LED半导体(SSL)具有寿命长、发光效率高、不含汞等中金属(真正意义上的绿色产品)、抗震好、少维护等突出优点,成为被广泛认可的下一代理想照明产品。本专栏将进行系列专题文章的介绍,旨在从:1.LED零部件(含高亮度,HB及高功率,HP产品)、2.SSL半导体照明灯具(含室内外通用型功能性照明灯具与光源及各类特种照明灯具与光源)及3.LED SSL项目工程等不同层面,来对当前LED与SSL半导体照明产业状况、应用技术动态、最新研发路线图 规划及进展等进行全面地跟进介绍。
总体而言,LED与SSL半导体照明产业蕴含着极大的市场良机,本专栏今次主要介绍当前的若干LED与SSL半导体照明产业热点:
1).LED景观照明
以2008年获得巨大成功的北京奥运会水立方与鸟巢项目为典型代表,着眼于2010年上海世博建设项目及各地的城市亮化项目,须站在最高的行业起点之上,从零部件选择、照明灯光效果设计、系统控制、产品可靠性等各个方面来齐抓共管,力争出精品、出经典、出真正能代表城市与国家形象的景观照明工程。
在LED景观照明方面,须重点发展如下几方面:
a. RGB红绿蓝LED光效的提升,目前顶级水平的Red红色光效 ~ 40lm/W,Blue蓝色光效 ~ 15lm/W,Green绿色光效 ~ 50 lm/W,RGB白平衡混色后的光效尚不足45lm/W,发展目标是RGB白平衡混色后的光效突破60lm/W,这主要需LED业者在外延芯片及封状等工艺环节上的改善;
b. RGB红绿蓝及白色景观照明模组可靠性的提高,需从LED电学驱动、散热管理、二次反光或透光设计、机构模组等方面予以综合性的优化。
2).LED道路照明
目前,LED路灯、隧道灯、高杆灯等示范应用已经展开,在上海地区的复兴东路隧道、长江桥隧、东海大桥、奥运相关场馆等重大场合时1-2年的前期试点,并有在首都北京、广东东莞、山东潍坊、辽宁大连、陕西西安、安徽合肥、福建厦门、江苏盐城等地的广泛量产运用,积累了大量宝贵数据,利于今后的进一步大面积推广。
以LED 路灯为例,典型地,在路面照度相当的前提下,
150 W LED路灯可实现替代传统HPS钠灯250W,
250 W LED 路灯可有望替代传统HPS钠灯400W,
以上海地区年薪路灯30万盏、替换路灯20万盏估计,不计入缆线、配电柜及日常维护等方面的重大建设与使用开支节约(含路灯、隧道灯、高杆灯、收费站灯、加油站灯等)将成为LED半导体照明产业的重要支柱之一。
在LED路桥照明等应用方面,须重点注意:
a. LED 光源本身性能的提高,光效指标由60 ~ 80 lm/W朝80 ~ 100 lm/W提升;
b. 灯具系统效率的提高,使得采用LED新光源制成的新灯具,较之HPS钠灯、HID高压汞灯等传统光源制成的传统灯具,在壳体反射器效率、面罩透光效率等方面有大幅度提高,此方面,目前HPS钠灯等传统灯具的系统效率约70%,LED路灯等新型道路照明灯具的系统效率目标须突破90%;
c. 采用非成像光学等新型设计手段,在兼顾SR环境比的前提下,提高LED道路照明灯具的路面利用效率,此方面,目前HPS钠灯等传统灯具的路面利用效率约55%,LED路灯等新型道路照明灯具的路面利用效率目标须突破80%。
3)LED室内外通用照明
CE通用电气、PHILIPS飞利浦等国际知名照明企业的合资公司、分公司,在LED半导体照明用于室内通用型功能性照明方面,堪称引领行业及世界风气之先。
以CE上海CTC(China Technology Centre ,中国技术中心)团队开发并带动量产的采用Cree XLampR 光源产品LED PAR20 灯为例在北美市场极其畅销。PHILIPS同样如此,其MasterR 7 W 产品在欧洲及亚太区的示范引领作用相当显著。
