LED照明模组创新规划40页.docx
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LED照明模组创新规划40页
《LED照明模组创新规划》
前言
20xx年全球照明市场中，据GSCResearch预计，LED照明目前正处于爆发的前夜，未来3年内将完成从60%的渗透，大量的LED照明市场需求将被释放出来。
有利的扶持政策和快速下降的产品价格虽然直接带动了LED照明市场的快速成长。
照明市场仅北美地区照明产业700亿美元，其中灯饰市场200亿美元左右。
而世界灯具工厂在中国，全球有70%以上的灯具由中国销往全球。
自2003年“国家半导体照明工程”启动以来，LED照明产业在我国受到高度重视，国家不断加大在LED产业方面的政策引导及资金支持。
尤其2010年以来，在国家节能减排政策的强力推动下，国家层面对LED光源的发展和替换作出了中长期规划和扶持，国务院、发改委、科技部、工信部等多部委以及各地方政府先后制定多项有利于产业发展的战略规划并出台一系列鼓励政策。
LED发明已有40多年的历史了，而真正将LED用于商业与民用照明才10多年时间,而现在LED照明产品已经占到了照明领域的35%以上份额，到2020年将实现70%的市场占比，LED照明产品的发展之快，已经超过了行业预期。
第一章技术创新规划与目标
一、产业政策及市场现状
（一）国家相关政策
1、工信部明确LED芯片、荧光粉等环节的关键技术创新发展
2013年9月，工信部印发《产业关键共性技术发展指南（2013年）》（以下简称《指南》）。
《指南》明确提出将LED芯片、荧光粉等环节的关键技术作为贯彻落实国务院创新驱动战略的产业关键共性技术。
2、国务院办公厅印发《能源发展战略行动计划（2014-2020年）》
2014年11月，国务院办公厅印发《能源发展战略行动计划（2014-2020年）》，明确优化能源结构、推进能源科技创新为我国能源发展的战略任务，特别指出着力优化能源结构，把发展清洁低碳能源作为调整能源结构的主攻方向。
3、中央财政支持中西部中小学照明设备改造
20xx年5月，教育部、民政部、中国照明电器协会共同宣布启动“中西部地区中小学校校舍照明改善示范项目”。
四川、江西等中西部欠发达地区中小学校约千间教室的照明设备将陆续得到改造，预计将惠及超过5万名在校师生。
4、四部委联合发布《“十三五”节能环保产业发展规划》
20xx年12月，国家发展改革委、科技部、工业和信息化部、环境保护部联合印发《“十三五”节能环保产业发展规划》。
规划指出，推动半导体照明节能产业发展水平提升，加快大尺寸外延芯片制备、集成封装等关键技术研发，加快硅衬底LED技术产业化等，支持LED智能系统技术发展。
5、《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》发布
20xx年2月，为贯彻落实《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》，引导全社会资源投向，国家发展改革委会同相关部门组织编制《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》（20xx版）。
其中，与LED产业相关内容主要包括高端材料、封装关键设备、高效低成本LED替代光源、显示器件等几大方面。
（二）地方相关政策
✧江西：
20xx年2月，江西省制定《关于打造南昌光谷、建设江西LED产业基地的实施方案》。
壮大产业规模、提升核心竞争力为着力点，聚焦关键技术、重点地区和重点应用，把南昌打造成全国的“LED光谷”。
✧20xx年5月，福建省发布《“十三五”现代服务业发展专项规划》，指出推动半导体照明产业化等途径，加快节能技术装备升级换代。
发展资源循环利用技术装备，促进资源有效利用。
✧20xx年9月，兰州市政府办公厅印发《兰州市城市道路照明智能化节能改造项目工作方案》，要求以城市道路照明智能化节能改造项目为契机，建成智能、绿色、低碳、环保的城市照明系统。
全市城市道路照明节能改造要采用LED新型光源，改造数量共计6万盏。
✧20xx年9月，北京市发展和改革委员会、北京市财政局发布关于印发《北京市“十三五”时期绿色照明工程实施方案》的通知。
推广一批LED高效照明产品，实施一批智能照明示范工程，创建一批智能照明先行示范基地。
公共照明全部采用LED高效照明产品。
（三）LED产业市场现状
