LED照明产业标准化现状及其对策

2012-08-01 15:21:15 admin 91

LED 照明产业巨大的经济效益和社会效益催生了日本的“21 世纪照明”计划、美国的“下一代照明计划”、欧盟的“彩虹计划”、韩国的“固态照明计划”、中国台湾的“新世纪照明光源开发计划”以及中国大陆的“国家半导体照明工程”计划等国家级LED 照明发展规划。与此同时,LED 照明相关标准的制定、标准体系的建立也进入快速发展阶段。本文主要在分析国内外LED 产业及标准发展现状的基础上对我国LED 照明标准化工作提出建议。

  1、国内外LED 产业特征

  LED 产业是集技术与资金于一体的高新技术产业,技术水平决定着企业所处的产业链环节和竞争力。目前,LED 产业已形成亚洲、美国、欧洲三足鼎立的竞争态势。欧美、日本等国在半导体衬底材料、外延晶片、芯片、封装等高中端领域垄断了核心技术,占据全球主要的市场份额。高端市场基本由日本的Nichia、Toyoda Gosei、美国的GELcore、Lumileds、CreeLighting、德国的Osram 等几大公司垄断。我国南昌大学自主研发的硅衬底蓝光LED 外延晶片、芯片技术曾一度打破由Nichia 垄断蓝宝石衬底和Cree 垄断碳化硅衬底半导体照明技术的局面,表明本土产业在外资日益渗透的压力下正在努力提升国际竞争力。

  我国的LED 产业虽然与国外基本上是同时起步的,但在半导体照明的国际产业链中,我国仍处于中下游,大部分厂商都是做技术含量不高的封装加工,核心部件技术大多需要依赖进口,无论是材料、设备、芯片,还是封装、应用技术都尚未实现真正意义上的突破。

  从整体上来看,国外LED 产业正处在产业发展期的中期阶段,而我国LED 产业处在产业发展期的前期阶段。这种从生命周期角度获得的判断是从市场规模与结构、产业标准与技术创新等角度综合分析的结果。

  2、国内外LED 照明产业市场规模

  进入21 世纪以来,LED 的应用主要集中于显示屏、背光和照明领域。其中照明领域包含景观照明、低温照明、汽车照明、普通照明等; 背光源应用领域包括手机、笔记本电脑、液晶电视、数位相框、户外广告牌等。总体来看,应用范围不断扩大,多元化发展趋势明显。

  在LED 市场增长点方面,据统计,从2009 ~ 2011年,以笔记本电脑背光驱动IC 及室内照明的复合成长最高,分别为39% 和35% ; 出货量以智能手机背光驱动IC 为最多。未来几年,LED 背光市场的增长点将集中在笔记本、液晶电视等中大尺寸液晶屏的应用上; 而LED 路灯将是LED 照明应用中的最大热点。

  在LED 市场规模方面,据专业调研预测,到2015年全球LED 照明光电市场规模将达到827 亿美元( 见图1) ,LED 照明市场将继续占据主要地位并快速增长,市场对高亮度LED 元件及高亮度LED 模组的需求也会逐年递增。

  据统计,2009 年我国LED 产品生产企业达5 000多家,产业规模827 亿元,其中LED 芯片产值达23亿元,比2008 年增长25% ; LED 封装产值为204 亿元; 半导体照明应用规模比2008 年增长30% 以上,产值达到600 亿元。目前,我国已成为世界上LED全彩显示屏、太阳能LED 照明、景观照明等应用产品最大的生产和出口国,新兴的半导体照明产业正在迅速成长。

  3、LED 照明产业标准化发展现状

  随着LED 技术的不断突破及产业的深入发展,对于LED 标准化的要求越来越高。世界发达国家为了抢占产业制高点,在LED 测试研究与标准制定等方面投入了大量人力、物力,纷纷建立起自己的LED标准体系。美国正根据照明LED 的特性开展照明LED 的技术标准和测试方法的研究,日本则将研究重点放在照明用白光LED 的测试方法和技术标准上。许多从事LED 开发的国际性企业,如Lumileds、Philips、Osram 等均在积极参与本国和国际标准化工作的同时,制定出自己的企业标准,规范了照明LED的光电参数,如电压、电流、光通量、色坐标、色温、显色性、寿命等指标。

  3. 1 国外主要组织的LED 标准制定概况

  3. 1. 1 IEC 和CIE 的LED 标准

  IEC 和CIE 都十分关注LED 的发展及相关LED器件的标准化工作。IEC 制定了一系列照明LED 标准来规范其电气和安全性。同时,由于LED 产品技术的迅速发展,CIE 已对LED 测试方法标准进行了修订。截至2011 年6 月,关于照明LED 的IEC 和CIE 国际标准主要有20 项,涉及LED 模块用连接器的特殊要求、普通照明用LED 和LED 模块术语和定义等方面。不过,这些标准主要针对照明LED 的电气性能、安全性能和光通量等特性及测试方法,尚不包括光通维持率和可行的LED 寿命评价方法; 另外也还没有制定出针对特定应用场合的专业LED 照明产品性能标准。

