中心議題：
- 半導體照明對節能減排、低碳經(jīng)濟有重要貢獻
- 我國半導體照明產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入快速發(fā)展的上升期
- 發(fā)展中的問(wèn)題與建議
一、半導體照明對節能減排、低碳經(jīng)濟有重要貢獻
目前，LED光效已經(jīng)高于傳統的照明與顯示光源，顯現出了優(yōu)越的節能效果，如交通信號、景觀(guān)照明等特殊照明領(lǐng)域的節能效果達到80%以上；與傳統燈具相比，功能性照明，如LED道路照明可節電30%以上，隧道照明可節電40%，LED室內筒燈、射燈等照明產(chǎn)品替代傳統鹵素燈、熒光燈可節能30%~50%。2009年以來(lái)，在“十城萬(wàn)盞”試點(diǎn)示范應用工程（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“十城萬(wàn)盞”）的拉動(dòng)下，國內技術(shù)進(jìn)步速度明顯加快。目前國產(chǎn)功率型LED芯片已在部分支干道路照明和室內筒燈、射燈照明上得到應用。通過(guò)光學(xué)設計、散熱、驅動(dòng)等技術(shù)集成，室內外功能性照明燈具光效已超過(guò)80lm/W。根據21個(gè)試點(diǎn)城市的初步統計，截至目前，已有50萬(wàn)盞以上路燈、隧道燈、太陽(yáng)能LED路燈、LED日光燈、筒燈、射燈、舞臺燈等產(chǎn)品得到示范應用，年節電1億千瓦時(shí)以上。此外，在奧運示范工程的帶動(dòng)下，上海世博會(huì )、廣州亞運會(huì )除將大量使用LED景觀(guān)照明外，部分道路與室內照明也將示范應用半導體照明產(chǎn)品。
據測算，光效75lm/W的LED燈具全壽命周期能耗（240千瓦時(shí)）已遠低于白熾燈（1505千瓦時(shí)），也低于緊湊型熒光燈（327千瓦時(shí)），已具備資源能耗低的特點(diǎn)。同時(shí)，LED沒(méi)有熒光燈、節能燈以及現有液晶電視、液晶顯示器背光源用的冷陰極管（CCFL）含汞的問(wèn)題，可以大幅度減少廢舊燈具的環(huán)境污染，而且LED燈具采用低壓直流供電，沒(méi)有紅外、紫外輻射，是真正綠色、健康的照明光源。
2009年我國發(fā)電總量36506億千瓦時(shí)，照明用電約4300億千瓦時(shí)，占電力總消耗的12％，占能源消耗的5.9％，且每年以5%~10％速度增長(cháng)。據我國專(zhuān)家預測，2015年，照明用電將達到6000億千瓦時(shí)(年增幅3%~5%),LED燈具的光效可達到120lm/W，LED照明占有20%以上的照明市場(chǎng)，每年將節約用電1000億千瓦時(shí)，可減少CO2、SO2、NOx、粉塵排放1.5億噸，可少建設100萬(wàn)千瓦電站21座，減少30%的新增電站（2015年預計需新增100萬(wàn)千瓦電站約63座）。預計2020年，照明用電將達到7200億千瓦時(shí)，LED燈具的發(fā)光效率將達到150lm/W，進(jìn)入50%照明市場(chǎng)，可年節電3400億千瓦時(shí)，可少建設100萬(wàn)千瓦電站73座，通過(guò)照明節電我國不需要再新增電站。
表1 三種光源全壽命周期耗能統計
注：
1. 全壽命周期包括材料制備、產(chǎn)品制造和應用3個(gè)階段；
2.表中每個(gè)照明燈具提供600流明以上的光輸出，所需光源的數量、耗能統計均按工作25000小時(shí)計算。
二、我國半導體照明產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入快速發(fā)展的上升期
自2003年啟動(dòng)半導體照明工程后，科技部在科技攻關(guān)計劃、863計劃新材料領(lǐng)域中先后支持了半導體照明的技術(shù)創(chuàng )新和產(chǎn)業(yè)化，我國半導體照明產(chǎn)業(yè)和技術(shù)取得顯著(zhù)進(jìn)步，初步形成了從上游材料、中游芯片制備、下游器件封裝及集成應用的比較完整的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)體系，進(jìn)入快速發(fā)展階段。
