设施园艺半导体照明研发与产业发展评估_刘文科.pdf

温室园艺2018-0176半导体照明研发与产业发展评估设施园艺半导体照明产业发展评估LED植物照明工厂当前在中国市场还处于认知期和磨合期，而未来23年将是LED植物照明市场的快速上升期。数据统计，截至2012年6月底，国内具备一定规模的LED植物照明企业约40家，而早在2009年，国内仅有两三家从事LED植物照明的企业。中国是全球第四大植物工厂大国，未来LED植物照明前景可观。2014年，诺贝尔物理学奖授予了发现蓝色发光二极管（LED）的3位日本科学家，此次获奖将半导体照明推向大众视野，也是对半导体照明产业价值的最大肯定。2014年全球“禁白令”进入第二个重要时点，宏观经济政策环境持续向好，半导体照明产业迎来了黄金发展期。随着技术进步的推动和市场需求的拉动，半导体照明产业将进入新一轮高速增长期，朝着更高光效、更低成本、更高可靠性和更广范应用方向发展，并逐渐开启跨领域交叉融合，形成更高技术含量与附加值的产品。太阳能光伏产业“十二五”规划已将太阳能光伏生态大棚电站的模式规划为光伏建筑一体化示范项目，“光伏农业大棚”“农业光伏产业园”“光伏农业基地”等一系列字眼在当下中国光伏发展的道路上日渐活跃。到2014年3月，中国达到一定规模的光伏蔬菜大棚、“渔光互补”水产养殖、光伏畜禽养殖大棚项目等已经达到400多个。通过光伏发电把多余的设施园艺光照变成电能，再将电能通过LED转换为植物所需的光，使得太阳光照从低效变为高效，并实现了光能的时空转移，完全可人工控制，仍是可行的。表 1 未来 LED 器件的光效与价格预测器件类型 参数 2012 年 2013 年 2015 年 2020 年暖白光器件光效 /（lm/W） 113 129 162 224成本 /（$/klm） 7.9 5.1 2.3 0.7冷白光器件光效 /（lm/W） 150 164 190 235成本 /（$/klm） 6 4 2 0.7数据来源：Solid State Lighting Research and Development（DOE2013）设施园艺半导体照明研发发展评估中国半导体照明关键技术与国际水平差距不断缩小（表1），2014年大功率白光LED实验室光效达到160 lm/W，功率型白光LED产业化光效达150 lm/W；具有自主知识产权的功率型硅基LED芯片产业化光效达到140 lm/W；在国际上率先突破纳米图形衬底（NPSS）外延高质量AlN及深紫外LED，深紫外LED发光波长293 nm，在20 mA电流下输出功率超过4 mW；OLED器件光效达到97 lm/W，寿命超过10000 h。实用百科 | Praltrcal EncyclopediaDOI: 10.16815/j.cnki.11-5436/s.2018.01.015温室园艺2018-0177根据行业分析机构WinterGreen报道，2013年全球仅植物工厂LED植物生长灯的产值高达12亿美元，较2012年增长了27%。发展农业半导体照明将为半导体照明产业开辟新的增长点，促进中国整个LED产业合理布局，增加行业经济效益和国际竞争力。粗略估算，农业半导体照明灯具与控制装备需求在千亿元以上，发展前景广阔。据Navigant Research最新数据显示，20152024年全球LED照明系统总收入将达2160亿美元。Navigant Research曾发表了一篇题为LED照明：全球展望的报告，深度剖析了全球LED市场并预测到2024年的单位销售额和总收入，LED照明现已成为最经济的选择。根据法国调研机构Yole Developponent的研究报告，UV-LED市场从2008年的2000万美元增长至2014年的9000万美元，复合年均增长率达到28.5%。中国台湾调研机构LEDinside发表的“2015年LED供需市场趋势与展望”也指出，2014年整体UV市场规模达到8.15亿美金，其中，UV-LED产值为1.22亿美元，占整体UV市场比率达15%。据中国报告大厅发布的LED行业市场调查分析报告数据显示，2015年上半年全国LED照明行业累计亏损企业579家，亏损面为22.18%，高于全国轻工行业亏损面8.6%。根据LEDinside统计，2016年LED平均单价下滑30%40%，产业的产值仅成长2%，达145.2亿美元。中国中央及地方政府大力推进半导体照明产业基地或园区，新兴产业战略智库发表了中国20大LED产业基地，包括广州、深圳、惠州、中山古镇、佛山南海、江门、河源、江西万载县、厦门、江西南昌、湖南郴州、云南砚山县、安徽蚌埠、重庆、河北、新疆、河南原阳、吉林、北京古镇、易美芯光（北京，北方最大的LED产业基地）。目前，LED行业仍面临的三大挑战：一是产业创新能力不强；二是结构性的产能过剩；三是产业发展环境有待完善。整个行业表现出了利润低下、产品同质化、市场缺乏秩序等问题。总之，照明学科是以光度学、色度学为学科基础。实践证明，光度学、色度学适合于自然光源、人造光源，包括热辐射、气体放电光源等传统电光源的照明。LED在光谱组合中具有任意性、体积小、冷光源、开关时间短、低电压可控性高等特性，延展了LED光源的应用领域，为未来LED广阔的应用空间奠定了坚实的基础。随着LED技术的进步，包括光效、可靠性、性价比等指标的进一步提高，以及在各种应用领域的研究与发现，LED在视觉、农业、医疗、通信等领域将具有很大的应用前景，充分发挥其在光谱、时间和空间上的无限可能性。近40年来，照明学科的重心一直是照明的物质基础光源，而不是照明本身，LED的出现将改变这种局面。摘自：刘文科，杨其长 编著 设施园艺半导体照明