目前能源问题的日益突出，低碳节能成为世界性议题，而具有优异绿色节能特性的LED产业近年来得到世界各国的高度重视，在市场的吸引和推动下，LED技术进步的步伐在不断加快，产品性价比也逐年提高，而生产成本却以每年约30%的速度下降，这极大的缩短了LED照明灯具替代传统灯具的周期。
1、行业细分
目前，产业界和学术界一致将LED产业链分为上游LED外延和LED芯片、中游LED封装器件以及下游LED应用产品，不同的产业阶段相对应的配套材料及配套设备各不相同。
各产业链的应用领域如下图所示：
从当前LED产业发展周期来看，国内LED产业正处于规模替换阶段，市场处于快速成长期。
LED产业属于成长型行业，产品价格快速下降，市场竞争激烈。
LED产业发展阶段分布
2、产业发展形态
（1）区域化高度集中，产业集群凸显
目前，我国的LED产业已形成较为完整的产业链，已初步形成包括上游外延材料与芯片制造、中游产业器件与模块封装以及下游产业显示与照明应用在内的较为完整的产业链。
同时，已经形成5大片区（珠三角地区、长三角地区、闽赣地区、环渤海湾地区、中西部地区）、7大基地（深圳、大连、上海、南昌、厦门、扬州、石家庄）的产业格局。
珠三角LED产业主要集中于深圳、广州、佛山、东莞、中山等地，最明显的竞争优势就是应用市场较大和封装、应用企业的集聚，是国内封装规模最大、应用最集中的区域。
长三角LED产业主要集中于上海、江苏和浙江。
上海已经在半导体芯片制造和封装应用方面呈现出良好的产业发展态势，并形成比较完整的产业链与企业群。
以北京、大连为代表的北方地区研发机构最集中，研发力量最强，拥有外延芯片的国内最好技术。
随着近年LED的技术提升和应用领域拓展，LED产值规模逐渐增加，我国内地市场也逐渐兴起，考虑到未来战略布局，“川陕渝西三角”及“两湖一徽”地区的LED产业的规模效应和群聚效应也初步显现。
代表企业有华灿光电、芜湖德豪润达、四川xxxxx光源、湘能华磊等。
（2）发展观念的转变
LED照明产品在照明市场的渗透率虽得到不断提升，但市场对LED产品的标准尚不够规范化。
同时，产品同质化、恶性价格战也令市场竞争更加激烈。
因此，国内各类型的LED企业开始重新进行发展战略规划和布局，加快业内和跨界资源整合、兼并收购、资本运作、品牌建设和海外市场拓展。
从LED产业分布来看，全球70%以上LED应用产品都集中在中国生产，我国已然成为全球主要的LED应用生产基地。
2010年以来，国内LED行业规模增速最高值达45.1%，产业得到迅速发展。
进入2014年以来，因背光市场呈现饱和态势，而照明应用逐渐成为LED产业应用的主要支柱。
20xx年，我国LED产业上游利润率下滑，中游、下游呈稳步增长态势，显示屏和汽车照明应用成为增长两点，产业整合并购潮涌，行业龙头逐步形成，产业步入“新常态”。
2012-20xx年中国LED产业市场产值规模及其增速（亿元）
二、照明市场构成及产业趋势
从LED产品应用市场结构统计分析，LED产品主要的下游应用集中在照明和显示屏两个领域。
目前，照明成为全球LED产品应用占比最大的应用领域，各地区国家对LED照明产品政策的倾斜，未来LED照明产品的市场渗透率会进一步提高，为LED产品市场空间带来巨大的增长潜力。
（一）市场结构
根据使用环境的不同，LED照明可分为室内照明、户外照明、景观照明、汽车照明、植物照明和专业特种照明等类型。
其中，室内照明包含众多场所，根据照明场所的不同，可以划分为家居照明、办公照明、商业照明（酒店、商场、超市等场所）、公共照明等形式。
各个空间的照明要求不同，其针对色温、照度、均匀性、显色性、眩光、维护系数要求皆有不同。
✧LED室内照明产品主要有管灯（日光灯）、筒灯、射灯、替代白炽灯的球泡灯等。
✧户外照明包括投光灯、路灯、隧道灯以及其他功能性照明灯具。
✧景观照明，即LED景观应用，通常涵盖范围广、门类多、照明手法多样、照明器件的选择也很复杂。
根据照明产品使用场景的不同，
✧LED汽车照明可分为汽车外部及内部应用。
✧植物照明包括花期灯、植株间照明灯等；特种照明包括医疗照明、军事照明、航天照明等应用产品。
（二）照明应用分类
1、功能照明
功能照明具体是指利用人造电光源可见光中特定的波长、光色、光谱，对所照射目标产生一定功效的照明，同时针对光源壳体，根据不同环境和使用方式加以设计和加工，以服务于各种领域照明环境。
功能照明的目的在于满足空间的视觉功能要求，对灯光亮度、色彩等一定的要求，它主要是用于实现某种具体作用的照明，如室内照明、道路照明、汽车照明等。