1.產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)取得較大突破。以企業(yè)為主體的LED制造技術(shù)進(jìn)展較快，企業(yè)產(chǎn)業(yè)化線(xiàn)上完成的功率型芯片封裝后光效達到80~100lm/W。功率型白光LED封裝達到國際先進(jìn)水平。具有自主知識產(chǎn)權的功率型硅襯底LED芯片封裝后光效達到78lm/W，處于國際先進(jìn)水平。
2.產(chǎn)業(yè)初具規模,產(chǎn)業(yè)鏈日趨完整，市場(chǎng)應用走在國際前列。到2009年底，我國共有LED企業(yè)3000余家。其中，上游的外延及芯片生產(chǎn)商超過(guò)40家，中游封裝企業(yè)約有1000家，下游應用產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)2000家。民營(yíng)企業(yè)占到企業(yè)總數的85%。2009年，我國芯片產(chǎn)值增長(cháng)25%，達到23億元，與2008年的26%的增速基本持平。2009年，我國LED封裝產(chǎn)值達到204億元，較2008年的185億元增長(cháng)10%；產(chǎn)量則由2008年的940億只增加10%，達到1056億只，其中高亮LED產(chǎn)值達到186億元，占LED總銷(xiāo)售額的90%。同時(shí)從產(chǎn)品和企業(yè)結構來(lái)看國內也有較大改善，SMD和大功率LED封裝增長(cháng)較快。2009年，我國半導體照明應用產(chǎn)值達到600億元。盡管面對金融危機，我國半導體照明產(chǎn)業(yè)2009年仍呈現逆勢上揚的發(fā)展趨勢，產(chǎn)業(yè)規模增加到827億元，增加近20%，預計2010年將達到1000億元。
3.產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境日趨完善。從科技部2003年啟動(dòng)半導體照明工程和2009年開(kāi)展“十城萬(wàn)盞”工程，到近期發(fā)改委等六部委聯(lián)合出臺產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導意見(jiàn)，以及后危機時(shí)代國家提出的培育戰略性新興產(chǎn)業(yè)，都表明政府正在積極推動(dòng)我國半導體照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在政府政策的引導和扶持下，隨著(zhù)器件性能的提高和節能效果的體現，我國半導體照明產(chǎn)業(yè)將進(jìn)入快速發(fā)展的上升期，市場(chǎng)潛力巨大，將驅動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級。為了促進(jìn)技術(shù)集成創(chuàng )新，加速成果產(chǎn)業(yè)化，加強產(chǎn)學(xué)研合作，國家半導體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（以下簡(jiǎn)稱(chēng)聯(lián)盟）通過(guò)建立產(chǎn)業(yè)研發(fā)基金、組織奧運重大示范工程、舉辦創(chuàng )新大賽、標準協(xié)調推進(jìn)、建立專(zhuān)利池等工作，搭建了產(chǎn)學(xué)研合作平臺，提高了技術(shù)創(chuàng )新的效率與水平，促進(jìn)了重大項目的實(shí)施。聯(lián)盟標準協(xié)調推進(jìn)工作成效顯著(zhù)，8項國家標準和9項行業(yè)標準已正式發(fā)布，為支撐“十城萬(wàn)盞”試點(diǎn)工作，聯(lián)盟目前已完成LED道路照明產(chǎn)品、隧道燈、以及道路和隧道照明產(chǎn)品監督檢驗及安裝驗收實(shí)施細則、寒地LED道路照明產(chǎn)品技術(shù)規范等5項推薦性技術(shù)規范，同時(shí)正在編制室內筒燈、射燈技術(shù)規范等。