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夜景工程中LED的普及

日期:2012-11-22 18:03:05   点击:


 国家发展改革委有关负责人近日向媒体透露,将加快制定出台“十二五”半导体照明节能产业专项规划。此外,还将加快工程应用推广,采用财政补贴方式推广半导体照明产品,提高市场占有率。

  今年7月科技部印发的《半导体照明科技发展“十二五”专项规划》中,也提出到“十二五”末发光二极管(LED)在通用照明市场占有率达到30%,形成5000亿元产业规模的目标。

  而根据国家发展改革委、商务部等部门联合发布的《中国逐步淘汰白炽灯路线图》,从今年10月1日起,我国已经开始分阶段淘汰白炽灯。

  一方面是政策鼓励,另一方面则是淘汰落后产品“扫清障碍”,LED照明正迎来发展的好时机。

  不过,记者近日在走访业内专家时了解到,目前LED照明的普及仍面临技术、价格等问题的制约,要想取代目前的照明产品,仍需要一段时日。

  优势显著

  从1879年爱迪生成功发明有实用价值的白炽灯开始,人类的照明就迈入了电气化的时代。在之后的100多年里,白炽灯技术不断进步,同时,也诞生了采用其他技术手段的电灯,如采用气体放电技术的荧光灯,以及采用半导体技术的LED灯。

  那么,LED灯为何如此受追捧?

  通用电气(GE)中国研发中心照明技术团队负责人高明告诉《中国科学报》记者,传统白炽灯的光效只有10流明/瓦,而LED灯则可以达到70~80流明/瓦,因此LED灯较白炽灯光效更高,也更节能。而在使用寿命方面,LED灯一般可以达到2.5万小时以上,比传统白炽灯提高了20倍以上。

  此外,LED灯还可以根据应用场合,设计成不同的形状和尺寸,这也是白炽灯所不具备的优势。

  由于白炽灯存在能耗过高的问题,从2008年开始,我国启动了“绿色照明”工程,大力推广采用节能技术的荧光灯,即节能灯。

  然而,节能灯中含有的汞等有害元素,却会对环境产生严重的污染。据了解,每1毫克的汞,就可以污染360吨水。目前每只节能灯含汞量在3~5毫克左右,而截至2011年,我国通过财政补贴累积推广的节能灯数量在5亿只以上。由于我国目前相关回收体系尚不健全,因此,这数亿只节能灯若处置不当,其污染后果将相当可怕。

  而据中国再生资源回收利用协会副秘书长唐爱军介绍,节能灯只能降低汞的含量,完全杜绝汞是做不到的。

  高明也告诉《中国科学报》记者,在过去的几十年里,照明界经过大量的研究,发现汞原子的发光是非常高效的,到目前为止,还没看到在气体放电灯中可以完全替换汞原子的元素。

  相比之下,LED灯则在环保方面更具优势。高明告诉记者,LED灯不含汞,其电路板的回收利用也较节能灯更为容易,因此对环境的污染比节能灯要小得多。

  唐爱军也表示,由于LED灯不含汞,而在使用寿命和节能方面又能达到很好的效果,所以比较看好LED灯的发展。

  取代仍存困难

  虽然在节能和环保等方面具有诸多优势,但LED灯想将其他照明产品取而代之却并非易事。

  中国照明学会副理事长刘世平告诉《中国科学报》记者,LED灯是比较有前途的新光源,目前处于高速发展期,但一些技术尚不完善,如发光效率、散热、驱动等方面的问题。发光角度一般也只有180度,较传统白炽灯和节能灯的360度发光有所欠缺。

  这些技术的不完善也制约了LED灯的应用。例如,目前一些城市在推广LED路灯时遭受了质疑。相关专家指出,国家关于城市道路照明设计标准中对照度、均匀度、眩光值等有着严格的规定,但目前在公共照明领域大力推广的LED产品并不符合这些标准。此外,LED灯色温高,是纯白光,穿透性较差,在雨雾天气尤为明显,不利于道路安全性。

  除了技术问题,成本问题也是LED灯普及的障碍之一。刘世平告诉记者,目前使用的白炽灯一般在1~2元,节能灯是8~9元,而LED灯便宜的也要四五十元,贵的则超过一百元。

  不过据高明介绍,LED灯的成本在过去几年里下降得非常快,基本以每年20%的速度在下降,而且这一下降势头在未来几年会继续保持。在高明看来,当LED灯的价格下降到传统白炽灯10倍左右时,就可以体现其竞争优势了。

  “LED灯的使用寿命是白炽灯的20倍以上,如果将来LED灯价格能降到白炽灯的10倍左右,消费者虽然前期投入高一点,但从整个产品生命周期来看,LED灯能省80%以上的能源,维护成本低,对消费者来说它会成为一种更经济的选择。”高明说。

  而在技术方面,LED照明也不断取得新的进展。比如LED灯照明角度的问题。高明告诉记者,如果在产品设计时考虑到空间分布的话,同时进行技术的投入,是可以将光照的空间分布角度做得更大的。据高明介绍,GE此前推出的满足美国能源之星要求的A19 LED灯,采用了“八爪鱼”的设计方式,不仅有利于散热,也使得光照角度更大。此外,GE还在LED灯泡里面采用了相关涂层技术,可以产生漫反射的效果,使得照明的角度更宽,光线也更加柔和。

  发展需谨慎

  虽然尚有技术和成本问题需要进一步解决,但用LED灯取代以往照明产品已是大势所趋。欧美等国家也纷纷推广LED灯的应用。我们国家也出台了相关政策,逐步淘汰白炽灯,鼓励发展半导体照明产品。

  不过,和其他高科技产业类似,我国LED照明的发展也存在着核心技术缺失的问题。刘世平向记者坦言,目前我国LED照明和国外的差距主要在上游,芯片技术、封装和外延片技术等均较国外落后。“用于照明的大功率LED芯片,一半以上需要进口,国产的大都是小功率的芯片。”刘世平说。

  另一方面,我国在发展LED照明方面也有着自身的优势。如在原材料和人力成本方面的优势,以及国家在政策层面的大力支持等。据了解,目前我国已经建了十几个产业化基地,LED路灯也在大力推广中。

  快速发展的LED照明也存在隐忧。中投顾问高级研究员贺在华在接受《中国科学报》记者采访时表示,虽然中国的LED照明需求潜力大,同时有政府政策的大力支持,但也存在着监管不严、产品质量参差不齐、生产成本过高等问题。此外,产品同质化问题严重,核心技术有待加强,以及市场竞争机制不健全等问题,也困扰着我国LED照明的发展。这些都有待在未来的发展中逐步去解决。

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