半導體照明亦稱固態照明(Solid State Lighting,SSL),是用第3代半導體材料和有機半導體材料制作的發光器件,是第3代半導體材料產業化的第1個成功突破口。“十二五”期間,我國多部門、多舉措共同推進半導體照明產業發展,相關部門大力實施半導體照明科技創新,節能技術改造工程,半導體照明應用推廣等,我國半導體照明產業發展取得長足進步,已成為全球半導體照明產業發展最快的區域之一。
剛剛過去的杭州G20峰會上,中美兩國率先批準《巴黎協定》并聯合發布《中美氣候變化合作成果》,中美2個排碳大國攜手邁出的這關鍵一步,極具示范效應,將助力《巴黎協定》早日生效,加快全球氣候治理進程。《巴黎協定》提出的在2 100年之前將全球平均氣溫較工業化前水平的升高幅度控制在2℃范圍之內,可以說是人類環境治理史上的里程碑,展示了人類應對氣候變化的決心。2015年12月在巴黎聯合國氣候控制會議上發布的《全球照明挑戰》計劃提出2018年配置100億盞LED燈具。2016年10月1日,15W及以上普通照明用白熾燈將在中國全面退市……這一系列重大舉措,無疑將重燃人們對半導體照明產業的熱情。
隨著全球生態環境惡化和能源緊缺問題的日益嚴峻,半導體照明作為實現社會經濟綠色可持續發展重要手段之一,其產業迎來了新的發展機遇期。
一、國際半導體照明產業發展態勢
過去十余年的發展,使LED成為了性價比有優勢的生態光源,已經全面進入照明替代市場。在全球淘汰白熾燈和限制熒光燈(含汞)使用的大趨勢下,全球半導體照明市場已呈現爆發式增長。
1.技術水平快速提升
當前,半導體照明技術正處于快速發展時期。2015年,國際上大功率白光LED產業化的光效水平已經超過160 lm/W。根據美國能源部(DOE)2016年發布的半導體照明研發計劃,2015年冷白LED器件的光效達到168 lm/W,LED燈具整體光效達108 lm/W;預計2016年冷白LED器件的光效將達到184 lm/W,LED燈具整體光效達125 lm/W,至2020年冷白LED器件的光效可以達到218 lm/W,LED燈具整體光效達196 lm/W;而目標是LED器件的光效達到255 lm/W,LED燈具整體光效達230 lm/W。
而OLED的光效也在不斷提升,2015年OLED面板的光效達到60 lm/W,預計2017年達到100 lm/W,至2020年達到125 lm/W,2025年達到160 lm/W,而目標是OLED面板的光效達到190 lm/W(詳見表1)。.
2.市場規模逐步擴大
隨著技術進步,半導體照明的應用領域不斷拓寬,市場規模不斷增長。據美國產業研究機構Strategies Unlimited 2016年發布的報告顯示,2015年,LED器件營收約147億美元,預計2016年約152億美元;2020年超過180億美元(詳見圖2)。LED器件照明應用仍是主流應用,約占30%以上,并穩步增長;LED在汽車以及農業等應用逐年擴大。
圖1 全球LED器件市場規模及預測(單位:Million Unites)
數據來源:Strategies Unlimited(2016)
同時,OLED技術也日趨成熟,其應用領域不斷拓展,從手機等小尺寸顯示的應用向中電腦、電視等大尺寸顯示發展,已經開始應用于通用照明領域,此外,在軍工、航天等領域的應用也有較大空間。
3.LED照明滲透提速
圖2 全球照明燈具安裝數量預測
數據來源:IHS信息咨詢公司,2015
近年來,LED照明產品的市場滲透率快速增長,特別是在新增銷售量的滲透率有較快增長,但在已安裝市場上,由于基數龐大,LED目前的(在用量)市場滲透率仍不高。據IHS信息咨詢公司2015年的報告顯示,2015年,LED燈安裝數量在整體照明產品在用量中的滲透率僅為6%,預計未來幾年有較快增長,到2022年接近40%;Strategies Unlimited預計2020年LED燈銷售數量在整體照明產品中的滲透率為42%,安裝數量在整體照明產品在用量中的滲透率接近1/3,而其銷售額在整體照明市場的市場份額為76%。同時,國際照明巨頭LED照明在其營收中比重也不斷提升,大多超過一半,如飛利浦(Philips)LED業務營收占總營收比重為50%,歐司朗(Osram)占48%,奧德堡(Zumtobel)約占63%,敏度品牌(Acuity Brands)占55%。
4.應用驅動產業發展
全球半導體照明市場新一輪的增長是以應用需求為導向進行的,正在實現從節能到智能的轉變。如在材料方面,新型襯底材料與技術路線進展迅速;在照明應用方面,以提升產品的性價比、可靠性以及光品質的創新較為集中;在非視覺照明方面,生物、農業、醫療、紫外LED的研究快速發展;在產業化應用方面,建筑材料與LED照明的結合有所突破;而智能照明是目前最為矚目的領域,技術及應用發展迅猛。
在追求高光效的同時,LED照明由替代應用向按需照明和超越照明邁進,半導體照明產業將繼續朝著智能化、信息化、品質化、標準化方向發展,而石墨烯、量子點材料、納米新材料及新技術也將進一步與半導體照明相融合,并有可能產生開拓性和顛覆性的創新應用,同時引領整個第3代半導體產業加速發展。