另外，聯(lián)盟已聯(lián)合國家級檢測機構，定期發(fā)布產(chǎn)品檢測數據，為地方合理地設定示范應用產(chǎn)品的性能指標提供了科學(xué)參考，并正在為下一步發(fā)布向地方推薦的、有節能效果的定型產(chǎn)品的目錄做前期工作。聯(lián)盟還通過(guò)技術(shù)標準化、標準專(zhuān)利化工作，研究制定國家半導體照明專(zhuān)利戰略，研究部署專(zhuān)利網(wǎng)絡(luò )，探索專(zhuān)利池運行方式，為相關(guān)部門(mén)提供決策支撐。聯(lián)盟的工作拓展了國內半導體照明發(fā)展視野，引起了國際社會(huì )的高度關(guān)注，對國內產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。
通過(guò)國家半導體照明工程的實(shí)施，我國半導體照明產(chǎn)業(yè)已經(jīng)在國際上確立了重要的地位，特別是“十城萬(wàn)盞”所展示的“通過(guò)應用促進(jìn)科技創(chuàng )新、發(fā)揮科技支撐經(jīng)濟發(fā)展的作用、促進(jìn)節能減排工作”的理念，在國內外都產(chǎn)生了巨大而深遠的影響。另外，我國是半導體照明關(guān)鍵原材料資源大國，能夠保障產(chǎn)業(yè)的可持續發(fā)展。半導體照明產(chǎn)業(yè)投資強度與風(fēng)險遠低于微電子產(chǎn)業(yè)，具有技術(shù)勞動(dòng)雙密集型的特點(diǎn)，適合中國國情，能夠大規模帶動(dòng)就業(yè)。
三、發(fā)展中的問(wèn)題與建議
目前，我國半導體照明技術(shù)與產(chǎn)業(yè)水平與國外相比，尚存在一定差距，還面臨一些亟待解決的問(wèn)題。
首先是研發(fā)投入不足且力量分散，應用技術(shù)系統集成創(chuàng )新不夠，核心裝備依賴(lài)進(jìn)口，缺少?lài)夜惭邪l(fā)平臺與企業(yè)工程技術(shù)中心。我國外延材料的核心技術(shù)研究仍處于弱勢，半導體照明的主流技術(shù)專(zhuān)利多為發(fā)達國家所控制，企業(yè)發(fā)展面臨的專(zhuān)利風(fēng)險日益加大。國內的產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)主要來(lái)源于海外，造成企業(yè)間技術(shù)的差異性不大，影響了國內企業(yè)技術(shù)競爭優(yōu)勢的形成。核心裝備MOCVD（化學(xué)氣相沉積設備）高度依賴(lài)進(jìn)口，難以支撐外延核心技術(shù)、工藝的持續創(chuàng )新和規?；a(chǎn)。研發(fā)投入不足且分散，缺乏支持基礎理論研究的長(cháng)效機制，缺乏共性技術(shù)研發(fā)平臺，關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)沒(méi)有形成合力，特別是企業(yè)的工程技術(shù)中心缺位。
其次是產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展不均衡，產(chǎn)業(yè)整體水平較低，低水平盲目擴張現象嚴重。我國半導體照明產(chǎn)業(yè)雖然先后實(shí)現了自主生產(chǎn)LED器件、芯片和外延材料，但自產(chǎn)的LED外延、芯片仍以中、低檔為主，產(chǎn)業(yè)化規模偏小，80%以上的功率型LED芯片、器件還是依賴(lài)進(jìn)口。由于技術(shù)進(jìn)步速度加快，大規模應用市場(chǎng)正在形成，所以急需上、中游規?；a(chǎn)能力的擴大和產(chǎn)品性能的提高。目前雖然民間資本介入較快，但與國外相比企業(yè)規模較小，形不成競爭優(yōu)勢和品牌，并且技術(shù)創(chuàng )新能力與承擔風(fēng)險能力都遠遠不夠，因此高端外延、芯片市場(chǎng)仍然被國際幾大巨頭壟斷。下游門(mén)檻低，企業(yè)數量眾多，產(chǎn)業(yè)集中度低，不利于形成競爭優(yōu)勢和品牌。而目前我國大部分傳統照明企業(yè)對半導體照明產(chǎn)業(yè)還處在謹慎進(jìn)入的觀(guān)望期。特別值得注意的是，地方低水平盲目投資現象嚴重，導致產(chǎn)業(yè)過(guò)度競爭，集中度低，技術(shù)支撐不夠，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，市場(chǎng)混亂，不利于產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
