白色LED 史上最高效率和最低價格咫尺之遙

不久的將來，白色led很可能達(dá)到200lm/W，成為史上效率最高的光源，價格也將低于熒光燈，直逼白熾燈泡。任何裝置、任意地點都能使用LED照明的時代即將到來。

受到2011年3月11日的大地震和海嘯的影響，日本關(guān)東地區(qū)和東北地區(qū)陷入了嚴(yán)重的缺電狀態(tài)。為了填補(bǔ)核電站停運(yùn)的缺口，新發(fā)電設(shè)備的必要性日益提高，而且，控制電力消費(fèi)也成了當(dāng)務(wù)之急。

在此情況下，可立竿見影取得節(jié)電效果的“LED照明”受到關(guān)注。照明占全日本用電量的約2成。而LED化就是使用能源效率較高的LED照明，減少用電量。

LED化的活躍也表現(xiàn)在了數(shù)字上。例如，GfK Marketing Services Japan發(fā)布的資料顯示，2011年3月中旬以后，LED燈泡在日本國內(nèi)的銷量快速增加。到4月的第2周，LED燈泡在全部燈泡中所占的數(shù)量比例為27.1％，金額比例為67.0％，都創(chuàng)下了歷史最高紀(jì)錄。尤其是在面臨電力短缺的關(guān)東甲信越地區(qū)，該周的銷量比上年增加182.1％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全國120.4％的平均增幅。

企業(yè)采用LED照明的行動也十分活躍。例如，連鎖便利店日本7-11公司決定從2011年5月開始，以東京電力公司轄區(qū)為中心，把約5000店鋪的店內(nèi)照明和店面指示牌逐步換成LED。

“銷量是上年的3～4倍”

照明的LED化并非始于現(xiàn)在。不只是日本，其他各國也在積極采用。這是因為LED照明器具配備的白色LED的壽命超過4萬小時，約是熒光燈的4倍，因此更換頻率較低，而且具有耗電量比熒光燈低10～40％的優(yōu)勢。

在日本，為了應(yīng)對2010年4月實施的《節(jié)能法》修訂版，采用LED照明的企業(yè)越來越多。LED企業(yè)的照明用白色LED供貨量陡增，西鐵城電子公司稱，“2010年的供貨量增加到了上年的3～4倍”。

LED化的繁榮景象歸功于白色LED價格的走低。在過去，白色LED的價格一直高于白熾燈泡和熒光燈等傳統(tǒng)光源。在路燈等部分照明使用白色LED的2005年，光通量1lm的單價（亮度單價）約為10日元/lm。比白熾燈泡的0.1～0.2日元/lm，熒光燈的0.3～0.6日元/lm不是一個數(shù)量級。但白色LED的亮度單價正在以每年30％以上的速度下降，進(jìn)入2011年后，全行業(yè)的平均水平已經(jīng)降到了約0.7日元/lm。提供給大宗客戶的價格更是只有0.4～0.5日元/lm，直逼熒光燈（圖1）。

白色LED在2011年5月的亮度單價平均約為0.7日元/lm（以發(fā)光效率為先的類型）。亮度單價正在以每年約30％的速度降低，如果保持這個速度，到2015年將跌破0.2日元/lm

據(jù)遠(yuǎn)藤照明稱，隨著照明器具中光源所占的成本下降，在現(xiàn)如今，“LED照明價格必然高已是往日云煙”。初期投資高這一采用LED照明的門檻已經(jīng)有所降低，這是LED照明以東日本大地震為契機(jī)更加受到關(guān)注的原因所在。

單價與白熾燈泡相當(dāng)

白色LED的單價下跌今后估計還會持續(xù)一段時間。很多企業(yè)都認(rèn)為，單價會以每年30％的速度下降或是更快。如果長此以往，到2015年，單價將跌破0.2日元/lm，達(dá)到稱得上與白熾燈泡相同的水平（注1）。

（注1）即使白色LED與白熾燈泡的亮度單價相同，照明器具的部件成本也不盡相同。因為利用交流電點亮白色LED需要使用ACDC轉(zhuǎn)換電路和散熱部件。現(xiàn)在，對于LED燈泡，白色LED在生產(chǎn)成本方面約占40％。

不要忘記，白色LED的發(fā)光效率在今后幾年還會繼續(xù)提高（圖2）。從現(xiàn)在的發(fā)光效率來看，照明用高端品種在目錄上記載的是130～140lm/W，在實際使用條件下為110～120lm/W，安裝在照明器具上的綜合效率為100lm/W左右（注2）。目錄值高達(dá)200lm/W的白色LED估計會于2012～2013年出現(xiàn)在市場上。某海外LED企業(yè)表示，在實際使用條件下達(dá)到200lm/W的類型“估計也會在5年內(nèi)投產(chǎn)”。