2、装饰照明
装饰照明是利用光源的各种特性，如显色性、色温、配光曲线等，创造人们所需的良好照明环境，除了满足基本的照明功能外，还可以充分发挥照明的艺术魅力，营造一个更为舒适的环境。
此外，精致美观的装饰类灯具无疑能给空间添上亮丽的一笔。
装饰照明也称气氛照明，主要是通过一些色彩和动感上的变化，以及智能照明控制系统等，在有了基础照明的情况下，加以一些照明来装饰，令环境增添气氛。
装饰照明能产生很多种效果和气氛，给人带来不同的视觉上的享受。
3、特种照明
LED照明还在其他特殊领域也拥有巨大的市场应用前景，如UV-LED、IR-LED、医疗领域、军事领域、航天领域、可见光通信等。
现阶段，LED传统照明市场竞争非常激烈，已然是一片红海，而这些高附加值的特种照明细分市场将成为LED产业未来全新的增长动能，新兴市场将是LED照明产业发展的新蓝海。
（三）LED照明产业趋势
20xx年，我国“十三五规划”的公布，给LED产业指明了发展方向，LED企业要面向超越照明，着力发展农业照明技术和市场，发展智能装备和智能产品，加快推进基于互联网的商业模式、服务模式、管理模式及供应链、物流链创新，培育“互联网+”生态体系。
随着通用照明市场的收缩，照明行业个性化、定制化、特殊化的特点产生了众多细分、专业市场，智能照明、植物照明、景观照明、医疗照明和红外光LED等新领域迅速发展，成为照明企业未来的新利润增长点，给予中小LED企业无数的市场机遇。
近年来，在世界各国节能减排的风潮下，LED照明产业蓬勃发展。
OFweek行业研究中心数据显示，到2019年全球通用照明市场整体规模预计将突破1000亿美元，其中，白炽灯、卤素灯和荧光灯等传统照明技术仍将主导全球通用照明市场（主要应用于发展中国家）。
随着LED技术的发展、产品价格的下降、消费者环保意识的提升等，LED照明占比快速上升，尤其是国内市场，20xx年中国市场渗透率达42%，较上年增加近10%，已成为通用照明市场中的主要技术。
20xx-2020年全球LED照明应用市场规模及增速预测
新一轮科技与产业变革正在创造历史新机遇，国内外发展环境和条件都在发生深刻的变化，伴随中国深入实施创新驱动发展战略，产业发展也面临着新的形势，智能化、互联网+、共享经济等新科技、新经济、新业态，将加快LED技术进步与应用领域的拓展。
同时，随着“十三五”半导体照明产业规划、“绿照四期”等国家规划和项目的相继出台与实施，LED产业将在20xx年迎来全新的发展机遇与挑战。
三、LED照明模组概念及市场前景
经济全球化竞争十分严峻的态势下，全球LED行业也意识到，产品的规格化、标准化已成为推动行业持续发展的关键。
而高效LED照明模组技术，正凭借着较高的综合性价比受到LED行业的青睐。
在市场“热捧”之下，照明模组技术正迎来广阔的发展空间，未来将有更多的企业参与到LED照明模组市场中。
（一）产品定义
LED照明模组用通俗的话来讲就是LED光电模块，而不仅仅是光源模块。
LED照明模组将LED工作的全部要素进行了整合，最重要的是具有发光部分与电气部分，同时具有整体可更换性。
LED照明模组通过与灯具的组合而构成实际的照明产品。
在早期的照明模组产品推广中，通常的定义是一个发光单元加上一个驱动单元，或者是发光、驱动再加上散热单元。
随着市场的成熟，LED照明模组被定义为发光器件与驱动一体化的标准光电产品。
我们对照明模组的定义：
LED照明模组（模组）是一个介于LED灯具和LED元件之间的部件。
使用该部件，再结合灯具外壳，即可构成灯具产品。
在2010年2月初，CooperLighting、Osram、松下、飞利浦、东芝等在内的全球九家照明行业巨头宣布将发起成立一个合作组织---ZHAGA联盟（名称来至四川松潘扎嘎瀑布）。
目地将为LED照明模组开发标准进行规范，使不同厂商生产的产品有互换性。
LED照明模组产品的定义与应用
（二）产品技术范围
LED照明模组产品属于光、机、电、热4个学科的组合产品，是高度集成的产品。
如图3所示。
LED照明模组包含的技术内容
这些技术学科包含的具体内容如下：
光学：
光度学接口，包含发光面的大小、分布形式。
在发光平面上光的均匀性、色彩以及流明输出。
机械学：
机械接口，包括产品形状、尺寸、插座形式等。
电子学：
电气驱动或电气接口，包含交流或直流输入，绝缘、接地、控制部分。
热学：
散热接口，界定冷却元件如何与模块散热面相匹配，同时可包括散热器。
