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2024年11月24日
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有資料顯示，照明消耗約占我國整個電力消耗的20%，在席卷全球的“節能、環保、低碳”大潮中，作為21世紀的高新技術產業，半導體照明（包括 LED和OLED）技術發展迅速、應用領域廣泛、產業帶動性強、節能潛力大，符合低碳與生態經濟要求和當代新興產業的發展趨勢，被各國公認為是最有發展前景的高效照明產業。隨著我國產業結構調整、發展方式轉變進程的加快，半導體照明產業作為低耗能、低排放的典范，成為了我國節能減排目標中的戰略新興產業而倍受重視。而作為國家發展下一代照明的戰略性技術，LED照明則有望成為綠色照明產品中最大的贏家。
半導體照明的特點及應用
發光二極管(LED)是一種能夠將電能轉化為可見光的半導體，它改變了白熾燈鎢絲發光與節能燈三基色粉發光的原理，而采用電場發光。一般而言，發光二極管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導體制成。
LED的內在特征決定了它具有很多優點。首先是體積小，LED是一塊很小的晶片被封裝在環氧樹脂里面。其次是耗電量低，LED耗電相當低，電光功率轉換接近100%。相同照明效果比傳統光源節能80%以上。再次，使用壽命長，在恰當的電流和電壓下，使用壽命可達6萬到10萬小時，比傳統光源壽命長10倍以上。最后是環保，LED是由無毒的材料作成，不像熒光燈含水銀會造成污染，同時LED也可以回收再利用。光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射，眩光小，冷光源，可以安全觸摸，屬于典型的綠色照明光源。此外，LED還具有色彩豐富，亮度高、低熱量等優點。
鑒于LED 的自身優勢，目前其主要應用于顯示屏、信號燈，汽車（包含汽車內部的儀表板、音響指示燈、開關的背光源、閱讀燈和外部的剎車燈、尾燈、側燈以及頭燈等），以及家電、計算機、儀器儀表、通訊設備、玩具等。
OLED，即有機發光二極管，又稱為有機電激光顯示。OLED的基本結構是由一薄而透明具半導體特性的銦錫氧化物(ITO)，與電力之正極相連，再加上另一個金屬陰極，包成如三明治的結構。整個結構層中包括了：空穴傳輸層(HTL)、發光層(EL)與電子傳輸層(ETL)。當電力供應至適當電壓時，正極空穴與陰極電荷就會在發光層中結合，產生光亮，依其配方不同產生紅、綠和藍RGB三原色，構成基本色彩。
OLED的特性是自己發光，不像TFT LCD需要背光，因此可視度和亮度均高，其次是電壓需求低且省電效率高，加上反應快、重量輕、厚度薄，構造簡單，成本低等，被視為 21世紀最具前途的產品之一。
目前，OLED主要應用于頭戴顯示器和MP3影音領域。其中以視頻眼鏡和隨身影院為重要載體的頭戴式顯示器得到了越來越廣泛的應用和發展。其在數字士兵、虛擬現實、虛擬現實游戲、3G與視頻眼鏡融合、超便攜多媒體設備與視頻眼鏡融合方面有卓越的優勢。
OLED在MP3 屏幕的應用領域屬于新崛起的種類，被譽為“夢幻顯示屏”。它無需背光燈，而是“主動發光”。因而，OLED應用于MP3產品上不僅增加了產品絢麗的美感，而且也為圖文資訊的表達錦上添花，無疑將成為MP3顯示面板的主流。
此外，由于OLED技術的主要優點是主動發光。現在，發紅、綠、藍光的OLED都可以得到。在過去的幾年中，研究者們一直致力于開發OLED在從背光源、低容量顯示器到高容量顯示器領域的應用。