3. 1. 2 美国的LED 标准

  美国国家标准组织( ANSI ) 、北美照明学会( IESNA) 以CIE 技术文件作为参考依据,在美国能源部( DOE) 的组织下发布了固态照明LED 的性能和测量标准,主要包括IESNA RP-16、IESNA TM-16-05、IESNA LM-79、IESNA LM-80 和ANSI C78. 377A 等。

  其中,ANSI C78. 377A 是不同相关色温下的白光LED色度规范,IESNA LM-79 是固态照明产品的电性与光度测量方法,IESNA LM-80 是LED 光源的光衰特性( 寿命) 测试方法。此外,美国能源部和美国环保总署( EPA) 还发布了LED 照明产品的能源之星性能规范要求。

  3. 1. 3 日本的LED 标准

  日本电球工业会( JEL) 、日本照明器具工业会( JLA) 、日本照明学会( JIES ) 、日本照明委员会( JCIE) 和日本工业标准调查会( JISC) 为日本主要的标准制定和研究机构。JISC 参考CIE 127 制定了JISC8152《照明用白光LED 测量方法通则》工业标准。

  日本关于照明LED 模块及其控制装置和自镇流LED灯的标准正在制定之中,主要参考IEC 有关标准。

  3. 2 我国LED 照明标准化现状

  作为节能减排的重要举措,近年来,我国从国家到地方都对LED 标准化工作给予了高度重视。一方面,各级标准制修订工作进展较快,以往标准缺失的情况有了很大改善; 另一方面,随着标准的不断出台,综合标准化以及标准的适用性等问题正成为今后LED 标准化研究的重要内容。

  3. 2. 1 国标委标准制定情况

  截至2010 年底,国标委发布的与LED 照明有关的国家标准共23 项,其中通用标准1 项,安全标准10 项,性能标准12 项,如表1 所示。

  从表1 中看到,2009 年10 月到2010 年期间发布的针对LED 模块、LED 控制装置、LED 连接件、LED灯性能或测试方法等的LED 相关标准共11 项。其中,GB 19510. 14 - 2009 和GB 24819 - 2009 等同采用IEC 标准,GB /T 24825 - 2009 修改采用IEC 标准,其余8 项均为我国自主制定的标准。

  安全标准GB 7000 系列适用于使用电光源的灯具,因此包括了LED 灯具。经统计,GB 7000 系列标准中除GB 7000. 217 - 2008、GB 7000. 18 - 2003 以外均适用于LED 灯具。

  3. 2. 2 相关行业和地方标准制定情况

  工业和信息化部发布了SJ /T 11395 - 2009《半导体照明术语》等9 项半导体照明电子行业标准。国家半导体照明工程研发及产业联盟也发布了如LB /T001 - 2009《整体式LED 路灯的测试方法》等7 项LED 照明产品的相关技术规范。建设部发布了城市道路照明、交通信号灯标准,及铁路、高速公路的LED 路灯、信号灯等相关标准及技术规范等。

  此外,国内部分省市根据LED 产业地方发展需要,各自也开展了大量标准制定与研究工作。如福建省最近正在开展包括LED 室内照明产品总要求、照明用管形LED 灯、照明用LED 筒灯、LED 道路照明功率发光二极管、LED 道路照明灯具能效限定值及能效等级等在内的多项地方标准制定工作。

  4、LED 照明产业标准化发展对策建议

  总体上看,我国与LED 有关的标准化组织纷纷制定了国家标准、各类行业标准、地方标准,体现出充分重视标准化的局面。但其中有些标准、规范的内容重复、矛盾,特别是某些应用受传统行业影响、标准技术归口的束缚以及技术上的盲区而造成标准不科学的问题。为此,提出以下建议:

  ( 1) 加快LED 系列标准的制修订

  尽管国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会自2008 年以来已陆续发布了11 个LED 国家标准,但我国目前涉及LED 照明标准仅有45 项,且主要以安全和光电参数检测方面的标准为主,对能效要求的标准尚未颁布,标准整体发展滞后。

  ( 2) 加强对LED 标准化工作的管理

  由于我国LED 相关标准化组织机构众多,各机构涉及的标准层面又有所不同,应从国家层面加强LED 标准化的管理工作,审慎规划LED 标准体系和标准制定计划,明确各相关标准化组织机构工作范围,统一协调,及时制修订LED 标准,有效避免标准制定中的矛盾和重复等现象。

  ( 3) 加强LED 标准化科研工作

  如前文所述,我国处于LED 产业发展前期阶段,LED 标准化工作开展应借鉴国际经验,加强科研工作,提升LED 标准化工作的科学性。要设立专门的研究机构,增强LED 标准化的研究力量,有关部门还要加强LED 标准的前期预研以及标准化工作有效机制等方面的研究。

  ( 4) 加大LED 标准化工作的资金投入

  标准化经费是LED 标准化工作有效开展的必要保证。如标准制定的前期立项、调研、起草、验证、审定等环节,以及制定后的宣传贯彻、实施推广、示范等工作,都需要一定的资金投入作保障。为确保标准化工作的有效进行和深入开展,应努力争取对LED 标准化工作的经费投入,拓宽资助来源,相关政府部门尤其要加大对标准化工作经费的投入力度。