半导体照明行业_浅析半导体照明市场与技术

半导体照明是一种新的照明技术。其基本器件是发光二极管(简称LED)或用荧光发光材料封装形成半导体固体发光器件，直接或间接发出各种可见光和不可见光。半导体照明具有高效、节能、环保、多功能的显著特点，广泛应用于家用照明、商业照明、工业照明等普通照明，以及农业照明、健康照明、紫外线固化、杀菌消毒、安全检测等功能应用领域。它与微电子学相结合，在新一代信息领域的可见光通信中发挥着重要作用。

目前，半导体照明的发展目标已经从节能减排转向高品质健康照明和功能照明的创新应用。目前，世界半导体照明技术正处于快速发展时期。批量80个指标的0.2W LED器件最大光效在国际上已超过220 lm/W，LED成为照明领域的主流光源器件。20世纪90年代初，中国的LED照明产业开始发展，随着时间的推移，中国的LED照明产业取得了令人瞩目的成就。从生产到制造再到封装，LED照明产业已经形成了完整的产业链。

“十二五”期间，国家高度重视节能工作，系统部署将半导体照明产业作为重点培育和发展的战略性新兴产业，多部门、多举措共同推进半导体照明的技术创新和产业发展，取得了显著成效。

“十三五”期间，我国功率型产业化白光LED芯片和灯具光效水平与国际市场持平。在“十三五”规划指导下，我国功率白光LED光效超过200 lm/W，与国际水平持平。室内灯光效超过100 lm/W，室外灯光效超过130 lm/W；产业规模不断扩大，市场应用领域不断拓展，从照明、显示到汽车、医疗、农业等功能照明领域。

截至目前，我国已成为全球最大的半导体照明产品生产国、消费国和出口国，国内LED照明产品市场普及率超过78%，基本实现了节能减排目标。然而，随着LED光源的快速发展，各种照明应用对光源提出了更高的要求。人们已经从最初强调LED光效和成本逐渐发展到追求其光质和健康。普通照明将逐步向健康照明转型升级，功能照明将逐步向创新应用领域快速发展。

“十四五”期间，国家发改委部署建设半导体照明产业强国。国家发改委部署2019年《半导体照明节能产业“十四五”发展规划前期研究》工程，围绕“高质量发展”需求，组织开展了中国半导体照明产业综合研究。研究初步提出，“十四五”期间将着力推动我国半导体照明由“工业大国”向“工业强国”发展，坚持由跟踪模仿向自主创新、引领创新转变。

LED在普通照明和功能照明领域的应用市场不断扩大，市场规模保持快速增长。2015-2020年，全球LED市场快速增长，逐渐取代白炽灯、荧光灯等照明光源，普及率持续快速提升。到2020年底，全球LED照明普及率已超过60%。

根据IHS Markit和LEDinside的数据，2019年全球LED器件市场规模约为211.7亿美元，较2015年的157.1亿美元增长近34.8%(年均增长率7.7%)。其中，用于普通照明的LED设备从46.2亿美元增加到64.1亿美元，增长了38.8%(平均年增长率

可以看出，在过去的五年中，通用照明是全球LED市场发展的主要驱动力，创新和应用照明市场处于发展初期，规模较小。据预测，2021-2025年，全球LED市场将持续增长，普通照明将逐步向健康照明转型升级，创新应用市场将保持高速增长。预计到2025年，完成50%左右的普通照明向健康照明的转变；紫外光源、红外光源、农业照明等创新型LED器件将保持年均20%的增速，到2025年市场规模将达到30亿美元。

图1 2015-2025年全球LED市场规模预测

资料来源：CSAResearch，IHS Markit，LEDinside。

图2创新LED应用驱动的全球设备市场规模

资料来源：加拿大统计局研究，IHS。

基于光谱的应用设计是实现LED普通照明转型升级和创新应用照明规模扩大的核心驱动力。近年来，在以需求为导向、以应用为导向的指导下，过去由简单的蓝筹黄色荧光粉组成的普通白光照明开始向基于特定需求的光谱照明转变。由于白光照明中蓝光的危害已经受到重视，减少和抑制蓝光危害的健康照明理念备受关注，使得LED普通照明升级为健康照明。

