国家科科技攻关关计划“半导体体照明产产业化技技术开发发”重大项项目（即即国家半半导体照照明工程程），使使我国半半导体照照明工程程进入了了实质性性推进阶阶段。220088年122月，科科技部高高新司提提出了开开展“十城万万盏”LEDD应用试试点示范范城市的的思路，以以应用示示范拉动动内需，促促进科技技成果的的转化。2009年3月，科技部高新司在北京召开会议，决定加大推进“十城万盏”试点示范工作力度和试点范围。2009年5月初国家科技部批准21个

8、城市开展半导体 HYPERLINK 照明应用工程试点工作之后，试点城市相继召开会议，积极部署、开展试点工作。2008年年北京奥奥运会、20110年上上海世博博会和广广州亚运运会的举举办，大大大促进进了国内内景观照照明工程程建设的发发展。上海世博博园区标标志性建建筑的景景观灯光光是半导导体照明明的成功功应用，例例如中国国石油馆馆（油立立方）的的景观照照明，就就是一次次半导体体照明示示范应用用的成功功范例，充分体现了在半导体照明应用工程取得的丰硕成果。目前，半导导体照明明产业发发展迅速速，应用用领域日日益扩展展，在多多个领域域大显身身手：在在景观照照明、交通指示示、显示示领域的的技术基基本成熟熟，

9、已得得到广泛泛应用；在汽车车灯、背背光源领领域的技技术日趋趋完善，市市场占有有率逐步步提高；在功能能性照明明领域的的技术开开始起步步，处于于试点示示范阶段段；在医医疗、农农业等特特殊领域域和军事事运用的的半导体体照明技技术方兴兴未艾；此外，LED在玩具礼品、圣诞灯等产品领域，都有着巨大的市场需求。1.3我国国半导体体照明产产业发展展面临的的机遇与与挑战1.3.11我国半半导体照照明产业业发展面面临的机机遇我国半导体体照明产产业已初初步形成成珠三角角、长三三角、北北方地区区、江西西及福建建地区四四大半导导体照明明产业聚聚集区域域，半导导体照明明产业发发展面临临着良好好的发展机遇遇。首先，半导导体

10、照明明将成为为新的潜潜力巨大大的经济济增长点点。发展展半导体体照明新新兴产业业，有利利于调整整照明产产业结构构，提升升产业水水平。此此外，中中国消费费类电子子产品产产量占全全球产量量的400%，中中国也拥拥有133亿人口口的巨大大市场，发发展半导导体照明明新兴产产业，将将是百年年传统照照明工业业转型的的重大历历史机遇遇。第二，半导导体照明明作为新新一代半半导体技技术的突突破口，将将会带动动原材料料、太阳阳能光伏伏产业、装装备制造造等相关关产业的的发展，除对提提升传统统照明产产业的结结构升级级外，对对电子信信息、装装备制造造、有色色金属等等行业也也将产生生带动作作用。同同时也将将促进国国防、信信

11、息、光光电子、电电力电子子等行业业的技术术进步与与产业发发展，具具有极其其重要的的战略意意义。第三，半导导体照明明对低碳碳、节能能、环保保将发挥挥举足轻轻重的作作用。我我国是仅仅次于美美国的世世界第二二发电大大国，如如果半导导体照明明进入照照明市场场等应用用领域，对于节能减排、低碳经济具有非常重要的现实意义和历史意义。此外，政府府的相关政政策支持持将对半导导体照明明产业发发展提供供有力的的保障。1.3.22我国半半导体照照明产业业发展面面临的挑挑战随着半导体体照明产产品价格格的逐步步下降和和应用技技术的不不断成熟熟，国内内外半导导体照明明在市政政、家居居、商业业、工业业等领域域及各专专业领域域

