夜景照明工程中LED的普及

国家发展改革委有关负责人近日向媒体透露，将加快制定出台“十二五”半导体照明节能产业专项规划。此外，还将加快夜景照明工程应用推广，采用财政补贴方式推广半导体照明产品，提高市场占有率。

今年7月科技部印发的《半导体照明科技发展“十二五”专项规划》中，也提出到“十二五”末发光二极管(LED)在通用照明市场占有率达到30%，形成5000亿元产业规模的目标。

而根据国家发展改革委、商务部等部门联合发布的《中国逐步淘汰白炽灯路线图》，从今年10月1日起，我国已经开始分阶段淘汰白炽灯。

一方面是政策鼓励，另一方面则是淘汰落后产品“扫清障碍”，LED照明正迎来发展的好时机。

不过，记者近日在走访业内专家时了解到，目前LED照明的普及仍面临技术、价格等问题的制约，要想取代目前的照明产品，仍需要一段时日。

优势显著

从1879年爱迪生成功发明有实用价值的白炽灯开始，人类的照明就迈入了电气化的时代。在之后的100多年里，白炽灯技术不断进步，同时，也诞生了采用其他技术手段的电灯，如采用气体放电技术的荧光灯，以及采用半导体技术的LED灯。

那么，LED灯为何如此受追捧?

通用电气(GE)中国研发中心照明技术团队负责人高明告诉《中国科学报》记者，传统白炽灯的光效只有10流明/瓦，而LED灯则可以达到70~80流明/瓦，因此LED灯较白炽灯光效更高，也更节能。而在使用寿命方面，LED灯一般可以达到2.5万小时以上，比传统白炽灯提高了20倍以上。

此外，LED灯还可以根据应用场合，设计成不同的形状和尺寸，这也是白炽灯所不具备的优势。

由于白炽灯存在能耗过高的问题，从2008年开始，我国启动了“绿色照明”工程，大力推广采用节能技术的荧光灯，即节能灯。

然而，节能灯中含有的汞等有害元素，却会对环境产生严重的污染。据了解，每1毫克的汞，就可以污染360吨水。目前每只节能灯含汞量在3~5毫克左右，而截至2011年，我国通过财政补贴累积推广的节能灯数量在5亿只以上。由于我国目前相关回收体系尚不健全，因此，这数亿只节能灯若处置不当，其污染后果将相当可怕。

而据中国再生资源回收利用协会副秘书长唐爱军介绍，节能灯只能降低汞的含量，完全杜绝汞是做不到的。

高明也告诉《中国科学报》记者，在过去的几十年里，照明界经过大量的研究，发现汞原子的发光是非常高效的，到目前为止，还没看到在气体放电灯中可以完全替换汞原子的元素。

相比之下，LED灯则在环保方面更具优势。高明告诉记者，LED灯不含汞，其电路板的回收利用也较节能灯更为容易，因此对环境的污染比节能灯要小得多。

唐爱军也表示，由于LED灯不含汞，而在使用寿命和节能方面又能达到很好的效果，所以比较看好LED灯的发展。

取代仍存困难

虽然在节能和环保等方面具有诸多优势，但LED灯想将其他照明产品取而代之却并非易事。

中国照明学会副理事长刘世平告诉《中国科学报》记者，LED灯是比较有前途的新光源，目前处于高速发展期，但一些技术尚不完善，如发光效率、散热、驱动等方面的问题。发光角度一般也只有180度，较传统白炽灯和节能灯的360度发光有所欠缺。

这些技术的不完善也制约了LED灯的应用。例如，目前一些城市在推广LED路灯时遭受了质疑。相关专家指出，国家关于城市道路照明设计标准中对照度、均匀度、眩光值等有着严格的规定，但目前在公共照明领域大力推广的LED产品并不符合这些标准。此外，LED灯色温高，是纯白光，穿透性较差，在雨雾天气尤为明显，不利于道路安全性。

除了技术问题，成本问题也是LED灯普及的障碍之一。刘世平告诉记者，目前使用的白炽灯一般在1~2元，节能灯是8~9元，而LED灯便宜的也要四五十元，贵的则超过一百元。

不过据高明介绍，LED灯的成本在过去几年里下降得非常快，基本以每年20%的速度在下降，而且这一下降势头在未来几年会继续保持。在高明看来，当LED灯的价格下降到传统白炽灯10倍左右时，就可以体现其竞争优势了。

“LED灯的使用寿命是白炽灯的20倍以上，如果将来LED灯价格能降到白炽灯的10倍左右，消费者虽然前期投入高一点，但从整个产品生命周期来看，LED灯能省80%以上的能源，维护成本低，对消费者来说它会成为一种更经济的选择。”高明说。

而在技术方面，LED照明也不断取得新的进展。比如LED灯照明角度的问题。高明告诉记者，如果在产品设计时考虑到空间分布的话，同时进行技术的投入，是可以将光照的空间分布角度做得更大的。据高明介绍，GE此前推出的满足美国能源之星要求的A19 LED灯，采用了“八爪鱼”的设计方式，不仅有利于散热，也使得光照角度更大。此外，GE还在LED灯泡里面采用了相关涂层技术，可以产生漫反射的效果，使得照明的角度更宽，光线也更加柔和。

发展需谨慎

虽然尚有技术和成本问题需要进一步解决，但用LED灯取代以往照明产品已是大势所趋。欧美等国家也纷纷推广LED灯的应用。我们国家也出台了相关政策，逐步淘汰白炽灯，鼓励发展半导体照明产品。

不过，和其他高科技产业类似，我国LED照明的发展也存在着核心技术缺失的问题。刘世平向记者坦言，目前我国LED照明和国外的差距主要在上游，芯片技术、封装和外延片技术等均较国外落后。“用于照明的大功率LED芯片，一半以上需要进口，国产的大都是小功率的芯片。”刘世平说。

另一方面，我国在发展LED照明方面也有着自身的优势。如在原材料和人力成本方面的优势，以及国家在政策层面的大力支持等。据了解，目前我国已经建了十几个产业化基地，LED路灯也在大力推广中。

快速发展的LED照明也存在隐忧。中投顾问高级研究员贺在华在接受《中国科学报》记者采访时表示，虽然中国的LED照明需求潜力大，同时有政府政策的大力支持，但也存在着监管不严、产品质量参差不齐、生产成本过高等问题。此外，产品同质化问题严重，核心技术有待加强，以及市场竞争机制不健全等问题，也困扰着我国LED照明的发展。这些都有待在未来的发展中逐步去解决。