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    信息技術(shù)助力碳中和 LED技術(shù)點(diǎn)亮減碳之路
    (時(shí)間:2021/12/29 10:35:15)

      近日,內蒙古自治區巴彥淖爾機場(chǎng)完成滑行道、掉頭坪LED助航邊燈更換工作,實(shí)現上述區域節約電能消耗50%以上。LED以其節能、環(huán)保的主要特點(diǎn),成為我國“節能降碳、綠色發(fā)展”的主角之一。
      LED照明降碳效果明顯
      半導體LED技術(shù)在照明、背光、顯示、景觀(guān)、汽車(chē)照明等領(lǐng)域有廣泛的應用,其中,對節能降碳貢獻最大的領(lǐng)域是照明。中科潞安紫外光電科技有限公司副總經(jīng)理段瑞飛告訴《中國電子報》記者,LED是迄今為止最高效的人造光源,它在替代傳統的白熾燈、節能燈、高壓鈉燈過(guò)程中起到節約電能的作用,從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)就是直接減碳。
      國家半導體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的數據表明,中國照明占電力消耗的13%,相當于全國能源消耗的6%。與傳統光源相比,LED使照明能耗減少50%~75%。該聯(lián)盟常務(wù)副秘書(shū)長(cháng)阮軍在接受《中國電子報》記者采訪(fǎng)時(shí)表示,我國是LED照明滲透率最高的國家,節能效果顯著(zhù)。2020年,LED照明產(chǎn)品國內銷(xiāo)量滲透率(LED照明產(chǎn)品銷(xiāo)售量/照明產(chǎn)品銷(xiāo)售量)超過(guò)75%,在用量滲透率(LED照明產(chǎn)品在用量/照明產(chǎn)品在用量)超過(guò)53%,是全球LED照明滲透率最高的國家。從節電量來(lái)看,“十三五”期間,我國LED照明累計實(shí)現節電1.33萬(wàn)億度,約相當于俄羅斯與法國兩國2020年度用電量之和。
      與傳統光源相比,LED燈具發(fā)光效率顯著(zhù)提升。室內燈具中,白熾燈光效約20lm/W(流明/瓦),熒光燈光效約60lm/W~80lm/W,LED燈具光效約為110lm/W;室外燈具中,高壓鈉燈光效75lm/W~100lm/W,金鹵燈光效60lm/W~90lm/W,LED路燈光效130lm/W!肮庑г礁,對能源的利用率也就越高,所以L(fǎng)ED燈是當之無(wú)愧的綠色照明的代表!比补怆娤嚓P(guān)負責人在接受《中國電子報》記者采訪(fǎng)時(shí)表示。此外,該負責人告訴記者,白熾燈的壽命約為1000小時(shí),熒光燈壽命約為6000小時(shí),而LED燈的壽命達到了5萬(wàn)~10萬(wàn)小時(shí),這就意味著(zhù)LED燈的損壞和更換頻率要遠低于白熾燈和熒光燈。因此,不論是使用成本,還是制造燈具所消耗的資源,LED燈都有極大的優(yōu)勢。他以L(fǎng)ED照明為例,用數據為記者演繹了LED是如何實(shí)現節能降碳的。他告訴記者,以三安光電2020年的LED芯片年產(chǎn)能為例,基于氮化鎵(GaN)半導體的LED芯片約1125萬(wàn)片(4英寸),其中照明產(chǎn)品占比42%。以一盞5W LED燈約用80顆標準芯片計算,三安光電的芯片產(chǎn)能預計可生產(chǎn)342億盞5W LED燈;相對于同照度的節能燈(12W),每盞LED燈節能20.4度,則342億盞LED燈節能6976.8億度,年節電相當于6.2個(gè)三峽大壩電站的年發(fā)電量之和。根據公開(kāi)數據,1盞5W LED燈減排二氧化碳約0.296噸,342億盞可減排二氧化碳101.23億噸,為我國“碳達峰、碳中和”目標作出重要貢獻。與傳統路燈光源相比,每盞LED路燈每年節省電費3128元。根據住建部數據,中國城市道路照明燈2020年增至3048.6萬(wàn)盞,若全部更換為L(cháng)ED路燈,則年節省電費共計953.6億元,其經(jīng)濟效益非?捎^(guān)。