12、照明和和LCDD背光应应用方面面的推广广必将加加速，国国内生产产制造发发展前景景巨大。正因为如此，国内外的LED市场也面临着激烈的竞争和挑战。从技术发展展与市场场方面来看看，蓝宝石石衬底的的GaNN基芯片片及白光光技术的的专利制制约仍然然存在，随随着我国国企业产产能、技技术水平平的提升升和国际际厂商在在国内生生产布局局的加快快，国内内企业将将与国际际厂商发发生更加加直接的的竞争。从产业发展展方面来看看，具有有研发、资资金、市市场、制制造等优优势的公公司尤其其是国际际知名企企业，将将会快速速扩充相相关产业业规模，产产业的集集中度将将有所提提升。企企业的竞竞争将从从产品技技术层面面更多的的向资本本

13、、市场场等层面面转移，这这也将引引起产业业格局的的重新洗洗牌和调调整。 2.半导体体照明应应用存在在的问题与认认识2.1半导导体照明明应用存存在的问题2.1.11关于政政府引导导没有政府的的充分重重视和正确引引导，半半导体照照明应用用工程的的健康发发展就是是一句空空话。国国家半导导体照明明工程根根据我国国的国情情确立了了总体目目标：抓抓住照明明革命的的历史机机遇，瞄瞄准成熟熟的产业业技术（低低成本技技术），以以近期解解决市场场应用和和产品的的性价比比，中远远期培育育新兴的的大功率率通用照照明（白白光）产产业为目目标，从从形成一一个完整整产业链链的角度度出发，体体现政府府引导、企企业主体体、市场

14、场化运作作的原则则；以应应用促发发展、解解决产业业化的关关键技术术和原创创性核心心技术，形形成一批批专利、培培育一批批企业、建建设一批批基地，形形成有自自主知识识产权的的标准体体系，最最终发展展成为具具有国际际竞争力力的中国国半导体体照明新新兴产业业。但是在半导导体照明明应用工工程试点点工作中中，一些些城市为为了某些些需要，对于总体目标中的“成熟、低成本、性价比、关键技术和原创性核心技术、自主知识产权”等关键词并未真正理解，更谈不上准确引导行业的健康发展，以至不顾我国国情进行了盲目的建设，造成了极大的浪费和损失。2.1.22关于标标准规范范确定照明产产品的优优劣，首首先应有有一个评评判的标标准

15、。近近年来许许多企业业看到了了大功率率LEDD路灯照照明的市市场商机机，一哄哄而上，产产品鱼龙龙混杂、优优劣难辩辩，以次次充好、偷偷工减料料、低价价竞销、粗粗制滥造造的现象象并不少少见。由由于半导导体照明明技术进进步快，涉涉及行业业多，处处在多学学科交叉叉的产业业边缘地地带，在在检测设设备、检检测方法法的研发发等方面面没有足足够的投投入，半半导体照照明的标标准与检检测体系系尚未完善善，难以以对现有有半导体体照明产产品进行行质量评评价或认认证。2.1.33关于市市场机制制从半导体照照明应用用工程的的市场看看基本是是政府买买单的国国家市场场。“十一五五”城市绿绿色照明明工程规规划纲要要提出出：建立

16、立推动和和实施节节能措施施的新机机制，通通过合同同能源管管理等方方式，聘聘请专业业服务机机构参与与城市照照明节能能改造，并并通过与与客户分分享节能能效益赢赢利，实实现滚动动发展和和双赢发发展。规规定明明确:城城市照明明可以采采取合同同能源管管理的方方式，选选择专业业性能源源管理公公司管理理城市照照明设施施。这是是关于在在设施运运行管理理阶段以以市场化化运作的的方式来来落实节节能工作作的具体体措施。目前在采用用合同能能源管理理（即EEMC）方方式落实实节能要要求的工工作中，有有些城市市没有坚坚持客观观务实的的科学态态度，建建立严谨谨规范的的运行机机制，制制定切实实可行的的评价标标准，而而是为了了