我國半導體照明發展現狀
20世紀90年代以來，半導體照明技術不斷突破，應用領域日益擴展。隨著節能減排的進一步深入，我國也逐漸加大了對半導體照明技術的政策支持力度，并出臺了一系列政策措施。
1996年，中國開始實施“綠色照明工程”；2003年，中國正式啟動半導體照明產業工程，對城市交通信號燈大規模置換；2004年，中國先后成立了深圳、廈門、上海、南昌、大連5個半導體照明基地。與此同時，國家和相關企業也加大了半導體照明的研發投入。
LED產業具有典型的不均衡產業鏈結構，雖然產業環節不多，但其涉及的技術領域廣泛，技術工藝多樣化，上下游之間的差異巨大，上游環節進入壁壘大大高于下游環節。上游和中游是典型的技術或資本密集的“三高”產業：高難度、高投入、高風險，在某些環節技術難度極大、工藝精度要求極高、對技術和設備的依賴極強。相比歐美日等國，我國在這面的實力較弱，缺乏核心技術和產品。而處于產業鏈下游的封裝和應用環節壁壘很低，屬于勞動密集型產業。我國在下游集成應用方面具有一定優勢。
目前，中國LED產業分布比較集中，初步形成了珠江三角洲、長江三角洲、北方地區、閔三角地區四大區域，每一區域都形成了比較完整的產業鏈，我國85%以上的LED企業分布在以上四大區域。前不久，國家半導體照明工程批準上海、廈門、大連、南昌、深圳、揚州和石家莊為7大產業化基地。
經過30多年的發展，我國LED產業已初步形成了較為完整的產業鏈，產業規模不斷擴大，特別是自2003年實行半導體照明工程以來，進入快速發展期，已經成為世界LED產業發展最快、潛力最大的地區。2008年我國半導體照明總產值近700億元，其中芯片產值19億元，封裝產值185億元，應用產品產值450億元。2010年半導體照明產業總體規模已達1200億元，同比增長約40%，顯示出了市場的迫切需求和產業發展的良好前景。
“十城萬盞”加速中國LED照明產業升級
2009年5月，為突破制約產業轉型升級的重要關鍵技術，推動節能減排，有效引導我國半導體照明應用的健康快速發展，擴大半導體照明市場規模，促進產業核心技術研發與創新能力的提高，提升我國半導體照明產業的整體競爭力，中國科技部推出“十城萬盞”半導體照明應用示范城市方案，該計劃涵蓋北京、上海、深圳、武漢、重慶等21個國內發達城市。
方案公布后，在社會上引起了極大反響。LED照明領域的專家、學者紛紛表示，“十城萬盞”計劃將會對中國LED照明產生深遠影響。 科技部相關負責人表示，國家推出的“十城萬盞”計劃，LED產業的上、中、下游都將受益，將帶動上游大功率芯片技術的成熟和推廣，擴大中游企業大功率封裝器件的應用范圍，提升下游企業的市場規模。這個計劃對LED的普及和整個LED行業的成長將起到長久、持續的積極影響。
該負責人同時表示，中國目前是全球第二大耗能大國，據統計2008年的全國用電量達3.43萬億千瓦時，其中照明占12%。若LED的發光效率繼續以目前速度提升且其應用占到照明市場的30%，則到2020年，中國每年將省電2000多億千瓦時。
“十城萬盞”公布后不久，方案涉及到的城市紛紛公布了自己的LED照明發展規劃及目標。廣東省科技廳副廳長葉景圖明確表達了廣東發展LED產業的決心：“必須抓住全球LED產業發展機會，做強做大我省LED產業?！?br />
據悉，廣東全省大規模更換LED路燈計劃和LED路燈重大科技專項示范工程已經從東莞開始，計劃兩年內，在東莞、佛山、惠州、肇慶、中山等10個城市，實現“千里十萬”(一千公里十萬盞路燈)更換計劃。
廣東省LED產業聯盟主席李旭亮計算，按目前每套LED路燈5000多元的價格估算，10萬盞LED路燈背后是6億元的銷售市場，加上芯片、支架等相關產業，可以拉動25億元產值。
