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188体育盘口平台:LED技术点亮减碳之路

产品介绍

  近日,内蒙古自治区巴彦淖尔机场完成滑行道、掉头坪LED助航边灯更换工作,实现上述区域节约电能消耗50%以上。LED以其节能、环保的主要特点,成为我国“节能降碳、绿色发展”的主角之一。

  半导体LED技术在照明、背光、显示、景观、汽车照明等领域有广泛的应用,其中,对节能降碳贡献最大的领域是照明。中科潞安紫外光电科技有限公司副总经理段瑞飞告诉《中国电子报》记者,LED是迄今为止最高效的人造光源,它在替代传统的白炽灯、节能灯、高压钠灯过程中起到节约电能的作用,从这个角度来说就是直接减碳。

  国家半导体照明工程研发及产业联盟的数据表明,中国照明占电力消耗的13%,相当于全国能源消耗的6%。与传统光源相比,LED使照明能耗减少50%~75%。该联盟常务副秘书长阮军在接受《中国电子报》记者采访时表示,我国是LED照明渗透率最高的国家,节能效果显著。2020年,LED照明产品国内销量渗透率(LED照明产品销售量/照明产品销售量)超过75%,在用量渗透率(LED照明产品在用量/照明产品在用量)超过53%,是全球LED照明渗透率最高的国家。从节电量来看,“十三五”期间,我国LED照明累计实现节电1.33万亿度,约相当于俄罗斯与法国两国2020年度用电量之和。

  与传统光源相比,LED灯具发光效率显著提升。室内灯具中,白炽灯光效约20lm/W(流明/瓦),荧光灯光效约60lm/W~80lm/W,LED灯具光效约为110lm/W;室外灯具中,高压钠灯光效75lm/W~100lm/W,金卤灯光效60lm/W~90lm/W,LED路灯光效130lm/W。“光效越高,对能源的利用率也就越高,所以LED灯是当之无愧的绿色照明的代表。”三安光电相关负责人在接受《中国电子报》记者采访时表示。此外,该负责人告诉记者,白炽灯的寿命约为1000小时,荧光灯寿命约为6000小时,而LED灯的寿命达到了5万~10万小时,这就意味着LED灯的损坏和更换频率要远低于白炽灯和荧光灯。因此,不论是使用成本,还是制造灯具所消耗的资源,LED灯都有极大的优势。他以LED照明为例,用数据为记者演绎了LED是如何实现节能降碳的。他告诉记者,以三安光电2020年的LED芯片年产能为例,基于氮化镓(GaN)半导体的LED芯片约1125万片(4英寸),其中照明产品占比42%。以一盏5W LED灯约用80颗标准芯片计算,三安光电的芯片产能预计可生产342亿盏5W LED灯;相对于同照度的节能灯(12W),每盏LED灯节能20.4度,则342亿盏LED灯节能6976.8亿度,年节电相当于6.2个三峡大坝电站的年发电量之和。根据公开数据,1盏5W LED灯减排二氧化碳约0.296吨,342亿盏可减排二氧化碳101.23亿吨,为我国“碳达峰、碳中和”目标作出重要贡献。与传统路灯光源相比,每盏LED路灯每年节省电费3128元。根据住建部数据,中国城市道路照明灯2020年增至3048.6万盏,若全部更换为LED路灯,则年节省电费共计953.6亿元,其经济效益非常可观。

  此外,LED照明的智能控制还将带来二次节能。阮军告诉记者,LED不仅仅是光源,还是电子元器件,它便于集成控制,能够通过智能控制实现二次节能。如在室内领域,可实现人走灯灭,或分时控制亮度;在室外领域,可通过单灯控制实现分路段、分时亮度调节。“LED室内外照明产品通过发光效率的提升,与传统照明产品相比可实现50%以上的节能;通过智能控制,可再实现20%以上的节能。总体而言,LED照明与传统照明产品相比,可实现节能50%~75%。除了节能以外,LED还改变了照明设计方式,实现了‘见光不见灯’的照明,在节能的同时能够实现更好的光环境。”阮军表示。

  由于LED所具备的独特优势,使得其在照明之外的新应用层出不穷。在非功能性照明领域,我国推动文化旅游、新能源汽车、新型信息显示等举措,将带动LED在显示、车用照明、景观照明等市场持续增长。

  阮军指出,在显示领域,LED在液晶显示器中替代原有的荧光灯管,节能的同时实现更好的显示效果,同时,也丰富了显示尺寸、满足了室内外各场景需求、实现了异型屏、透明屏等多样化的产品形式。赛迪智库集成电路所徐丰告诉《中国电子报》记者,Mini/Micro LED显示技术具备高亮度、高集成、低功耗、柔性显示等优良特点,成为继OLED、LCD之后业内认同的新一代显示技术。当前,Mini/Micro LED显示产品正处于需求爆发的阶段,小间距LED显示技术已得到主流整机厂商认可,进入快速量产发展通道。一方面,苹果、三星、华为等应用厂商纷纷扩充Mini LED背光产品线,TCL、LG、康佳等电视厂商密集发布高端Mini LED背光电视。另一方面,主动发光Mini LED面板也已进入量产阶段。

