国内外LED绿色环保照明系统的发展情况

引言

LED在近十年中的性能和质量提高了10倍，而制造成本下降到早期的1/10。LED近10年的新突破，犹如1879年爱迪生发明的白炽灯成为文明社会的里程碑一样，令人兴奋不已。兼具节能、环保、安全、寿命长、低耗、低热、色光、白光、防震、防水、微型、高亮度、易调光、光束集中和减少维修等15项优点的LED新一代绿色光源，定将在21世纪的全球照明领域引发一场革命。我们只需拭目以待。下面就简单介绍下国内外的LED发展情况。

1  国外LED技术及其应用产品的新进展

新一代绿色环保光源LED无量的前途和巨大的显在及潜在市场已被公众所认可，成为不争的事实和群雄逐鹿的战场，人们正以极大的热情投入到LED照明产品的研发、生产和应用之中。在近一两年中，PhilipsLumiLEDs公司、Osram公司、Nichia公司和Gree公司在大功率白光LED的研发上都取得了新进展并有着不凡的业绩。PhilipsLumiLEDs称其尺寸为1mm×1mm的LED芯片在350mA电流下的发光效率达到115lm/W。2008年初，Gree公司在市场上出售的1W白光LED，其发光效率达到118lm/W。据报道，2007年大功率白光LED产业化水平，光效普遍达到60~90lm/W，寿命达50000h。由于LED光效和功率的提升，国外交通信号灯已开始用8~10只大功率LED替代先前数十个乃至数百个小功率LED，而且效果更佳。

Osram日前宣布，他们研发的白光LED亮度和光效双双创造了新高。据称，在350mA的工作电流下，峰值亮度达到155lm，光效为136lm/W，色温为5000K，色坐标为0.349/0.393（cx/cy）。

随着LED性能的提高，新型LED灯具也取得了一些新进展。目前用作照明的单芯片白光LED批量生产的产品主要有1W、3W和5W，电流容量分350mA、700mA、1A和1.5A等几种；多芯片封装在一起的LED功率从10W、20W和30W，现已提高到100W乃至100W以上。图1所示为家用LED灯样品。

MR16射灯使用12V的AC/DC电源，驱动器IC采用PT4115，系统电路如图2所示，图3所示为MR16LED射灯及恒流源电路板实物。基于PT4115的LED驱动电路，可点亮一颗3W的LED或3颗1W的LED。

东芝照明技术公司最近推出了小型反射灯泡（ReflampMiaget）和光束灯泡型（BeamLamp）LED照明新产品，它们均采用E26型灯头，可以直接使用原来的灯座。新产品采用日亚化学工业公司的LED，光源颜色有白炽灯泡色和白色两种，主要用作广告牌、设施及店铺的照明。小型反射灯泡型LED灯配置了5个LED，亮度相当于60W的白炽灯，功耗为5.3W，其中白光LED光效为68lm/W。光束灯泡型LED照明装置装配了8个LED，功耗为9W，亮度相当于75~100W的白炽灯。

Osram不仅推出了全彩像素点和像素段LED灯具，而且还开发了大功率LED聚光灯和洗墙灯，如图4所示。全彩LED聚光灯及泛光灯用大功率LED外形如图5所示。

虽然LED在照明领域的发展潜力很大，但距它成为照明主体尚需要相当长的时间。据全球2006年LED产品应用统计，其48%的产品应用于移动设备中，14%应用于显示器中，15%应用于汽车照明，2%用作信号灯，照明应用仅占5%，其它应用为16%。由此可见，LED还远不是照明领域的主要产品。但是，LED已成为景观装饰照明和汽车前后雾灯、第三刹车灯、方向灯及尾灯的首选。目前LED景观灯具非常多，如LED轮廓灯（扩栏灯）、LED彩虹管（线条灯、美耐灯）、LED投光灯（投射灯、泛光灯）、LED洗墙灯（线型LED投光灯、LED线条灯）、LED埋地灯、LED水底灯等等。

尽管LED在普通照明领域只是初见端倪，但是，LED的光明前途就像LED的发明者Holonyak在2000年的预言一样：“原则上LED是灯的最终形式，实际上也是如此，它的发展确实能够而且将继续到所有功率和颜色都实现为止，了解这一点是极为重要的”。

2  我国LED照明产业发展现状

目前中国大陆从事LED研发、材料生长、芯片制造、器件封装以及产品应用的单位达500多家，从业人员超过2.8万人，其中工程技术人员占二成，已初步形成LED产业规模。近三年来，我国大陆LED产业呈高速增长的趋势。

从2004年4月开始，科技部先后批准上海、厦门、深圳、南昌和大连为“国家半导体照明工程产业化基地”。2007年12月，科技部又批准石家庄市为“国家半导体照明工程石家庄产业化基地”，使我国国家半导体照明工程产业化基地增加到6家。

