我國半導體照明發展戰略研究

馬達

摘要：當前，世界經濟步入“大調整”與“大過渡”的時期，我國經濟進入穩增長、調結構的新常態。我國半導體照明產業也步入了新的發展階段，發展增速放緩，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用領域[2]。文章主要對我國半導體照明發展戰略進行了簡要分析，以供參考。

關鍵詞：半導體；照明；現狀；發展

引言

半導體照明（LED）也稱固態照明，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，全球半導體照明產業產值年增長率保持在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展的最具市場前景的高效照明產業。近年來，我省半導體照明產業取得較快發展，產業化技術不斷突破，產業規模迅速擴大，產業鏈日趨完整，節能效果日益明顯，已成為全國半導體照明產業發展最快的區域之一。推動我省產業發展，能夠有效擴大節能產品消費需求，促進節能減排。

1 LED半導體照明技術特點

半導體技術在業內又被稱為LED照明技術，主要包括了LED芯片技術、LED封裝技術和LED應用技術。最近幾年來，LED芯片技術在國家的扶持下飛速發展，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封裝技術的發展使得封裝產品的尺寸、形狀、功能不斷得到發展完善。為LED應用技術的設計和制造提供了廣闊空間，同時凸顯了LED照明技術多樣性、靈活性、復雜性和廣泛性。半導體照明的核心部件是發光二極管，英文簡稱為LED，是半導體二極管家族中的一個典型代表。LED自發性的發光是由于電子和空穴的復合而產生，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合，釋放放出多余的能量而引起光子的發射。半導體二極管芯片由于材料的摻雜不同可以發出從紫外到紅外不同波長的光子。半導體照明技術所利用的用于照明的白光主要技術途徑有兩類：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芯片發出激發熒光粉，藍光和熒光粉受激發產生的黃、綠、紅光合成得到照明用白光。伴隨著半導體技術的發展和全球生態環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光技術憑借著諸多優點近些年得到了飛速發展，半導體照明技術的發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展道路的優越性。

2 LED半導體技術的發展

隨著半導體發光器件在實驗室研究中的成功，LED半導體照明已經出具端倪，基于半導體技術的應用，LED半導體照明相比較傳統照明技術大大節約了能源，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，導致該技術的應用并未得到普及。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，使其發光效率大大提高，并通過控制PN節的材料改變其顏色，顏色的增加，使得LED半導體照明的應用范圍更加廣泛。對于LED半導體發光器件的發光效率，也由最初的0.1lm/w，提高到現在的150lm/w，在實驗室環境下，其發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。以我國為例，早在2011年，我國便已經明確規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，這對于光照要求較高的行業來說只能夠使用LED半導體照明。據統計，當LED半導體照明全面取代白熾燈時，我國每年可節約的電量約為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半導體照明在環境保護方面的中要作用，我國對于LED半導體照明技術的普及給與了極大政策與經濟支持，這也促進了LED半導體照明在我國的發展。

3 我國半導體照明發展戰略

3.1提升光品質，關注光健康

目前，LED技術的突破遠遠超過預期，未來LED技術仍將以超乎想像的速度發展，而光效將不再是人們唯一關注的焦點，光品質的提升、光環境的健康和舒適、生態、安全更引人矚目，高品質、個性化、多形式將成為未來LED照明產品的發展方向。2016年國家重點研發計劃——戰略性先進電子材料重點專項中，已經對高光效、全光譜、高品質材料、器件、模組和燈具制造技術進行了部署。為提高光品質，國內外研究機構也在加強顯色性、非視覺效應、視覺舒適度等應用基礎理論研究。研究光照對人體健康的影響是近年來國際照明、醫學領域的一個重要研究方向，通過對光影響人體生理節律、人眼健康舒適度、光疲勞和光損傷等的研究，構建健康舒適的光環境，實現“以人為本的照明”將是未來光健康領域發展的核心。另外，MicroLED、QLED等技術成為研發的新熱點方向，值得關注的是，未來石墨烯材料將憑借其優于ITO的導電散熱性能實現應用；激光照明及全息顯示技術將在一些特殊領域獲得更廣泛的應用；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

半導體照明產業正在從技術驅動轉變為應用驅動。學科交叉加速，產業前沿延伸，應用領域拓寬，創新應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]。半導體照明技術與智能硬件、互聯網、物聯網技術的跨界融合，將推動智慧照明的發展，進而成為智慧家庭、智慧城市、智能社會的重要組成部分，進而實現按需照明。半導體照明技術與醫療、保健、農業、通信等領域的跨界合作，超越照明領域（如光通信、安全、農業、光醫療等）的蓄勢待發，結合生理學、醫學、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展。

3.3產業競爭格局有望重塑

隨著行業的整體增速顯著放緩，借力資本市場成為改善企業業績的重要途徑，并購整合成為半導體照明行業的新常態。新一輪整合的特點是優勢資源逐步向行業巨頭集聚，整合方向也從業內并購逐漸轉向跨界融合，雙主業并行已成為半導體照明企業新興方向。半導體照明企業轉型升級加速，一種是通過整合并購打造“巨無霸”企業，以規模效應和集成能力取勝；另一種是采用“小而美”戰略，聚焦細分市場深耕細作，謀求差異化發展。同時，傳統意義的學科界別、產業界別、商業界別日趨模糊，新興商業模式和業態不斷涌現，多層次的跨界融合時代已經到來。半導體照明企業也從產品制造商轉變為提供系統解決方案的服務集成商。此外，全球產業格局不斷調整，原有的美國、日本、歐洲領先，韓國、中國追趕的局面也在改變，全球半導體照明產業競爭格局有望重塑。

結束語

隨著科學技術的飛速發展，半導體照明對傳統照明的替代越來越激烈，由于照明的應用領域的多樣性和復雜性，造成這種替代速度在各個細分領域可能不盡相同，但基本上是大勢所趨。半導體照明技術也必將隨著化工工藝、材料工藝等的發展突飛猛進，更加注重各生產環節之間的聯結的系統性，將工程學、照明學以及數據建模等方法充分融入到半導體照明技術中，更加強調各生產要素之間的協調性和系統性。

參考文獻：

[1]李勝會，黃華茂，王洪.我國LED產業發展現狀分析與政策措施[J].宏觀經濟研究，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展與實施回顧[J].照明工程學報，2016，27（4）：1-7.