夜景照明工程中LED的普及

國家發(fā)展改革委有關(guān)負(fù)責(zé)人近日向媒體透露，將加快制定出臺“十二五”半導(dǎo)體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)專項規(guī)劃。此外，還將加快夜景照明工程應(yīng)用推廣，采用財政補貼方式推廣半導(dǎo)體照明產(chǎn)品，提高市場占有率。

今年7月科技部印發(fā)的《半導(dǎo)體照明科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》中，也提出到“十二五”末發(fā)光二極管(LED)在通用照明市場占有率達(dá)到30%，形成5000億元產(chǎn)業(yè)規(guī)模的目標(biāo)。

而根據(jù)國家發(fā)展改革委、商務(wù)部等部門聯(lián)合發(fā)布的《中國逐步淘汰白熾燈路線圖》，從今年10月1日起，我國已經(jīng)開始分階段淘汰白熾燈。

一方面是政策鼓勵，另一方面則是淘汰落后產(chǎn)品“掃清障礙”，LED照明正迎來發(fā)展的好時機。

不過，記者近日在走訪業(yè)內(nèi)專家時了解到，目前LED照明的普及仍面臨技術(shù)、價格等問題的制約，要想取代目前的照明產(chǎn)品，仍需要一段時日。

優(yōu)勢顯著

從1879年愛迪生成功發(fā)明有實用價值的白熾燈開始，人類的照明就邁入了電氣化的時代。在之后的100多年里，白熾燈技術(shù)不斷進(jìn)步，同時，也誕生了采用其他技術(shù)手段的電燈，如采用氣體放電技術(shù)的熒光燈，以及采用半導(dǎo)體技術(shù)的LED燈。

那么，LED燈為何如此受追捧?

通用電氣(GE)中國研發(fā)中心照明技術(shù)團(tuán)隊負(fù)責(zé)人高明告訴《中國科學(xué)報》記者，傳統(tǒng)白熾燈的光效只有10流明/瓦，而LED燈則可以達(dá)到70~80流明/瓦，因此LED燈較白熾燈光效更高，也更節(jié)能。而在使用壽命方面，LED燈一般可以達(dá)到2.5萬小時以上，比傳統(tǒng)白熾燈提高了20倍以上。

此外，LED燈還可以根據(jù)應(yīng)用場合，設(shè)計成不同的形狀和尺寸，這也是白熾燈所不具備的優(yōu)勢。

由于白熾燈存在能耗過高的問題，從2008年開始，我國啟動了“綠色照明”工程，大力推廣采用節(jié)能技術(shù)的熒光燈，即節(jié)能燈。

然而，節(jié)能燈中含有的汞等有害元素，卻會對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。據(jù)了解，每1毫克的汞，就可以污染360噸水。目前每只節(jié)能燈含汞量在3~5毫克左右，而截至2011年，我國通過財政補貼累積推廣的節(jié)能燈數(shù)量在5億只以上。由于我國目前相關(guān)回收體系尚不健全，因此，這數(shù)億只節(jié)能燈若處置不當(dāng)，其污染后果將相當(dāng)可怕。

而據(jù)中國再生資源回收利用協(xié)會副秘書長唐愛軍介紹，節(jié)能燈只能降低汞的含量，完全杜絕汞是做不到的。

高明也告訴《中國科學(xué)報》記者，在過去的幾十年里，照明界經(jīng)過大量的研究，發(fā)現(xiàn)汞原子的發(fā)光是非常高效的，到目前為止，還沒看到在氣體放電燈中可以完全替換汞原子的元素。

相比之下，LED燈則在環(huán)保方面更具優(yōu)勢。高明告訴記者，LED燈不含汞，其電路板的回收利用也較節(jié)能燈更為容易，因此對環(huán)境的污染比節(jié)能燈要小得多。

唐愛軍也表示，由于LED燈不含汞，而在使用壽命和節(jié)能方面又能達(dá)到很好的效果，所以比較看好LED燈的發(fā)展。

取代仍存困難

雖然在節(jié)能和環(huán)保等方面具有諸多優(yōu)勢，但LED燈想將其他照明產(chǎn)品取而代之卻并非易事。

中國照明學(xué)會副理事長劉世平告訴《中國科學(xué)報》記者，LED燈是比較有前途的新光源，目前處于高速發(fā)展期，但一些技術(shù)尚不完善，如發(fā)光效率、散熱、驅(qū)動等方面的問題。發(fā)光角度一般也只有180度，較傳統(tǒng)白熾燈和節(jié)能燈的360度發(fā)光有所欠缺。

