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LED照明市场与技术脱节本土产业链如何突破

https://www.biud.com.cn 2011年07月14日13:18 家居装修知识网

　　当前，LED照明和大屏幕LED背光是LED应用领域中最具潜力的两个新兴市场，尤其是与民生息息相关的LED照明因为节能环保被提到了政府政策支持的高度。在各方的推动下，尽管目前国内的LED照明技术还存在着转换效率不高、光衰不理想、价格过高、散热不力、标准缺失等众多不足之处，各企业还是纷纷上马LED照明项目，以期尽早布局该市场。

　　市场调研公司StrategiesUnlimited预测，到2012年，LED照明市场规模将突破50亿美元。而市场调研机构LEDinside则表示，随着奥运、世博会、亚运等大型国际性活动的开展，中国LED照明市场规模将从2007年的48.5亿人民币，快速成长到2010年的98.1亿元人民币。

　　单从以上表象和数据来看，国内LED照明市场似乎已经轰轰烈烈的展开。而现状究竟如何？

　　梦想与现实的差距：两类技术方案都受阻

　　纵观国内LED照明市场，可以发现真正火热的，只是以装饰照明、手电筒、小型灯具等为主的中小功率LED照明市场而已。由于市场对其光效、显色指数要求不高，因此功能实现比较容易。现阶段，国内涉足LED照明的电源厂商，出货多以这类中小功率产品为主，月出货量基本都在KK级/月左右。

　　而真正与民生相关的、最大化体现LED节能价值的大功率LED照明，在国内还处于技术发展初期。目前，在大功率LED照明市场中，无论是民用照明的普通灯泡、公共照明的日光灯，还是基础建设用到的路灯，LED照明的渗透情况都不乐观。而且经过调查，目前正在使用中的以上几类大功率LED照明灯具的性能参数也都不理想。许多LED照明电源厂商在大功率照明模块的出货量仅为几K而已。本文将主要针对这一类大功率LED照明技术进行探讨。

　　大功率LED照明应用可分为两类：一类是替换方案，即将LED照明灯具的灯座设计成与目前被广泛使用的节能灯、白炽灯灯座兼容，用户在选用LED照明灯具时，不用对现阶段的照明电路进行改造，直接替换成LED灯具即可使用，这类方案的代表产品有LED灯泡、LED日光灯等；另一类是非替换方案，即使用LED照明灯具时，需要按照其直流供电的特殊原理进行全新的电路布局，这类方案的代表产品有新能源LED路灯等。

　　然而这两类灯具在现阶段的发展中，都遇到了各自的瓶颈。例如LED灯泡类，其作为替换方案中的一种，在民用市场中占有很大的市场份额。然而在LED驱动芯片厂商泉芯电子技术有限公司CEO黄朝刚看来，灯泡的灯座形状限制了LED照明电源模块的尺寸。“在如此狭小的空间中塞进AC/DC、DC/DC、保护电路、驱动芯片绝非易事。因为尺寸极大受限，所以厂商只能先满足功能，放弃部分性能。而被放弃的部分，往往是最关键的电路保护模块，这导致很多替换型LED灯泡EMI/EMC不达标，电源模块转换效率很难提升，有的甚至存在安全隐患。”黄朝刚表示。

　　除了牺牲保护电路以及安全性能，空间受限还一定程度上殃及了LED灯具的寿命。“LED照明电源模块寿命较短，拖了LED灯具长寿命性能的后腿，这是业界普遍的共识，这也和电路板尺寸受限，性能方面设计不到位有关。例如，人们普遍质疑LED照明电源模块中电解电容的工作温度、工作寿命，但是电解电容的高密度可以缓解电路板尺寸受限的窘境。因此，该不该用电解电容，也是电源模块厂商们需要平衡的问题。”黄朝刚介绍说。

　　黄朝刚认为，替换方案的交流电工作环境极大地限制了LED照明的设计发挥。“如果LED照明仅仅只做替代方案终将是死路一条，全面改造基础设施电路构造才是唯一的出路！”黄朝刚如是说。

　　目前，商场、医院等公共场所多使用日光灯管，LED日光灯作为替换方案在这些区域有很大的应用空间，因此也成为灯具厂商们重点跟进的目标之一。相比LED灯泡，日光灯管在尺寸上有很大的回旋余地供电源厂商进行性能优化。尽管现阶段市面上的LED日光灯多将LED芯片直接封装在铝基板中，一定程度上缓解了LED芯片的散热问题，但是LED日光灯的产品品质仍然存在很大的不足。根据美国能源部2009年9月完成的第9轮商用LED产品评估报告（CALiPER）显示，参与测试的LED日光灯管（T8荧光灯管替代方案）显色指数非常低，在62-76之间，远低于荧光灯管的83;LED日光灯管的色度偏移也超出了ANSI定义的白光产品公差范围；制造商承诺的光输出效率超出实际的30%~50%.根据该测试结果，美国能源部认为，所测试的LED日光灯均未达到T8荧光灯管参照灯的灯具效率，因此不可以一对一的进行替换。