      此外,LED照明的智能控制還將帶來(lái)二次節能。阮軍告訴記者,LED不僅僅是光源,還是電子元器件,它便于集成控制,能夠通過(guò)智能控制實(shí)現二次節能。如在室內領(lǐng)域,可實(shí)現人走燈滅,或分時(shí)控制亮度;在室外領(lǐng)域,可通過(guò)單燈控制實(shí)現分路段、分時(shí)亮度調節!癓ED室內外照明產(chǎn)品通過(guò)發(fā)光效率的提升,與傳統照明產(chǎn)品相比可實(shí)現50%以上的節能;通過(guò)智能控制,可再實(shí)現20%以上的節能?傮w而言,LED照明與傳統照明產(chǎn)品相比,可實(shí)現節能50%~75%。除了節能以外,LED還改變了照明設計方式,實(shí)現了‘見(jiàn)光不見(jiàn)燈’的照明,在節能的同時(shí)能夠實(shí)現更好的光環(huán)境!比钴姳硎。
      新應用層出不窮
      由于LED所具備的獨特優(yōu)勢,使得其在照明之外的新應用層出不窮。在非功能性照明領(lǐng)域,我國推動(dòng)文化旅游、新能源汽車(chē)、新型信息顯示等舉措,將帶動(dòng)LED在顯示、車(chē)用照明、景觀(guān)照明等市場(chǎng)持續增長(cháng)。
      阮軍指出,在顯示領(lǐng)域,LED在液晶顯示器中替代原有的熒光燈管,節能的同時(shí)實(shí)現更好的顯示效果,同時(shí),也豐富了顯示尺寸、滿(mǎn)足了室內外各場(chǎng)景需求、實(shí)現了異型屏、透明屏等多樣化的產(chǎn)品形式。賽迪智庫集成電路所徐豐告訴《中國電子報》記者,Mini/Micro LED顯示技術(shù)具備高亮度、高集成、低功耗、柔性顯示等優(yōu)良特點(diǎn),成為繼OLED、LCD之后業(yè)內認同的新一代顯示技術(shù)。當前,Mini/Micro LED顯示產(chǎn)品正處于需求爆發(fā)的階段,小間距LED顯示技術(shù)已得到主流整機廠(chǎng)商認可,進(jìn)入快速量產(chǎn)發(fā)展通道。一方面,蘋(píng)果、三星、華為等應用廠(chǎng)商紛紛擴充Mini LED背光產(chǎn)品線(xiàn),TCL、LG、康佳等電視廠(chǎng)商密集發(fā)布高端Mini LED背光電視。另一方面,主動(dòng)發(fā)光Mini LED面板也已進(jìn)入量產(chǎn)階段。
      在汽車(chē)照明與車(chē)載顯示領(lǐng)域,南京大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院劉斌教授告訴《中國電子報》記者,相較于普通汽車(chē)燈泡,LED汽車(chē)燈耗電僅相當于它的1/10,能更好地節能,并保護汽車(chē)電路不被過(guò)高的負載電流燒壞。隨著(zhù)汽車(chē)內部信息顯示的需求不斷增長(cháng),基于Mini/Micro LED等新技術(shù)顯示終端,將逐步替代汽車(chē)內部的中控顯示、抬頭顯示(HUD)、控制娛樂(lè )系統等方面,大大提升人與汽車(chē)、公路環(huán)境的信息交互能力。阮軍表示,LED車(chē)燈替代傳統的鹵素燈、氙氣燈,既節能又提升了車(chē)燈的響應速度,還賦予車(chē)燈更大的設計靈活性!疤貏e是隨著(zhù)新能源汽車(chē)的占有率提升,以及未來(lái)無(wú)人駕駛技術(shù)的發(fā)展,LED在汽車(chē)內外部照明中有廣闊的應用空間!比钴娬f(shuō)。根據賽迪智庫的數據,2021年車(chē)用LED市場(chǎng)增長(cháng)預計將超過(guò)10%。
      在景觀(guān)照明領(lǐng)域,LED投光燈替代了原有的鹵素燈,LED線(xiàn)條燈代替了熒光燈管,實(shí)現了節能!暗谠擃I(lǐng)域,LED更顯著(zhù)的貢獻在于提升了景觀(guān)照明的設計水平、豐富了景觀(guān)照明的應用領(lǐng)域,為夜間經(jīng)濟、文化旅游與照明的融合發(fā)展提供了更多的可能性!比钴姳硎。
      段瑞飛同樣表達了對LED在其他領(lǐng)域應用的認可,但他同時(shí)表示:“更多的景觀(guān)照明、更多的顯示應用會(huì )增加電能的消耗,這將倒逼能源企業(yè)采用新的技術(shù),比如太陽(yáng)能+儲電+LED的完美組合。LED作為應用端的進(jìn)步會(huì )逐漸帶動(dòng)整個(gè)系統的進(jìn)步,包括能源端的進(jìn)步!