（注2）根據(jù)白色LED的電量情況，發(fā)光效率各不相同。以輸入功率為1W的產(chǎn)品為例，目錄值上的發(fā)光效率一般是脈沖狀通過350mA電流時的數(shù)值。發(fā)光部分的溫度（接合溫度）基本為室溫（25℃）。按照一般看法，實際在照明器具中使用時，接合溫度將上升到85～100℃，發(fā)光效率會比目錄值低10～15％。而且，從照明器具整體來看，電源電路和光學(xué)部件還存在損耗。因此，綜合效率會比白色LED的目錄值低20～30％。

白色LED自從1996年問世以來，發(fā)光效率一直在不斷提高（a）。在意欲引領(lǐng)技術(shù)開發(fā)的LED企業(yè)中，還有些企業(yè)計劃率先于2012～2013年向市場投放200lm/W產(chǎn)品（b）。

到那個時候，價格之低媲美白熾燈泡，而且效率超越歷史最高的高壓鈉燈的光源將唾手可得。任何裝置、任意地方都能使用LED照明的時代將隨之到來。

在白色LED低價格化和高效率化趨勢的背后，是不斷增加的LED需求的支撐。如今，帶動LED市場的是液晶電視用背照燈光源。背照燈用和照明用白色LED的形狀和輸入功率雖然各異，但封裝內(nèi)安裝的藍(lán)色LED芯片的生產(chǎn)工藝卻基本相同。背照燈用白色LED生產(chǎn)效率的提高基本會直接過渡到照明用途。

這一趨勢持續(xù)2～3年后，帶動市場的龍頭估計會逐漸轉(zhuǎn)向照明器具用途，市場將繼續(xù)擴(kuò)大（圖3）。

各種液晶面板、照明器具、車載裝置使用的LED芯片的需求動向如圖所示?？倲?shù)預(yù)計將在2015年超過每年1000億個。照明器具和車載裝置等其他用途也增幅巨大。

利用傳感器和IT實現(xiàn)智能照明

獲得低價且高效的白色LED后，過去沒有從事照明的企業(yè)就有了涉足照明業(yè)務(wù)的土壤（圖4）。

把配備白色LED的裝置和相關(guān)服務(wù)作為業(yè)務(wù)的企業(yè)越來越多。新進(jìn)企業(yè)的行業(yè)門類繁多，從建筑商到IT類商社和企業(yè)、辦公家具企業(yè)應(yīng)有盡有。這些企業(yè)將把使用白色LED的照明裝置與傳感器、通信技術(shù)聯(lián)動，實現(xiàn)開關(guān)燈、調(diào)光控制等功能。

從前面提到的電力短缺問題出現(xiàn)之前開始，除了裝置企業(yè)之外，建筑商和IT企業(yè)就一直把用于溫室氣體減排的節(jié)能裝置和系統(tǒng)作為新業(yè)務(wù)開展。這些裝置和系統(tǒng)能夠借助人體傳感器和照度傳感器等傳感器與IT聯(lián)動的亮度控制，使約占耗電量2成的照明實現(xiàn)節(jié)能。

LED照明推進(jìn)協(xié)議會表示，以白色LED為首，LED“能夠以毫秒和微秒進(jìn)行控制。與IT的整合性好”。而且，亮度變化對于輸入電流的追隨性也公認(rèn)較高。這一特征能夠在與傳感器聯(lián)動和精密調(diào)光等方面發(fā)揮威力。

通過與IT聯(lián)動，照明還有望進(jìn)一步提高功能。利用LAN控制照明的舉措也已經(jīng)成為了IT類企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的熱點。利用IPv6網(wǎng)絡(luò)，除了LED照明器具外，還向作為光源的白色LED逐一分配IP地址，精密控制照明的研究開發(fā)也在進(jìn)行。隨著核心部件白色LED價格降低，利用這些特點的系統(tǒng)也就降低了實用化的門檻。

而且，對于光源的使用者，一個好消息是采購以薄型面光源為特征的照明用有EL面板將更加容易。各公司計劃從2011年開始，一齊向市場投放這種面板（表1）。按照目前的看法，到2014年，效率高于熒光燈，僅次于白色LED的有機(jī)EL照明有望投入實用，與白色LED分別應(yīng)用于適宜的用途。