揚州市制定了《揚州市半導體照明功能性城市照明應用示范工程項目規劃》，并確定了半導體照明應用工程的應用試點（2009年-2010年）和應用推廣（2011年-2015年）兩個階段。
《規劃》提出，到2012年，揚州將應用10萬盞以上LED照明燈具，預期年節電3000萬千瓦時，年節約標煤3700噸，年減排CO 2.8萬噸，年減排SO2870噸，年減排NOX430噸；到2015年，100%的次干道照明、小區照明、景區亮化使用LED照明產品，30%的城市主干道照明、商業照明及家居照明使用LED照明產品。
有關人士分析，“揚州半導體照明應用示范工程”實施后，將帶來顯著的經濟效益和社會環境效益，可有效帶動揚州傳統照明產業的轉型與升級，促進揚州半導體照明基地建設邁上新臺階。預期年節電1360萬度，折合電費1100萬元人民幣；8年壽命周期內可節電11000萬度，折合電費8830萬元人民幣。
半導體照明產業發展一度落后于上海、大連，甚至內地城市合肥等之后，作為國內LED第一大產業基地的深圳開啟了其龐大的LED產業推進規劃。規劃顯示，深圳LED產業發展的目標是：到2010年LED產業規模在年產值280億元以上，到2015年該產業年產值將達到1300億元。
規劃還明確深圳市LED產業及技術發展重點將集中于襯底、外延及芯片、封裝、應用產品、配套及設備四個領域。同時，深圳市將推建研究研發、資源共享、成果轉化及產品交易四個平臺，建設LED產業集聚園，制定LED照明產品推廣財政補貼辦法，鼓勵單位和個人選用高效節能的LED產品，以推動LED產業及市場的共同成長。
為了能夠將LED照明產業培育成省里的新興支柱產業，黑龍江省政府和哈爾濱市政府聯合行動，連續三年將LED列為省市重大科技攻關項目，建設了LED科技應用示范工程、推動了LED產業技術研發、組織建設了獲省質監局認證的東北三省唯一的“照明能效檢測中心”、成立了省半導體照明產業技術創新戰略聯盟，基本建立了LED產業的技術創新戰略體系，為LED產業今后的又好又快發展打下了堅實基礎。
實現“中國創造”關鍵在創新
《指南》稱，研究開發高效節能、長壽命的半導體照明產品是《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》優先主題的重要內容。作為國家發展下一代照明的戰略性技術，LED照明有望成為綠色照明產品中最大的贏家。
國家863計劃新材料領域專家組首席專家徐堅透露，根據“十二五”規劃，半導體照明工程到2015年芯片國產化率將達70％，產業規模達到5000億元，相關企業面臨著巨大商機。
然而，國家發展改革委環資司負責人表示，雖然我國半導體照明節能產業發展取得積極進展，潛力巨大，但還面臨著許多急需解決的問題。
專利和核心技術缺乏。目前半導體照明的主流技術專利多為發達國家所控制，企業發展面臨的專利風險日益加大。核心裝備MOCVD（金屬有機源化學氣相沉積設備）基本依賴進口。研發投入不足，缺乏支持基礎理論研究的長效機制，共性技術研發平臺尚不完善，關鍵技術研發沒有形成合力。
產業整體水平較低。我國半導體照明生產企業超過3000家，其中70%集中于下游產業，且技術水平和產品質量參差不齊。國產LED外延材料、芯片以中低檔為主，80%以上的功率型LED芯片、器件依賴進口。企業規模小，集中度低，產品不定型，不利于形成競爭優勢和知名品牌。
標準和檢測體系尚未建立。檢測設備、檢測方法研發和標準制定工作不能適應產業快速發展的要求。半導體照明產品的標準與檢測體系建設亟待完善，權威檢測平臺尚未建立，無法對現有半導體照明產品進行質量評價或認證。