截止2007年12月，我国MOCVD外延设备达80多台（每台进口价约100万美元），2008年预计新增MOCVD设备超过40台，将使我国LED外延芯片产能有较大提升。2007年，我国大陆LED芯片产值达15亿元（人民币），较2006年的10.5亿元增长43%，其中GaN芯片产值为8亿元，较2006年的4.5亿元增长78%。2007年国产GaN芯片产能达960kk/月，较2006年增长60%，实际年产量达到90亿只，国产化率提高到35%。由于国产LED芯片性能提升较快，已在显示屏、信号灯、户外照明、中小尺寸背光照明等高端应用获得认可。预计在未来几年，国产LED芯片产能年增长率保持在30%以上。

2007年，我国大陆LED封装产值达168亿元，较2006年的148亿元增长15%；产量由2006年的660亿只增加到820亿只，增长率为24%。高亮度LED产值达120亿元，占LED总销售额的71%。SMD和大功率LED封装增长较快，目前全国大功率LED封装产能达10KK/月左右。[!--empirenews.page--]

2007年我国LED应用产品产值超过300亿元，已成为LED全彩显示屏、太阳能LED、草坪灯、庭院灯等应用产品全球最大的生产和出口国。LED户外照明发展最快，已有上百家企业生产LED路灯，并建设了几十条示范道路。

2007年规划内投资超过150亿元，新增投资近40亿元，企业融资渠道呈现出多元化趋势，使我国产业格局发生了新变化。

目前我国采用国外管芯封装后的LED光效达70～80lm/W，小功率LED研究水平为90lm/W，功率型器件光效研究水平达70lm/W，产业化水平为60lm/W。与国外先进水平比较，我国存在约5年的差距，至关重要的是缺少具有自主知识产权的技术。值得注意的是，国际半导体照明核心专利纠纷开始直接影响我国大陆企业。

3  LED光源在偏远及欠发达地区的应用

目前全球照明用电消耗约占全球总电能的1/5，而另一方面，目前世界上仍有十几亿人口没有电能可用，这些人口几乎全部分布在发展中国家，其中80%生活在边远贫困落后的农村地区。这些地区的人们主要依赖煤油灯或点烧松枝等木柴来满足日常的主要照明，这不仅对周围环境造成污染，而且要消耗大量木材和能源。

为解决偏远落后地区的照明问题，照亮世界基金会（LUTW）所覆盖的地区现在已经遍及亚非拉几个大洲的26个国家，仅在该组织最先进入的尼泊尔，就直接改变了10万人的生活。在尼泊尔西北部的胡姻拉地区，人们长期使用松脂油浸过的木柴作为燃料，将其放置在40~50cm高的石板或铁板上燃烧，在距离火源水平距离1m的地面上，平均照度仅有2lx，照明效果极差。从2000年开始，LUTW通过与当地非政府组织合作，向北部偏远地区提供太阳能电池板，或建立小型水电站，为当地提供电能，同时采用LED光源为居民解决照明问题。截止2007年1月，仅在尼泊尔北部胡姻拉地区，就有366户居民，共2196人能够享受每天7h的夜间照明。LUTW在尼泊尔推广的白光LED灯具主要有两种，如图6所示。其中一种里面含有9颗NichiaNSPW510BS白光LED（见图6图）

在印度，有近8000万人仍然使用煤油灯作为主要照明手段。由于LED光源的光效是煤油灯的200倍，是白炽灯的5倍，若要照亮400万户家庭，采用25W白炽灯要消耗100MW电能；如果用8W节能灯，需要32MW；当采用2W的LED光源时，则只需要8MW。因此印度本地的一些非政府组织正积极努力在印度偏远地区推广LED光源，解决当地人的照明问题。与印度相类似，世界很多发展中国家的落后缺电地区都在大力开发太阳能、风能、水能等可再生清洁能源，积极利用白光LED光源来解决当地人的夜间照明问题。

我国西北西南地区的青海、西藏、新疆等地区，地广人稀，铺设电网供电难度很大。但是，由于这些地区的可再生能源非常丰富，太阳、风能、水能蕴藏量都很大，完全可以因地制宜，采用家庭式太阳能发电设备，实现各家各户单独供电；也可以是部落、村庄联合起来，建立小型风力、水力发电站，集中供电。LED光源不需要进行AC/DC转换，可以直接利用太阳能发电产生的直流电来工作。

4  结语

在近两年中，LED技术产业及其应用产品都取得了长足进步。随着LED在人们生活中的广泛应用以及在发展中国家偏远贫困地区的照明应用，LED展现出了诱人的发展前景。虽然LED光源在普通照明领域中的应用只是初见端倪，但LED将引领21世纪电光源领域的新潮流是一个不争的事实。

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