半导体led光源替代传统光源是必然的趋势吗

全球性的能源短缺和环境污染在经济高速发展的中国表现得尤为突出，节能和环保是中国实现社会经济可持续发展所急需解决的问题。 每年照明电能消耗约占全部电能消耗的12%~15%，作为能源消耗的大户，必须尽快寻找可以替代传统光源的新一代节能环保光源。

LED以其较之于传统照明光源所没有的优势，诸如较低的功率需求、较好的驱动特性、较快的响应速度、较高的抗震能力、较长的使用寿命、绿色环保以及不断快速提高的发光效率等，成为目前世界上最有可能替代传统光源的新一代光源。

虽然半导体照明事业才刚刚起步，照明用LED还有很多问题要解决，但是，随着化合物半导体技术的迅猛突破和封装技术的不断提高，LED在照明领域的应用开始形成并逐步扩大。现阶段LED的发光效率偏低和光通量成本偏高是制约其大规模进入照明领域的两大瓶颈。目前LED的应用领域主要集中在信号指示、智能显示、汽车灯具、景观照明和特殊照明等。

2003年6月17日，由科技部牵头成立了跨部门、跨地区、跨行业的“国家半导体照明工程协调领导小组”。从协调领导小组成立起，到2005年年底之前的这段时间将是半导体照明工程项目的紧急启动期。从2006年的“十一五”开始，国家将把半导体照明工程作为一个重大工程进行推动。2003年我国人均GDP首次突破获1000美元大关，经济实力得到了进一步的增强，已经初步具备了接受较高光通量成本（初始成本）的光源的能力。

在未来的5~10年内，用半导体LED作为光源的固态照明灯，将逐渐取代传统的照明灯而进入每一个角落，半导体LED固态光源替代传统照明光源已是大势所趋。我国的半导体LED产业链经过多年的发展已相对完善，具备了一定的发展基础。同时，我国又是照明灯具产业的大国,只要政府和业界适当协调整合得当，发展半导体LED照明产业是大有可为的。LED半导体照明市场潜力巨大，发展前景被广泛看好。 长期以来，由于LED光效低的原因，其应用主要集中在各种显示领域。随着超高亮度LED（特别是白光LED）的出现，在照明领域的应用成为可能。据国际权威机构预测，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代，被称为第四代新光源。

中国照明行业网说目前，照明消耗约占整个电力消耗的20%，大大降低照明用电是节省能源的重要途径，为实现这一目标业界已研究开发出许多种节能照明器具，并达到了一定的成效。但是，距离“绿色照明”的要求还远远不够，开发和应用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源势在必行。LED以其固有的优越性正吸引着世界的目光。美国、日本等国家和台湾地区对LED照明效益进行了预测，美国55%白炽灯及55%的日光灯被LED取代，每年节省350亿美元电费，每年减少7.55亿吨二氧化碳排放量。日本100%白炽灯换成LED，可减少1～2座核电厂发电量，每年节省10亿公升以上的原油消耗。台湾地区25%白炽灯及100%的日光灯被白光LED取代，每年节省110亿度电。

日本早在1998年就编制“21世纪计划”，针对新世纪照明用LED光源进行实用性研究。近年来，日本日亚化工、丰田合成、SONY、佳友电工等都已有LED照明产品问世。世界著名的照明公司如飞利浦、欧司朗、GE等也投入大量的人力物力进行LED照明产品的研究开发和生产。美国GE公司和EMCORE公司合作成立新公司，专门开发白光LED，以取代白炽灯、紧凑型荧光灯、卤钨灯和汽车灯。德国欧司朗公司与西门子公司合作开发LED照明系统。台湾目前的LED产量仅次于日本列在美国之前，从1998年开始投入6亿台币进行相关开发工作。

LED发展历史已经几十年，但在照明领域的应用还是新技术。随着LED技术的迅猛发展，其发光效率的逐步提高，LED的应用市场将更加广泛，特别在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，LED在照明市场的前景更备受全球瞩目，被业界认为在未来10年成为最被看好的市场以及最大的市场将是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的最大潜力商品。