此外,I 宜家等重要的全球LED照明产品采购、销售渠道,其在橱柜用灯、冰柜用灯、工作及***所用灯等方面同样引领潮流,这给LED及半导体照明应用厂商提供了良好的发展平台。
若得以政策支持,并注重产品品质及性价比,LED室内照明产业将在今后一阶段得到飞速发展。
此方面,针对LED室内及半导体室内/半室外照明替换需求:
a. 努力发展多芯片集成的大功率LED零部件,提高lm/﹩,LED照明产品的性价比;
b. 提高LED芯片及封装产能,以产能规模的扩大,降低单颗LED零部件及其模组产品的成本。
4).LED液晶背光
主要以上海、北京、昆山及长三角其他城市、珠三角城市等具备TFT-LCD薄膜晶体管液晶显示面板生产基地的地区为主要代表。
以上海地区为例,SVA-NEC 已量产地代线面板(1.1mX1.3m)产能约90-100K/月,可大批量生产15”,15.6”w,19”w,22”w,26”,47”等不同规格的液晶显示器与电视面板。
再以 19”w宽屏为例:SVA – NEC 的满负荷每月产能可达约500Kpcs即50万片/月,每块19”w面板背光源需要Top View 面发射或Side View 侧发射型的高亮度LED约100pcs,其摸成本约¥150 - 200,则仅就19”w宽屏为例,可形成每月约¥1亿的LED背光模组产值。
为实现LED背光模组在液晶面板上的大批量量产,相关芯片及封装业者须重点发展:
a. 更高光效LED零部件产品,以19”w面板为例,若采用侧光型3020器件(额定工作这20 mA),当单颗Typ 典型亮度为1500 mcd 时,整个面板实现250cd/m2的亮度,须使用约100 pcs LED器件,当单颗Typ典型亮度提升至2300mcd时,可降低LED数目约35%,实现背光模组的成本降低;
b. 更大规模的LED零部件及Light Bar 光条模组产能,仍以19”w面板,目前业者所供量产化LED背光模组的售价约是CCFL背光模组售价的1.5 – 2.5倍,随着LED制造工艺的进一步改善,其最终背光模组的综合良率须由<70%提升至>90%,再加上LED零部件本身造价的降低,有望实现对CCFL的替换;
c. 须从高端Apple MacBook/MacAirDellHP 等国际品牌向台系AcerASUS 等品牌迈进,以更好的本地化生产及服务,获得更大的市场份额。
总体而言,中国大陆拥有大量专业的背光源工厂及LCM液晶模组厂,随着LED在液晶DVD数码相框和看板、Notebook 笔记本、Monitor 显示器、TV电视面板等领域内渗透率的日益提升,将有望形成年产值约数十亿元以上的产业规模。
5).LED车用光源
先期LED在CHMSL高位刹车灯、示宽灯、车内仪表盘指示灯等方面均有应用,日后在车内外功能性照明、特别是车大灯(远光及近光灯)的推广应用方面大有可为(Audi R8为首款整车全部采用LED光源的量产型轿车)。
LED车用光源产品的发展重点应是巩固已有范畴、拓展新型应用、争创更高品质。车用LED模组产品在可靠性、性价比等方面进一步提升。
LED在车用光源的发展,须涉及以下几个重点问题:
a. LED零部件及模组产品的可靠性须进一步提升;
b. LED分光、分色等Binning方面的改善,特别需要改进目前上海地区LED业者的荧光粉工艺等技术细节;
c. 对于汽车大光灯,其远光及近光运用的光学系统效率尚须进一步改善;
d. 较之卤素灯、HID灯等传统光源,LED尽管具有寿命长等突出优点,但是其整体造价仍嫌高,越是前者的2 – 3倍,此亦是LED产业目前的整体局面,随着产能扩大、光效等综合技术指标的改善,可逐步实现此状况的改变。
以上,为本期专栏介绍文章,未完待续。