　　如果说LED灯泡、LED日光灯等替换方案的市场潜力巨大，技术正处于完善过程中的话，非替换方案的大功率LED照明技术与市场则均处在摸索阶段。由于LED需要工作在直流环境下，因此在市电环境中应用时，必须对电源部分进行整流、降压处理。目前为大功率LED照明直接提供直流工作环境的应用非常少，所以非替换方案市场很小。只有部分新能源路灯或者展厅可以用到此类非替换方案。

　　不过，避开了电源模块难题的非替换型LED灯具，仍然有许多缺陷在“节能环保”的光环下被厂商们有意无意的弱化。由于中国目前暂无LED照明行业标准，因此没有相应的规范来对其品质进行约束。为了扶持本土LED产业的发展，科技部推出了“先试点、后示范、再推广”的LED照明发展计划，这给了相较于美国、日本等国家较为落后的本土LED照明技术一个发展的缓冲空间，与此同时，却也让本土的LED照明技术在“十城万盏”的大旗下被部分厂商以及媒体无限夸大，从而导致了许多城市盲目上马LED照明项目。据高工LED产业研究中心（LIRC）的调研报告，2009年已经安装的LED路灯的光衰、色容差、稳定性、维护性等均达不到道路照明的要求，2009年LED路灯的技术水平，平均光效和能耗仅相当于150W钠光灯的水平。

　　理顺本土LED照明商业化思路

　　在“试点工程”、“面子工程”等市政、公共场所LED照明项目的宽容庇护下，本土大功率LED照明技术正跌跌撞撞的向前发展。究竟何时可以商用？让我们从以下几个方面来理顺本土LED照明产业的发展思路。

　　1、需扶助本土LED芯片厂商成长以解决成本难题

　　目前中国市场上一只3瓦的LED灯泡价格大概为30多元人民币，5瓦的LED灯泡价格则在40元人民币左右，现阶段中国国内市场上测得的LED照明灯具光效平均约为60lm/w左右，即相当于0.16元/lm,这离国际市场要求的0.07元（1美分）/lm的市场目标还有一定的距离。而对于日本来说，该国家预计其LED照明在2012年即可到达0.07元（1日元）/lm的要求。

　　LED驱动芯片厂商长运通集成电路设计有限公司技术总监文茂强指出，目前，LED芯片成本占了整个LED照明灯具成本的70%~80%,因此，LED芯片成本对整个LED照明灯具的成本起到了绝对的控制作用。

　　眼下，长运通正致力于LED照明项目的开发，此间与其合作的LED芯片厂商主要以本土厂商为主。“考虑到合作以及交货等方面的便捷，我们愿意和国内LED芯片厂商一起合作，一起成长。”文茂强表示。在他看来，具有大功率LED芯片生产能力的武汉迪源的LED芯片产品，性能表现还不错。虽说Cree、日亚、Lumileds等厂商的LED产品已经取得了非常好的品质，但是据很多中国内地厂商反映，也许是基于保护大客户利益或者地方利益等目的，许多台湾地区、日本厂商为中国大陆出货的LED,相较于大陆优秀的LED产品来说，前者品质并没有太多的优势。因此，要想做出好的大功率LED照明灯具，光依赖LED芯片进口是不可取的，从这个方面来考虑，本土厂商还是对国内LED芯片厂商寄予了厚望。

　　到目前为止，大陆LED芯片厂商约有40来家，规模、产能与市场需求旺盛的正面碰撞，导致LED芯片成本下降的日期并不遥远。只是现阶段，所有上游厂商中，做大功率LED芯片的，只有武汉迪源、上海蓝宝、广州晶科等少数几家；加上外延片依赖台湾、美国等地区进口，要想降低本土LED芯片成本，却也不是一个季度或者半年内能解决的事情。

　　2、LED照明电源寿命与效率成死结，试用创新思维攻克难关

　　“相比较国内LED芯片技术的发展，本土LED照明电源技术还很滞后。”文茂强表示。就笔者目前所了解的情况，国内大功率LED照明灯具的寿命最好情况约3万小时，而电源模块寿命是决定LED灯具寿命的主要因素。要想进一步提升大功率LED灯具寿命，需要从散热、电容器件的选用、电路布局等多方面进行技术突破。