再次是標準與檢測體系不完善，產(chǎn)品良莠不齊，嚴重影響消費者信心。由于半導體照明技術(shù)發(fā)展快，涉及行業(yè)多，處在多學(xué)科交叉的產(chǎn)業(yè)邊緣地帶，在檢測設備、檢測方法的研發(fā)等方面沒(méi)有足夠的投入，目前半導體照明的標準與檢測體系建立相對滯后于市場(chǎng)應用產(chǎn)品的發(fā)展，各檢測機構間還沒(méi)有形成統一的檢測標準和方法，不利于市場(chǎng)產(chǎn)品的應用與選擇。部分企業(yè)對檢測認證的認識不夠，產(chǎn)品在可靠性和壽命方面存在問(wèn)題，質(zhì)量不穩定，很多未成熟產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，將損害消費者的利益和行業(yè)的形象，為產(chǎn)品的推廣帶來(lái)隱患。而地方政府急于發(fā)展地方企業(yè)，以示范為由，盲目采購LED應用產(chǎn)品，重現當年節能熒光燈省電不省錢(qián)的被動(dòng)局面，這些問(wèn)題將會(huì )嚴重影響產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。如何實(shí)現標準檢測體系的完備和提高產(chǎn)品性?xún)r(jià)比是目前我國半導體照明產(chǎn)業(yè)破局前面臨的主要挑戰。
因此，“十二五”將是我國半導體照明技術(shù)創(chuàng )新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，建議重點(diǎn)做好三項工作，一是加強系統集成應用，開(kāi)發(fā)高可靠、低成本的規格化、標準化普通照明產(chǎn)品，拉動(dòng)芯片的國產(chǎn)化，并培育普通照明應用市場(chǎng)；二是解決裝備和關(guān)鍵配套材料的國產(chǎn)化，降低成本；三是進(jìn)行前瞻性部署，探索新型技術(shù)路線(xiàn)，突破白光LED核心專(zhuān)利。專(zhuān)家預測，到2015年，產(chǎn)業(yè)規模將達到5000億元人民幣，芯片國產(chǎn)化率可達到70%，實(shí)現年節約用電1000億度，年節約標準煤4000萬(wàn)噸，減少CO2、SO2、NOX、粉塵排放1億噸。
針對我國半導體照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提出具體對策建議如下：
1. 以應用促發(fā)展，激發(fā)企業(yè)技術(shù)創(chuàng )新，通過(guò)制定針對節能、環(huán)保產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)政策和可實(shí)施的細則，引導企業(yè)加大研發(fā)和擴大產(chǎn)業(yè)的投入規模。在產(chǎn)業(yè)的成長(cháng)初期，政府引導下以市場(chǎng)為導向的技術(shù)系統集成創(chuàng )新與內部市場(chǎng)的開(kāi)放培育，是目前我國企業(yè)參與國際競爭的重要保障。圍繞節能產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與示范應用，組織聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，通過(guò)制訂產(chǎn)品檢測方法與流程，公開(kāi)產(chǎn)品性能信息（目錄）等手段，確保節能應用產(chǎn)品的示范帶動(dòng)與集成創(chuàng )新效應，并開(kāi)展前瞻性的應用創(chuàng )新。借鑒目前其它行業(yè)節能改造廣泛使用的運營(yíng)模式，引入新的運行機制，如合同能源管理組織模式。同時(shí)，也要大力支持為開(kāi)創(chuàng )新客戶(hù)、新市場(chǎng)而開(kāi)展的技術(shù)創(chuàng )新工作。為產(chǎn)業(yè)部門(mén)綠色照明工程提供技術(shù)支撐，實(shí)現節能減排的目標。