LED未来发展大有可为，具体分析如下：一、LED产业现状：发展迅速，但企业规模偏小，产业链不完整1、作为目前全球最受瞩目的新一代光源，LED因其高亮度、低热量、长寿命、无毒、可回收再利用等优点，被称为是21世纪最有发展前景的绿色照明光源。我国的LED产业起步于20世纪70年代，经过近40年的发展，现已形成上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州和石家庄7个国家半导体照明工程产业化基地，产品广泛应用于景观照明和普通照明领域，我国已成为世界第一大照明电器生产国和第二大照明电器出口国。2、LED产业研究机构--集邦LED中国在线(LEDinside)的一份统计数据显示，截至2009年底，我国共有LED企业3000余家，其中，年产值上亿的只有140家。然而，在这140家企业中，没有一家企业的产品年销售额超过10亿元，超过5亿元的也只有少数几家，大部分在1亿元至2亿元之间。可见，虽然我国LED企业数量较多，但规模普遍偏小。3、目前全球已初步形成以亚洲、北美、欧洲三大区域为中心的产业格局，以日本的日亚化工、丰田合成，美国的克里、通用电器和德国的欧司朗为专利核心的技术竞争格局。美、日企业在外延片、芯片技术、设备方面具有垄断优势，欧洲企业在应用技术领域优势突出，而我国的LED还处于较低端的水平，80%左右的产品集中在景观照明、交通信号灯等应用市场，在汽车照明、大屏幕等高端产品方面涉及的比较少。二、LED产业症结：缺乏核心专利，产学研合作松散1、 随着国内LED市场的蓬勃发展，越来越多的国外企业把目光转向中国，尤其近几年，我国受理的LED领域的专利申请数量逐年显著增加。记者在国家知识产权局发展研究中心提供的一份《半导体照明专利风险分析研究报告》中看到，截至2008年底，全球已有22个国家和地区在我国申请了专利，技术优势明显的国家在我国的专利申请比例较高，排名前五位的国家分别是日本、韩国、美国、德国和荷兰。其中，日本以1306件专利申请的数量遥遥领先，占申请总量的24%，其余四国分别占申请总量的7%、5%、4%、和3%。2、在有效专利方面，国内专利申请与国外来华专利申请的比例约为4比5。但在这些国内专利申请中，台湾地区占据了大量的份额，其有效发明专利占到了53%。换句话说，如果除去台湾地区，大陆与国外在专利数量、专利含金量方面的差距将会更大。3、此外，从产业链的分布来看，国外公司主要在芯片、封装领域的专利布局较多，有一半的LED核心发明在我国提出了专利申请，日亚化工、欧司朗、拉米尔德、克里、通用电气等公司掌握了绝大多数的核心专利技术。其中，日亚化工的核心专利最多，涉及除封装外的所有产业链。4、与上述外国公司相比，我国LED专利申请明显处于劣势。5、我国LED行业除了核心技术竞争力不强之外，产学研结合比较松散也是制约其发展的主要因素。我国的LED专利有很大一部分集中在科研院所，例如，在外延领域，专利拥有量排前三名的分别是中科院半导体所、中科院物理所和北京工业大学在芯片领域，排前三位的分别是中科院半导体所、北京工业大学和北京大学。与科研院校相比，国内企业申请的实用新型专利较多。6、缺乏核心专利、产学研合作松散，已成为悬在中国企业头上的一把达摩克利斯之剑，随之而来的是企业随时面临的专利侵权风险。三、LED产业未来发展趋势：加强自主研发，重视专利的重要作用1、国内企业更应苦练‘内功’，加大自主创新力度，重点研发能够被市场广泛接受和认可的新技术，并以此为基础，与国外公司展开许可、合作。”2、在消化、吸收国外先进技术的基础上，加强模仿创新，通过对竞争对手的核心专利进行改进，提高其技术效果，申请改进型专利，这是规避专利侵权风险的一条有效途径。”国家知识产权局发展研究中心主任毛金生指出。3、企业要学会合法利用先进技术，跟踪即将到期的专利，签订专利实施许可合同、反垄断许可、交叉许可、授权生产，还可以到专利未覆盖的国家开拓市场。4、加强企业与研究机构的产学研合作也是促进我国LED产业快速发展的有效途径。促进科研机构的创新成果向企业转移，努力培育一批具有自主知识产权的创新型“龙头”企业。

叫做发光二极管（LED）

LED信号灯较传统信号灯有着明显的优势：

��1．由于LED发出的光束是向前的并具有一定发散角，这样就可以不必像白炽灯需要加装反光碗。而且LED本身发出的是色光，这样就不需要由有色配光镜来滤光，从而解决了假显示和配光镜颜色漂移问题，提高光利用率。

��2．工作寿命长，为5～10年，维修保养费用低。而传统信号灯每年需要更换3至4次，维修保养费用高。当然5～10年的寿命是一个理论数据，是根据LED单管10万小时的寿命来计算，但实际上LED信号灯由于工作环境恶劣，日晒雨淋、严寒酷暑，对LED寿命必然会有影响。从早期安装使用的 LED信号灯目前使用情况来看，较早安装的LED信号灯使用都在四年以上。

��3．功耗小，一般约仅为白炽灯光源信号灯的10%～20%。这一点是符合国家的相关能源政策。

��4．由于单个LED仅为整个信号灯灯盘中的特殊的一个发光单元，只要信号灯线路板设计合理，即使个别LED烧毁，也不会影响别的LED发光单元，从而影响信号灯整体效果。

��但是LED信号灯本身也存在三个特殊的缺点：

��1、如前面所讲的因温度升高而产生的光强衰减。

��2、LED实际是个半导体PN结，其正向导通电压虽然都在一个范围内，但各不相同，这种情况导致部分LED不能工作在正常工作点上。

��3、LED价格较之于白炽灯价格要贵几倍。

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