　　然而眼下，电源模块寿命是全世界大功率LED照明技术所面临的公共难题。目前日本产业化的LED灯具，其平均寿命也只在4万小时左右。

　　此外，对于LED电源模块来说，转换效率是寿命以外的另一大应用瓶颈。LED照明电源模块主要由AC/DC、DC/DC、LED驱动这三部分组成，其中AC/DC、DC/DC的电源损耗最大，20%左右的电力将在此处被消耗掉，因此，提高这部分的电源转换效率成了众多LED照明电源模块厂商工作的重点。而LED驱动部分，目前多以恒流驱动为主，国内的恒流驱动芯片效率一般都在95%以上。“恒流驱动并不难”.黄朝刚表示。在他看来，AC/DC、DC/DC的转换效率低下才是LED电源模块的致命硬伤。

　　电源模块技术已然成为大功率LED照明技术的一个死结。如何对此进行改进的理论知识很多，但放在芯片工艺不足、LED照明实际应用环境恶劣的条件下，要在短期内寻求较大的改善绝非易事。那么，我们不妨积极地运用一些具有创新意义的思维方式，来看待LED照明电源模块技术的发展，或许能巧妙地取得一些意想不到的效果。以下举两个相关实例。

　　实例一：针对目前民用的照明电路结构，首尔半导体创新地推出了名为Acr iche的专利技术，该技术的独特之处在于可直接用交流电驱动LED芯片。据介绍，该技术由两串灯具来完成照明工作，在交流电的正半周时点亮A串灯，负半周时点亮B串灯，从而实现了电源模块的零损耗，并避免了电源转换器寿命低下以致LED灯具寿命缩短的缺陷。但该技术对LED芯片的浪费较大，或许在LED成本下降后，电网较稳的民用市场有可能会接受该专利技术产品。

　　实例二：与Acri che致力于推动民用市场的理念相似，长运通目前所倡导的分布式恒流技术也旨在推动LED照明的产业化进程。通过将恒流源与光源绑定，长运通将电源模块彻底分割出去。“我们将16个LED芯片或18个LED芯片作为一组，封装到铝基板上，再将搭配好的恒流源也封装进去。客户可以根据自己的实际需要对LED灯组进行串并联搭配。电源方面，他们只需要供给该LED灯组一定的直流电源即可。”文茂强表示，“供电方面，客户可以选用我们长运通的电源模块，也可以沿用自己的电源模块，这样设计起来比较灵活，避免了客户为不同外观的灯具购买不同LED电源模块而带来的资源浪费。”

　　目前，长运通为分布式恒流技术申请了8项封装、架构以及外观专利，并在深圳、东莞都开辟了相关的生产线。在文茂强看来，这种分布式恒流方式可以便于国内统一电源的规格，将本土的电源设计资源有效地整合起来，从而一定程度上肃清了电源模块厂商各自为阵、自立标准而造成的市场混乱局面。“分布式恒流将有效推动本土LED照明的产业进程。”文茂强如是说。

　　3、厂商自律，配合第三机构提升产品品质

　　LED照明电源模块还有一个有待攻破的难关，即认证检测关。目前，国内绝大多数LED照明产品并未取得任何认证，大家多半抱着侥幸的心理游走在政府的“试点”工程项目上。“未谈及民用，则不予考虑测试认证”,是大多数LED照明灯具生产厂商的心态，这与缺乏市场规范化管理有关。

　　作为一家致力于LED照明技术的厂商，黄朝刚坦言，LED照明在公共照明如路灯、地铁、商场、医院等应用领域很好推广，因为这些区域对节电的要求较高，LED照明带来的经济效益将比较明显，用户比较容易接受；而家用的电费本身就不高，用户很难花高成本替换已有的节能灯。因此厂商都将公共照明等所谓的“市政项目”作为自己的主要市场目标。“这些公共LED照明项目作为试点项目、形象工程，对品质要求并不严格。亮度过得去、不出大的故障事故，就算可以了。至于其他品质认证，只要不摆上超市卖给老百姓用，就没有什么硬性的要求。”黄朝刚指出。因此，本着品质第一的发展理念，泉芯在LED照明产品的发展规划上格外谨慎，目前其LED照明应用市场主要以草坪灯、MR16产品为主。

　　LED照明电源模块厂商天下明科技有限公司董事长张毅民也认为，对于本土的LED照明产业来说，EMI/EMC以及安全问题是一个悬而未决的问题。“目前市面上的LED照明产品未受到任何认证的约束，‘试点’工程为这些产品的上市使用提供了便利。对于国内绝大多数LED照明电源厂商来说，要想推动民用，首要解决的任务倒不是所谓的寿命和光效问题，如何让老百姓安全放心的使用LED灯具，才是目前研发工作的重中之重。”张毅民表示。

　　因此，LED照明产品迫切需要行业标准、市场准入制度来规范化管理，这样才有利于整个LED照明产业的健康发展。目前，LED照明相关协会正陆续诞生并日益壮大，这些第三方机构将担当起规范市场的重任，在一定程度上为本土的LED照明产业发展带来新的曙光。