17、“面子工工程”、“政绩工工程”等需要要进行不不合理、不不科学的的建设，有有的甚至至弄虚作作假、自自欺欺人人，实施施名不副副实的EEMC建建设，这这不仅事事与愿违违，而且且贻害无无穷。2.1.44关于技技术创新新目前半导体体照明产产业发展展中的技技术创新新还存在在一定的的问题，如半导体照明的核心技术与专利缺乏、研发经费投入不足且力量分散、缺乏支持基础理论研究的长效机制、国家公共研发平台与企业工程技术中心缺位，半导体照明的主流技术专利多为发达国家所控制，高端市场被国际公司占据，MOCVD设备高度依赖进口，难以支撑外延核心技术、工艺的持续创新和规模化生产等等。我国半导体照明产业80%以上的功率型LE

18、D芯片、器件还是依赖进口，技术创新与承担风险能力都远远不够，企业发展面临的专利风险日益加大。尤其是由于地方保护主义，低水平盲目投资、重复建设现象严重，导致产业过度竞争，产品质量良莠不齐，不利于产业健康发展。2.1.55关于应应用范围围和阶段最近有这样样一种观观点：现现在白光光LEDD光效已已达到1160 lm/W，预计半半年之内内可达1180llm/WW，并且且在此之之后两个个月就可可达到2200llm/WW，发展展速度非常常可怕！所以，LLED照照明时代代已经到到来，现现在就可以全全面取代代传统照照明光源源！虽然笔者不不能准确确预计LLED光光效发展展的准确确数值，但但我丝毫毫不怀疑疑LED

19、D惊人的的发展速速度。不不过，既既然有着着近在眼眼前的发发展前景景，何必必“现在”就要以以LEDD全面取取代传统统照明光光源？半半年乃至至八个月月的时间间并不很很长，届届时再来来取代岂岂不更好好？而且且8个月月之后LLED又又将如何何发展？如果现现在以1160 lm/W的LLED“全面取取代”传统照照明光源源，不久久之后出出世的1180llm/WW、2000lmm/W甚甚至更高高光效的的LEDD光源，对对已经取取代传统统光源的的LEDD路灯是是否还要要再来一一次“全面取取代”？果真真如此，那那造成的的浪费和和损失才才是“非常可可怕”的！2.2发展展半导体体照明产产业的认认识2.2.11正确认认

20、识半导导体照明明应用与与发展的的关系在目前半导导体照明明产业迅迅速发展展的情况况下，应应本着对对国家与与人民负负责任的的态度，坚持科学的发展观，正确处理半导体照明应用与发展的关系，采取组织示范工程的方式，积极而又慎重地推广半导体照明的应用。从发展和应用的关系来讲，半导体照明的应用是手段，而通过应用促进半导体照明科学发展才是目的。半导体照明的发展需要应用的推动，半导体照明的应用直接促进了半导体照明的发展，二者相辅相成，互为补充。2.2.22明确半半导体照照明产业业的指导导思想和和重点发展展目标发展半导体体照明产产业要坚坚持全面面落实科科学发展展观的指指导思想想，大力力实施绿绿色照明明工程，以以增

21、强自自主创新新能力和和扩大绿绿色消费费需求为为主线，以以抢占未未来竞争争制高点点为目标标，以市市场为导导向、以以企业为为主体、以以试点示示范工程程为依托托，形成成一批拥拥有自主主知识产产权、知知名品牌牌和较强强市场竞竞争力的的骨干企企业，实实现技术术上的重重点突破破和产业业上的重重点跨越越，培育育振兴我我国半导导体照明明节能产产业，推推动节能能减排，促促进经济济平稳较较快发展展。要坚坚持扩大大内需与与长远发发展相结结合、产产业发展展与结构构优化相相结合、技技术引领领与需求求带动相相结合、政政府引导导与市场场机制相相结合的的基本原原则。我国半导体体照明产产业发展展的目标标是：到到20115年，半