  在汽车照明与车载显示领域,南京大学电子科学与工程学院刘斌教授告诉《中国电子报》记者,相较于普通汽车灯泡,LED汽车灯耗电仅相当于它的1/10,能更好地节能,并保护汽车电路不被过高的负载电流烧坏。随着汽车内部信息显示的需求不断增长,基于Mini/Micro LED等新技术显示终端,将逐步替代汽车内部的中控显示、抬头显示(HUD)、控制娱乐系统等方面,大大提升人与汽车、公路环境的信息交互能力。阮军表示,LED车灯替代传统的卤素灯、氙气灯,既节能又提升了车灯的响应速度,还赋予车灯更大的设计灵活性。“特别是随着新能源汽车的占有率提升,以及未来无人驾驶技术的发展,LED在汽车内外部照明中有广阔的应用空间。”阮军说。根据赛迪智库的数据,2021年车用LED市场增长预计将超过10%。

  在景观照明领域,LED投光灯替代了原有的卤素灯,LED线条灯代替了荧光灯管,实现了节能。“但在该领域,LED更显著的贡献在于提升了景观照明的设计水平、丰富了景观照明的应用领域,为夜间经济、文化旅游与照明的融合发展提供了更多的可能性。”阮军表示。

  段瑞飞同样表达了对LED在其他领域应用的认可,但他同时表示:“更多的景观照明、更多的显示应用会增加电能的消耗,这将倒逼能源企业采用新的技术,比如太阳能+储电+LED的完美组合。LED作为应用端的进步会逐渐带动整个系统的进步,包括能源端的进步。”

  业内专家表示,在“碳达峰、碳中和”目标的指引下,我国LED产业将迎来新的发展契机。

  在谈到“十四五”时期半导体照明产业发展时,阮军表示,“十四五”期间,LED照明将继续替代传统照明,预计到2025年,LED照明产品的在用量将达到86亿只,在用量渗透率也将提高到63.5%,而整体销量渗透率将超过85%。预计“十四五”时期将累计节电1.48万亿度,减少碳排放13.42亿吨。在这样的大背景下,我国LED产业要加快推进“中国制造向中国创造转变,中国速度向中国质量转变,中国产品向中国品牌转变”。在技术创新方面,面向新兴应用,开展跨学科、跨领域、跨行业的基础研究,产业化关键技术及系统集成技术的研究。在产业方面,从标准检测计量、知识产权、品牌、信用等方面全面推进高质量发展,力促产业结构调整,实现产品高质、企业高精和产业高端。在市场方面,国内市场抓住消费提质升级契机,激发和释放国内消费需求,出口市场引导半导体照明外贸企业实施出口目的地多元化战略,积极开拓“一带一路”沿线国家市场。在国际合作方面,落实“一带一路”绿色照明倡议,加强与“一带一路”沿线国家和地区在半导体照明技术、标准、研发、科技人员等方面的交流与合作,着力推进可持续研发创新合作、强化标准国际对话与合作。

  徐丰则从整个产业链的打造上发表了自己的观点,他告诉记者,作为行业的主管部门,国家发改委、工业和信息化部应统筹各地LED产业发展,探索开展LED重大项目“窗口指导”机制,推动LED产业结构调整。鼓励开展LED芯片衬造、封装生产线改造,适度降低传统LED照明项目支持,鼓励LED设备、材料升级和本土化。支持国内龙头LED企业与欧美等先进地区企业开展技术和人才合作,鼓励重大生产线项目落户主要产业集聚区。利用现有资金渠道,专项提升LED产业新兴领域供应链建设。在芯片衬底环节,重点提升面向显示应用的Mini/Micro LED、面向医疗健康的深紫外LED芯片性能;在封装环节,重点提高垂直、倒装封装等先进封装工艺并降造成本;在应用环节,开展智能照明、健康照明、植物照明等细分市场试点示范工程,加快形成行业团体标准;在材料和设备环节,联合集成电路企业提升高端LED设备和材料本土化水平。

  段瑞飞表示,未来LED产业发展,要求技术不断进步,提升LED性能,从而使得产生一定的光需要的电越来越少。此外,大规模的LED应用使得系统必须重新优化,进入下一个全链条的技术和产业发展阶段,向碳达峰和碳中和目标迈进。他认为,我国LED存在着过度竞争方面的问题,企业之间同质化和价格竞争比较严重,因此需要有效的协调机制和总体规划。

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