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        信息技術助力碳中和 LED技術點亮減碳之路
        (時間:2021/12/29 10:35:15)

          近日,內蒙古自治區巴彥淖爾機場完成滑行道、掉頭坪LED助航邊燈更換工作,實現上述區域節約電能消耗50%以上。LED以其節能、環保的主要特點,成為我國“節能降碳、綠色發展”的主角之一。
          LED照明降碳效果明顯
          半導體LED技術在照明、背光、顯示、景觀、汽車照明等領域有廣泛的應用,其中,對節能降碳貢獻最大的領域是照明。中科潞安紫外光電科技有限公司副總經理段瑞飛告訴《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、高壓鈉燈過程中起到節約電能的作用,從這個角度來說就是直接減碳。
          國家半導體照明工程研發及產業聯盟的數據表明,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%。該聯盟常務副秘書長阮軍在接受《中國電子報》記者采訪時表示,我國是LED照明滲透率最高的國家,節能效果顯著。2020年,LED照明產品國內銷量滲透率(LED照明產品銷售量/照明產品銷售量)超過75%,在用量滲透率(LED照明產品在用量/照明產品在用量)超過53%,是全球LED照明滲透率最高的國家。從節電量來看,“十三五”期間,我國LED照明累計實現節電1.33萬億度,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燈具發光效率顯著提升。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LED燈是當之無愧的綠色照明的代表!比补怆娤嚓P負責人在接受《中國電子報》記者采訪時表示。此外,該負責人告訴記者,白熾燈的壽命約為1000小時,熒光燈壽命約為6000小時,而LED燈的壽命達到了5萬~10萬小時,這就意味著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燈都有極大的優勢。他以LED照明為例,用數據為記者演繹了LED是如何實現節能降碳的。他告訴記者,以三安光電2020年的LED芯片年產能為例,基于氮化鎵(GaN)半導體的LED芯片約1125萬片(4英寸),其中照明產品占比42%。以一盞5W LED燈約用80顆標準芯片計算,三安光電的芯片產能預計可生產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個三峽大壩電站的年發電量之和。根據公開數據,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3048.6萬盞,若全部更換為LED路燈,則年節省電費共計953.6億元,其經濟效益非?捎^。
          此外,LED照明的智能控制還將帶來二次節能。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,能夠通過智能控制實現二次節能。如在室內領域,可實現人走燈滅,或分時控制亮度;在室外領域,可通過單燈控制實現分路段、分時亮度調節!癓ED室內外照明產品通過發光效率的提升,與傳統照明產品相比可實現50%以上的節能;通過智能控制,可再實現20%以上的節能?傮w而言,LED照明與傳統照明產品相比,可實現節能50%~75%。除了節能以外,LED還改變了照明設計方式,實現了‘見光不見燈’的照明,在節能的同時能夠實現更好的光環境!比钴姳硎。
          新應用層出不窮
          由于LED所具備的獨特優勢,使得其在照明之外的新應用層出不窮。在非功能性照明領域,我國推動文化旅游、新能源汽車、新型信息顯示等舉措,將帶動LED在顯示、車用照明、景觀照明等市場持續增長。
          阮軍指出,在顯示領域,LED在液晶顯示器中替代原有的熒光燈管,節能的同時實現更好的顯示效果,同時,也豐富了顯示尺寸、滿足了室內外各場景需求、實現了異型屏、透明屏等多樣化的產品形式。賽迪智庫集成電路所徐豐告訴《中國電子報》記者,Mini/Micro LED顯示技術具備高亮度、高集成、低功耗、柔性顯示等優良特點,成為繼OLED、LCD之后業內認同的新一代顯示技術。當前,Mini/Micro LED顯示產品正處于需求爆發的階段,小間距LED顯示技術已得到主流整機廠商認可,進入快速量產發展通道。一方面,蘋果、三星、華為等應用廠商紛紛擴充Mini LED背光產品線,TCL、LG、康佳等電視廠商密集發布高端Mini LED背光電視。另一方面,主動發光Mini LED面板也已進入量產階段。