這些技術(shù)的不完善也制約了LED燈的應(yīng)用。例如，目前一些城市在推廣LED路燈時遭受了質(zhì)疑。相關(guān)專家指出，國家關(guān)于城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中對照度、均勻度、眩光值等有著嚴(yán)格的規(guī)定，但目前在公共照明領(lǐng)域大力推廣的LED產(chǎn)品并不符合這些標(biāo)準(zhǔn)。此外，LED燈色溫高，是純白光，穿透性較差，在雨霧天氣尤為明顯，不利于道路安全性。

除了技術(shù)問題，成本問題也是LED燈普及的障礙之一。劉世平告訴記者，目前使用的白熾燈一般在1~2元，節(jié)能燈是8~9元，而LED燈便宜的也要四五十元，貴的則超過一百元。

不過據(jù)高明介紹，LED燈的成本在過去幾年里下降得非?？?，基本以每年20%的速度在下降，而且這一下降勢頭在未來幾年會繼續(xù)保持。在高明看來，當(dāng)LED燈的價格下降到傳統(tǒng)白熾燈10倍左右時，就可以體現(xiàn)其競爭優(yōu)勢了。

“LED燈的使用壽命是白熾燈的20倍以上，如果將來LED燈價格能降到白熾燈的10倍左右，消費者雖然前期投入高一點，但從整個產(chǎn)品生命周期來看，LED燈能省80%以上的能源，維護(hù)成本低，對消費者來說它會成為一種更經(jīng)濟(jì)的選擇?！备呙髡f。

而在技術(shù)方面，LED照明也不斷取得新的進(jìn)展。比如LED燈照明角度的問題。高明告訴記者，如果在產(chǎn)品設(shè)計時考慮到空間分布的話，同時進(jìn)行技術(shù)的投入，是可以將光照的空間分布角度做得更大的。據(jù)高明介紹，GE此前推出的滿足美國能源之星要求的A19 LED燈，采用了“八爪魚”的設(shè)計方式，不僅有利于散熱，也使得光照角度更大。此外，GE還在LED燈泡里面采用了相關(guān)涂層技術(shù)，可以產(chǎn)生漫反射的效果，使得照明的角度更寬，光線也更加柔和。

發(fā)展需謹(jǐn)慎

雖然尚有技術(shù)和成本問題需要進(jìn)一步解決，但用LED燈取代以往照明產(chǎn)品已是大勢所趨。歐美等國家也紛紛推廣LED燈的應(yīng)用。我們國家也出臺了相關(guān)政策，逐步淘汰白熾燈，鼓勵發(fā)展半導(dǎo)體照明產(chǎn)品。

不過，和其他高科技產(chǎn)業(yè)類似，我國LED照明的發(fā)展也存在著核心技術(shù)缺失的問題。劉世平向記者坦言，目前我國LED照明和國外的差距主要在上游，芯片技術(shù)、封裝和外延片技術(shù)等均較國外落后?！坝糜谡彰鞯拇蠊β蔐ED芯片，一半以上需要進(jìn)口，國產(chǎn)的大都是小功率的芯片?！眲⑹榔秸f。

另一方面，我國在發(fā)展LED照明方面也有著自身的優(yōu)勢。如在原材料和人力成本方面的優(yōu)勢，以及國家在政策層面的大力支持等。據(jù)了解，目前我國已經(jīng)建了十幾個產(chǎn)業(yè)化基地，LED路燈也在大力推廣中。

快速發(fā)展的LED照明也存在隱憂。中投顧問高級研究員賀在華在接受《中國科學(xué)報》記者采訪時表示，雖然中國的LED照明需求潛力大，同時有政府政策的大力支持，但也存在著監(jiān)管不嚴(yán)、產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊、生產(chǎn)成本過高等問題。此外，產(chǎn)品同質(zhì)化問題嚴(yán)重，核心技術(shù)有待加強，以及市場競爭機制不健全等問題，也困擾著我國LED照明的發(fā)展。這些都有待在未來的發(fā)展中逐步去解決。