22、半导体照照明产业业产值年年均增长长率在330%左左右；产产品市场场占有率率逐年提提高，功功能性照照明达到到20%左右，液液晶背光光源达到到50%以上，景景观装饰饰等产品品市场占占有率达达到700%以上上；大型型MOCCVD装装备、关关键原材材料以及及70%以上的的芯片实实现国产产化；产产业集中中度显著著提高，拥拥有若干干自主品品牌、较较大市场场影响力力的骨干干龙头企企业；初初步建立立半导体体照明标标准体系系；实现现年节电电4000亿千瓦瓦时，相相当于年年减排二二氧化碳碳40000万吨吨。2.2.33合理确确定半导导体照明明应用的的范围和和阶段半导体照明明应用包包括但不不限于路路灯照明明，因此此

23、从应用用范围来来讲，在在景观照照明、交通指示示、显示示领域等等技术基基本成熟熟的范围围，可以以广泛应应用；在在功能性性照明领领域的技技术开始始起步，处处于试点点示范阶阶段；不不宜进行行大规模模的、盲盲目的安安装建设设。从应应用阶段段来讲，应严格按程序办事，采用建立样板路、示范项目的方法，在一定的时间内进行试验对比，取得经验，逐步推广，既取得较好的照明质量，也达到带动当地LED产业发展和节能减排的目的。3.LEDD发展的的措施与与前景展展望3.1半导导体照明明节能产产业发展展的政策策3.1.11贯彻执行行国家相相关的法法规、规规章和政政策近年来，国国家和相相关部门门出台了了一系列列政策规规定，推

24、推进城市市照明包包括半导导体照明明的节能能减排工工作。如如国务务院关于于加强节节能工作作的决定定（国国发220066288号）、建建设部关关于加强强城市照照明管理理 促进进节约用用电工作作的意见见（建建设部、国国家发改改委2200442004号）以以及“十一五五”城市绿绿色照明明工程规规划纲要要（建建办城20006448号）等等规范性性文件。并并实施了了国家半半导体照照明工程程和“实施十十城万盏盏” LEED照明明应用示示范工程程。2010年年7月，城城市照明明管理规规定（中中华人民民共和国国住房和和城乡建建设部令令第4号号）颁布布实施了了。规规定的的发布实实施，标标志着我我国城市市照明的的发

25、展将将步入科科学化、法法制化的的轨道，城城市照明明包括半半导体照照明的规规划、建建设、维维护和监监督管理理等活动动将有法法可依，健健康发展展。规定第第三条规规定：城城市照明明工作应应当遵循循以人为为本、经经济适用用、节能能环保、美美化环境境的原则则。以人人为本是是城市照照明工作作科学发发展观的的核心，管管理工作作就是要要满足人人民群众众的照明明需求；经济适适用是科科学发展展观协调调发展的的基本要要求；城城市照明明工作要要与各地地经济社社会发展展相协调调；防止止与地方方经济发发展水平平不一致致的、盲盲目投入入的城市市照明建建设活动动；节能能环保是是可持续续发展的的要求，也也是应对对当今全全球能源

26、源与环境境危机所所必须要要坚持的的原则；美化环环境体现现了城市市照明工工作的新新目标、新新高度，城城市照明明不再局局限于满满足功能能的使用用，而且且要满足足人们更更高层次次的生理理和心理理需求，要要建设适适宜、和和谐、友友好的照照明环境境。要积极实施施促进半半导体照照明节能能产业发发展的鼓鼓励政策策。各级级财税、发发展改革革、科技技等部门门要推动动落实国国家对生生产新型型节能照照明产品品的企业业，从事事国家鼓鼓励发展展的项目目进口自自用设备备以及按按照合同同随设备备进口的的技术及及配套件件、备件件，在规规定范围围内免征征进口关关税的优优惠政策策。鼓励励采购国国产MOOCVDD装备，支支持关键键