          在汽車照明與車載顯示領域,南京大學電子科學與工程學院劉斌教授告訴《中國電子報》記者,相較于普通汽車燈泡,LED汽車燈耗電僅相當于它的1/10,能更好地節能,并保護汽車電路不被過高的負載電流燒壞。隨著汽車內部信息顯示的需求不斷增長,基于Mini/Micro LED等新技術顯示終端,將逐步替代汽車內部的中控顯示、抬頭顯示(HUD)、控制娛樂系統等方面,大大提升人與汽車、公路環境的信息交互能力。阮軍表示,LED車燈替代傳統的鹵素燈、氙氣燈,既節能又提升了車燈的響應速度,還賦予車燈更大的設計靈活性!疤貏e是隨著新能源汽車的占有率提升,以及未來無人駕駛技術的發展,LED在汽車內外部照明中有廣闊的應用空間!比钴娬f。根據賽迪智庫的數據,2021年車用LED市場增長預計將超過10%。
          在景觀照明領域,LED投光燈替代了原有的鹵素燈,LED線條燈代替了熒光燈管,實現了節能!暗谠擃I域,LED更顯著的貢獻在于提升了景觀照明的設計水平、豐富了景觀照明的應用領域,為夜間經濟、文化旅游與照明的融合發展提供了更多的可能性!比钴姳硎。
          段瑞飛同樣表達了對LED在其他領域應用的認可,但他同時表示:“更多的景觀照明、更多的顯示應用會增加電能的消耗,這將倒逼能源企業采用新的技術,比如太陽能+儲電+LED的完美組合。LED作為應用端的進步會逐漸帶動整個系統的進步,包括能源端的進步!
          努力實現產品高質、企業高精、產業高端
          業內專家表示,在“碳達峰、碳中和”目標的指引下,我國LED產業將迎來新的發展契機。
          在談到“十四五”時期半導體照明產業發展時,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%,而整體銷量滲透率將超過85%。預計“十四五”時期將累計節電1.48萬億度,減少碳排放13.42億噸。在這樣的大背景下,我國LED產業要加快推進“中國制造向中國創造轉變,中國速度向中國質量轉變,中國產品向中國品牌轉變”。在技術創新方面,面向新興應用,開展跨學科、跨領域、跨行業的基礎研究,產業化關鍵技術及系統集成技術的研究。在產業方面,從標準檢測計量、知識產權、品牌、信用等方面全面推進高質量發展,力促產業結構調整,實現產品高質、企業高精和產業高端。在市場方面,國內市場抓住消費提質升級契機,激發和釋放國內消費需求,出口市場引導半導體照明外貿企業實施出口目的地多元化戰略,積極開拓“一帶一路”沿線國家市場。在國際合作方面,落實“一帶一路”綠色照明倡議,加強與“一帶一路”沿線國家和地區在半導體照明技術、標準、研發、科技人員等方面的交流與合作,著力推進可持續研發創新合作、強化標準國際對話與合作。
          徐豐則從整個產業鏈的打造上發表了自己的觀點,他告訴記者,作為行業的主管部門,國家發改委、工業和信息化部應統籌各地LED產業發展,探索開展LED重大項目“窗口指導”機制,推動LED產業結構調整。鼓勵開展LED芯片襯底制造、封裝生產線改造,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企業與歐美等先進地區企業開展技術和人才合作,鼓勵重大生產線項目落戶主要產業集聚區。利用現有資金渠道,專項提升LED產業新興領域供應鏈建設。在芯片襯底環節,重點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;在封裝環節,重點提高垂直、倒裝封裝等先進封裝工藝并降低制造成本;在應用環節,開展智能照明、健康照明、植物照明等細分市場試點示范工程,加快形成行業團體標準;在材料和設備環節,聯合集成電路企業提升高端LED設備和材料本土化水平。
          段瑞飛表示,未來LED產業發展,要求技術不斷進步,提升LED性能,從而使得產生一定的光需要的電越來越少。此外,大規模的LED應用使得系統必須重新優化,進入下一個全鏈條的技術和產業發展階段,向碳達峰和碳中和目標邁進。他認為,我國LED存在著過度競爭方面的問題,企業之間同質化和價格競爭比較嚴重,因此需要有效的協調機制和總體規劃。

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