低水平盲目投資現象嚴重。目前不少地方將半導體照明節能產業作為發展的重點產業，加大支持力度，但也同時存在盲目投資、低水平建設的現象，一些地方政府不顧經濟效益對道路照明進行盲目改造，過度投入景觀照明，導致產業無序競爭，產品質量良莠不齊，資源浪費嚴重，影響消費者信心，不利于產業健康發展。
縱觀國外照明市場，歐洲照明巨頭飛利浦和歐司朗已于2000年前就斥巨資開始了LED照明基礎技術的研究。其中歐司朗在白光LED用熒光材料方面一直具有領先優勢。
美國CREE、lumileds、bridgeLux等照明公司已牢牢的掌握了LED芯片的核心技術。日本在最高亮度LED的生產技術及封裝所用高檔熒光粉技術方面居于世界領先地位，且日本對此實行技術封鎖政策。而韓國和臺灣地區由于擁有較為成熟的半導體制造和研發技術，目前全世界70％的中高端LED芯片制造都在這個區域完成。
同時，與美國《國家半導體照明法案》等國外LED產業發展的各項法規相比，國內清潔生產、循環經濟等促進法還有較大差距。特別是由于政出多門、多頭管理，難以進行系統操作。
因此，我國半導體照明產業要突破技術創新的瓶頸，在“十二五”時期有質的飛躍，實現由中國制造到中國創造的根本性轉變，在健全、完善半導體照明產業規范、政策的同時，必須把科技創新作為中心環節，切實加強產業發展的技術基礎、強化企業創新主體地位、實施產業創新發展工程、建設支撐體系，著力提升產業核心競爭力。
首先，LED行業企業應該加強專業技術人才培養，組建高水平、穩定的研發團隊；要積極營造有利環境，促進已有科技潛力的充分釋放，促進創新人才向企業流動和強化人才激勵機制。
其次，LED行業企業應不斷加強對支撐產業發展的核心關鍵技術和前沿技術研究。LED產業的競爭，關鍵還在于核心技術的競爭。我國LED專利申請數量還比較少，因此，必須加大科技投入，特別是加大對LED外延、芯片技術的研發。同時，加強對自主知識產權的保護，建設專利數據服務平臺，不斷提升行業企業加快科技創新的熱情與動力，使核心技術成為推動產業快速發展的重要引擎。
再次，要積極鼓勵企業建設具有世界先進水平的工程化平臺，并形成產業鏈發展的工程化、系統集成技術能力；以規?；l展為目標，統籌技術開發、工程化、標準制定、市場應用等創新環節，實施若干具有引領帶動作用的重大產業創新發展工程，形成突破口和發展優勢。
最后，要積極打造特色產業集群，促進技術、人才、資金等創新資源向具有技術創新優勢的產業區域集聚，加速產業基地的集約化發展；充分發揮科研機構在打造產業集群中的作用，大力推進高校、科研機構的技術轉移，大規模支持企業實施創新成果產業化，促進產學研的緊密結合，努力提升產業的國際競爭力。半導體照明產業作為低耗能低排放的典范，成為國家節能減排目標中的戰略新興產業而倍受重視。根據“十二五”國家863計劃總體安排，科技部發布《國家高技術研究發展計劃（863計劃）新材料技術領域“高效半導體照明關鍵材料技術研發”重大項目申請指南》（簡稱《指?南》）。隨著我國產業結構調整、發展方式轉變進程的加快，半導體照明節能產業作為節能減排的重要措施迎來了新的發展機遇期。中國LED產業起步于上世紀80年代，先后經歷了進口芯片封裝→進口外延片封裝→自制材料和器件等幾個階段。目前，國內LED產業鏈發展比較成熟，LED產業上游包括原材料和襯底等環節，中游包括外延和芯片等環節，下游包括封裝、應用等環節。半導體照明亦稱固態照明，是指用固態發光器件作為光源的照明，包括發光二極管(LED)和有機發光二極管(OLED)，具有耗電量少、壽命長、色彩豐富、耐震動、可控性強等特點。