27、装备国国产化。推推动将半半导体照照明产品品纳入节节能产品品政府采采购清单单。在道道路、工工矿企业业、商厦厦和家庭庭等领域域选择推推广相对对成熟的的半导体体照明产产品，条条件成熟熟时纳入入财政补补贴政策策支持范范围。3.1.22充分发发挥政府府职能部部门指导导和宣传传教育作作用各级政府和和相关职职能部门门应按照职责责分工，各各司其职职，加强强协调，形形成合力力，积极极推进半半导体照照明产业业健康有有序发展展。加强强对半导导体照明明节能产产业发展展的指导导，科学学规划，合合理布局局，避免免盲目扩扩张和低低水平重重复建设设，推动动区域产产业朝着着专业化化、特色色化、集集群化的的方向发发展。加加强城市

28、市道路照照明、景景观照明明新建和和改建工工程的论论证工作作，统一一规划设设计，避避免盲目目拆换和和过度亮亮化。各地区、有有关部门门要积极极开展科科学的舆舆论宣传传，正确确认识半半导体照照明产品品的优势势和不足足，为半半导体照照明产业业发展营营造良好好的舆论论环境。抓抓好人才才培养，支支持高等等院校、职职业学校校、研究究机构开开设相关关学科教教育。3.1.33健立和和完善半半导体照照明标准准体系各级政府和和相关职职能部门门应加强强半导体体照明产产品相关关基础标标准、产产品标准准和测试试方法标标准的研研究，加加大检测测设备投投入，提提高国家家级检测测机构对对半导体体照明产产品的检检验和测测试能力力

29、。尽快快制定出出台重点点支持和和推广半半导体照照明产品品的技术术规范。研研究建立立半导体体照明标标准体系系，逐步步出台产产品的检检测标准准、安全全标准、性性能标准准和能效效标准，积积极参与与国际标标准制定定。针对对不同的的半导体体照明产产品分重重点、有有步骤地地研究开开展节能能认证工工作。近年来，一一些专家家针对LLED路路灯照明明的快速速发展，适适时提出出了LEED路灯灯灯具模模块化生生产的见见解，不不少LEED路灯灯生产企企业也各各自进行行了路灯灯灯具生生产模块块化的实实践。笔笔者对此此十分赞赞同。但但是由于于目前国国内没有有相关LLED路路灯产品品生产的的标准，各各企业的的LEDD灯具模

30、模块规格格不一，造造型各异异，难以以在全行行业实现现半导体体照明产产品的标标准化。因因此笔者者认为，在在“灯具生生产模块块化”的基础础上，还还应加上上一条，就就是“模块制制造标准准化”，以实实现LEED路灯灯灯具的的标准和和互换。只只有如此此，才能能更好地地推动半半导体照照明产品品标准化化的工作作。3.1.44加大半半导体照照明技术术创新与与应用的的支持力力度各级政府和和相关职职能部门门应继续续加大对对半导体体照明领领域的科科学研究究和技术术应用的的支持力力度；有有效整合合和利用用现有科科技资源源，加强强国家重重点实验验室、国国家工程程实验室室、国家家工程中中心建设设，形成成基础科科学研究究的

31、长效效机制以以及利益益共享的的合作开开发机制制。通过过引进消消化吸收收再创新新，联合合各方集集中攻克克MOCCVD装装备等核核心技术术。结合合市场需需求，组组织实施施“十城万万盏”工程，不不断强化化产品的的集成创创新。进进一步实实施专利利战略，建建立专利利池，增增强产业业核心竞竞争力。3.2半导导体照明明产业发发展的保保障措施施3.2.11半导体体照明应应用工程程的实施施模式根据国家半半导体照照明应用用工程的的指导思思想和总总体目标标，结合合已取得得的半导导体照明明应用工工作经验验，应采取政政府主导导、重在在示范、市市场化运运作的模模式开展展工作。实实施的模模式主要要有：政政府采购购模式、建设投投资模式式、实施主主体投资资模式以以及合同同能源管管理（EEMC）方方式等等等。其中中合同能能源管理理（EMMC）方方式即选选择专业业性能源源服务机机构参与与半导体体照明节节能改造造，提供供能源效效率审计计、节能