健康照明的概念主要是指对人的视觉、视觉、生理、心理等身心健康需求产生有益影响的照明技术、照明形式、照明设施和使用方法。与传统光源相比，LED光源在频闪危害控制和色彩还原方面更具优势，也更节能环保。作为健康照明的人工光源，LED照明将是最佳选择。目前健康照明的主要技术重点是降低LED光源光谱中蓝光的相对能量，防止蓝光的危害。国内部分企业已逐步将普通白光源产品升级为蓝光危害小的健康白光源产品，从而形成产品的核心竞争力。

全光谱照明是健康照明的集中体现。模拟太阳光谱，增加红光的相对能量，和在室内用自然光促进人体的身心健康是一样的。因此，有必要挖掘荧光粉的色谱潜力。目前已有紫色荧光粉、蓝色多色荧光粉、双蓝色多色荧光粉、五色LED无荧光粉混色等一些技术路线，使LED最大程度接近太阳光谱，实现产业化应用。其中，双蓝多色荧光粉具有蓝光低、光效高的特点，优势更加突出。

基于光谱的功能照明创新应用不断涌现，植物照明、紫外线固化、杀菌消毒、红外探测等新兴功能照明应用市场前景可观。随着植物工厂产业的兴起，LED照明在农业中的应用逐渐成为植物工厂照明的首选。LED植物照明的技术核心和发展趋势主要集中在LED光谱可控性和光配方解决方案的研究上。

新冠肺炎疫情的爆发刺激了消毒市场对紫外LED光源的需求。深紫外和更短波段280nm的光子，有足够的能量直接破坏细菌和病毒难以复制的脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的分子结构，杀死细菌和病毒。基于铝镓氮(AlGaN)的深紫外LED与汞灯等其他紫外光源相比，具有坚固、节能、寿命长、无汞、环保等优点。

同时，深紫外LED体积小、环保无污染、便于携带等独特优势，拓展了其在消费电子产品中的应用，从而展现出广阔的市场前景。2017年8月，《关于汞的水俣公约》生效。作为缔约国，中国将从2020年起禁止含汞产品的生产和进出口

可见，无论是全光谱健康照明，还是基于光谱的功能照明创新应用，功能光谱的设计、实现和产业化能力是体现行业企业核心竞争力的重要方面。我国一些企业正在发起和参与标准的制定，引领行业。

采用高功率贴片和高功率陶瓷的单光源将是未来非功能照明发展的重点。随着LED器件的小型化和车辆照明由传统的卤素灯或氙灯向LED灯的转变，LED的功率也在向大功率发展。大功率LED不仅可以用于户外照明、移动照明，还可以逐渐渗透到汽车照明、舞台照明、体育场馆、手机手电筒等领域。大功率LED的全球市场份额逐年增加，单一的EMC大功率封装和陶瓷封装光源是实现高亮度、高稳定性大功率LED的必要条件。

LED封装技术仍然是半导体照明器件制造的质量核心。目前，全国规模以上LED封装企业超过2000家，其中2/3位于珠三角地区。由于成本的压力，许多企业对提高包装质量不够重视。比如一些键合线以合金丝为主的产品，多用于低端应用。但也有企业可以在控制成本的前提下，将先进的封装技术与99.99%的纯金键合线相结合，进而进入可靠性要求较高的中高端应用领域。

受全球经济低迷、中美贸易争端和新冠肺炎疫情的影响，未来LED封装行业的市场竞争将进一步加剧。但我们看到，不少中小包装企业凭借对一般健康照明和创新应用领域的深入了解，深耕功能照明领域，实现稳步增长，逐步发展成为专业化、创新型企业，引领了功能照明的细分领域和方向。未来随着高端市场逐渐进口替代，创新应用规模扩大，这类中小企业将迎来更大的发展机遇。

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