2. 對于半導體照明中應用目標非常明確、競爭激烈的產(chǎn)業(yè)化共性技術(shù)，需要積極探索新的項目組織與管理的體制與機制。圍繞企業(yè)為主體，市場(chǎng)為導向，上下游、產(chǎn)學(xué)研實(shí)質(zhì)性的合作，以攻克市場(chǎng)急需的產(chǎn)業(yè)化共性關(guān)鍵技術(shù)為目標，逐步形成具有可合作性、可轉移性、利益可共享性的高效合作開(kāi)發(fā)平臺及具有法律合同規范和獎懲機制的技術(shù)轉移和利益共享的企業(yè)化管理模式，特別是與此適應的評審、撥款等管理機制。通過(guò)正在進(jìn)行的國家創(chuàng )新平臺與產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟研發(fā)基金的互動(dòng)機制，共同投入、利益共享，探索建設開(kāi)放的、支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的產(chǎn)學(xué)研合作平臺，實(shí)現創(chuàng )新體系的完善和可持續發(fā)展。
3. 加大基礎科學(xué)研究，建立可持續性的長(cháng)效機制與創(chuàng )新的環(huán)境與氛圍。以GaN為代表的第三代半導體材料是整個(gè)新世紀都在發(fā)展中的材料，需要緊緊跟蹤GaN材料與器件的研究，不斷實(shí)現核心技術(shù)突破，取得核心專(zhuān)利。以企業(yè)化運作模式，通過(guò)裝備、工藝、用戶(hù)相結合的研制與工業(yè)化驗證，實(shí)現重大裝備國產(chǎn)化。重視資源的可持續發(fā)展問(wèn)題。目前節能環(huán)保是全球發(fā)展的大趨勢，半導體照明產(chǎn)業(yè)受到全世界關(guān)注。未來(lái)半導體照明產(chǎn)業(yè)的大規模發(fā)展，資源的合理利用和回收問(wèn)題至關(guān)重要，也需要開(kāi)發(fā)新的技術(shù)，尋找替代性資源。
4. 為準確把握技術(shù)發(fā)展方向，引導產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，需要實(shí)事求是地進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟評估與戰略研究。需要深入了解中國的科研實(shí)力，并長(cháng)期積累工業(yè)的基礎數據，在目前市場(chǎng)驅動(dòng)為主的情況下，制訂培育新興產(chǎn)業(yè)的戰略方針、政策、策略。建議通過(guò)聯(lián)盟開(kāi)展技術(shù)、專(zhuān)利、市場(chǎng)及產(chǎn)業(yè)研究工作，加快標準研究與制訂工作，探索通過(guò)設立技術(shù)標準實(shí)現技術(shù)突圍的標準領(lǐng)先創(chuàng )新模式，探索通過(guò)專(zhuān)利池的建立，開(kāi)展專(zhuān)利戰略的研究與部署。開(kāi)展不同層面創(chuàng )新方法與人才培訓工作，繼續通過(guò)創(chuàng )新大獎賽、ASSIT標準組織、世行照亮非洲等活動(dòng)，開(kāi)辟更廣泛、深入的國際合作與交流。進(jìn)一步發(fā)揮各地方與各部門(mén)作用，統籌項目、人才與產(chǎn)業(yè)化基地建設。強化項目實(shí)施與能力建設的有機銜接，引導地方發(fā)展與國家目標的有機銜接。加強基地的管理，制訂相應的辦法。引導地方從盲目的項目支持，轉向注重產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃、公共服務(wù)平臺建設、應用示范與推廣等創(chuàng )新環(huán)境和產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境建設。