      努力實(shí)現產(chǎn)品高質(zhì)、企業(yè)高精、產(chǎn)業(yè)高端
      業(yè)內專(zhuān)家表示,在“碳達峰、碳中和”目標的指引下,我國LED產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)新的發(fā)展契機。
      在談到“十四五”時(shí)期半導體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展時(shí),阮軍表示,“十四五”期間,LED照明將繼續替代傳統照明,預計到2025年,LED照明產(chǎn)品的在用量將達到86億只,在用量滲透率也將提高到63.5%,而整體銷(xiāo)量滲透率將超過(guò)85%。預計“十四五”時(shí)期將累計節電1.48萬(wàn)億度,減少碳排放13.42億噸。在這樣的大背景下,我國LED產(chǎn)業(yè)要加快推進(jìn)“中國制造向中國創(chuàng )造轉變,中國速度向中國質(zhì)量轉變,中國產(chǎn)品向中國品牌轉變”。在技術(shù)創(chuàng )新方面,面向新興應用,開(kāi)展跨學(xué)科、跨領(lǐng)域、跨行業(yè)的基礎研究,產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)及系統集成技術(shù)的研究。在產(chǎn)業(yè)方面,從標準檢測計量、知識產(chǎn)權、品牌、信用等方面全面推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展,力促產(chǎn)業(yè)結構調整,實(shí)現產(chǎn)品高質(zhì)、企業(yè)高精和產(chǎn)業(yè)高端。在市場(chǎng)方面,國內市場(chǎng)抓住消費提質(zhì)升級契機,激發(fā)和釋放國內消費需求,出口市場(chǎng)引導半導體照明外貿企業(yè)實(shí)施出口目的地多元化戰略,積極開(kāi)拓“一帶一路”沿線(xiàn)國家市場(chǎng)。在國際合作方面,落實(shí)“一帶一路”綠色照明倡議,加強與“一帶一路”沿線(xiàn)國家和地區在半導體照明技術(shù)、標準、研發(fā)、科技人員等方面的交流與合作,著(zhù)力推進(jìn)可持續研發(fā)創(chuàng )新合作、強化標準國際對話(huà)與合作。
      徐豐則從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的打造上發(fā)表了自己的觀(guān)點(diǎn),他告訴記者,作為行業(yè)的主管部門(mén),國家發(fā)改委、工業(yè)和信息化部應統籌各地LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展,探索開(kāi)展LED重大項目“窗口指導”機制,推動(dòng)LED產(chǎn)業(yè)結構調整。鼓勵開(kāi)展LED芯片襯底制造、封裝生產(chǎn)線(xiàn)改造,適度降低傳統LED照明項目支持,鼓勵LED設備、材料升級和本土化。支持國內龍頭LED企業(yè)與歐美等先進(jìn)地區企業(yè)開(kāi)展技術(shù)和人才合作,鼓勵重大生產(chǎn)線(xiàn)項目落戶(hù)主要產(chǎn)業(yè)集聚區。利用現有資金渠道,專(zhuān)項提升LED產(chǎn)業(yè)新興領(lǐng)域供應鏈建設。在芯片襯底環(huán)節,重點(diǎn)提升面向顯示應用的Mini/Micro LED、面向醫療健康的深紫外LED芯片性能;在封裝環(huán)節,重點(diǎn)提高垂直、倒裝封裝等先進(jìn)封裝工藝并降低制造成本;在應用環(huán)節,開(kāi)展智能照明、健康照明、植物照明等細分市場(chǎng)試點(diǎn)示范工程,加快形成行業(yè)團體標準;在材料和設備環(huán)節,聯(lián)合集成電路企業(yè)提升高端LED設備和材料本土化水平。
      段瑞飛表示,未來(lái)LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展,要求技術(shù)不斷進(jìn)步,提升LED性能,從而使得產(chǎn)生一定的光需要的電越來(lái)越少。此外,大規模的LED應用使得系統必須重新優(yōu)化,進(jìn)入下一個(gè)全鏈條的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段,向碳達峰和碳中和目標邁進(jìn)。他認為,我國LED存在著(zhù)過(guò)度競爭方面的問(wèn)題,企業(yè)之間同質(zhì)化和價(jià)格競爭比較嚴重,因此需要有效的協(xié)調機制和總體規劃。

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