（三）LED照明模组应用范围
可以说，只要可以使用LED作为照明的地方就有LED灯具，有LED灯具的地方，就可以使用LED照明模组。
✧室内照明领域：
主要用于室内照明领域，安装在筒灯、射灯、吊灯、吸顶灯、面板灯等这些产品上。
主要要求的是光的品质高（柔和、舒适），易于安装和使用，成本要求相对低廉。
✧户外照明领域：
主要用于路灯、投光灯、高杆灯、景观照明等产品上面。
主要要求发光的效率要高，防水、看腐蚀，结构牢固。
使用寿命长等。
制造成本相对略高。
✧特种照明领域：
主要用于石油化工、航空航天、汽车摩托车、植物生长、船舶探照等特殊领域的产品。
主要要求是安全可靠，部分特性符合相关行业的一些特殊要求。
制造成本高。
室内照明模组户外照明模组特种照明模组
（四）市场发展现状及前景
随着光源模块组件产品、IC集成产品的大力推广，系统集成、模组化、模块化成为封装领域的发展方向。
而近几年来，LED封装增量不增利的窘境已成为行业内尽人皆知的现象，封装企业几乎难从红海竞争中获得利润。
面对无利润的困局，不少LED封装厂商纷纷转移注意力，另觅新的市场风口。
随着“去电源化”的概念炒得一片火热，照明模组市场正逐步升温，开始成为一些封装企业的追捧“对象”。
对于LED封装企业而言，转型做照明模组其实是微利空间下的一条光明大道。
封装厂商具备技术优势，相对来说能够有效缩短研发时间，并借此增加自身利润与市场份额。
在20xx年之前，照明模组的应用并不是很多，更多还属于小范围应用阶段。
对于众多LED照明企业来说，照明模组属于一个“新生事物”，无论是产品性能，还是技术认识都不是特别精准。
很多企业看待照明模组都持着比较慎重的态度。
进入20xx年以后，开始有更多厂商陆续涉足照明模组领域，并形成一定的销售规模。
虽然销售的绝对值并不大，但相较前期来说，已经有了很大的提高，也为正式打开市场做好了铺垫。
2014-20xx年我国LED照明模组市场规模预测（亿元）
随着国内LED产业链条各环节竞争的不断加剧，拥有极高性价比优势的LED照明模组越来越受到照明企业的青睐。
数据显示，2014年中国LED照明模组市场规模不足1亿元，20xx年中国LED照明模组市场规模快速增长至2.2亿元，初步统计20xx年中国照明模组市场规模约9.8亿元，预计未来3年内将实现大规模应用。
现在LED照明模组已经进入了大量采用阶段。
照明模组产品或方案主要应用于球泡灯、筒灯、射灯、吸顶灯、壁灯、吊灯、导轨灯等室内照明领域，以及户外照明领域，比如路灯、街灯、投光灯、工矿灯等大功率照明领域，且份额在不断提高。
随着室内LED照明市场的增长，LED照明模组产品的应用也将会普及。
LED照明模组是一股引导传统产业链格局向集约化发展的创xxxxx量。
照明模组集成IC元器件等，下游灯具公司模组化采购后，灯具生产效率加快，迅速提升产能。
LED灯具公司可以专注利用自身渠道、品牌优势，扩大市占率；LED封装公司专注于照明模组可靠性研发，实现双赢。
LED照明模组产品作为LED照明产品的核心部件，承载了整个应用端产品的主要功能、技术指标，是灯具产品中最重要部件。
xxxxx应紧紧抓住行业窗口期，在此阶段快速的跟进客户的需求，占领市场发展先机，才能获得照明产业产品升级所带来的红利。
四、LED照明模组技术状况及发展趋势
（一）产品技术状况
LED照明模组用通俗的话来讲就是LED光电模块，而不仅仅是光源模块。
LED照明模组将LED工作的全部要素进行了整合，最重要的是具有发光部分与电气部分，同时具有整体可更换性。
LED照明模组通过与灯具的组合而构成实际的照明产品。
在早期的照明模组产品推广中，通常的定义是一个发光单元加上一个驱动单元，或者是发光、驱动再加上散热单元。
随着市场的成熟，LED照明模组通常被认为是发光器件与驱动一体化的标准光电产品。
（二）LED照明模组的产品层级
LED照明行业按照生产制造的产品类型不同可分为多个不同的层级，随着LED照明模组产品的出现，产品层级也出现了相应变化，如下图所示。
LED照明行业层级
第一层属于高投入，高收益，高风险，高技术含量的层级。
此层级中优质的产品主要被国外的大公司掌控。
第二层级我国华南地区已属于常规行业，主要靠设备投入和订单数量盈利，LED封装产品从最低端到最高端均已大量普及。
LED照明模组属于第三层级，现阶段即可作为电光源产品（灯泡、灯管）的部件，也可直接作为照明灯具的部件。
因此照明模组产品现阶段与替换类电光源产品（灯泡，灯管，金卤灯…）产品，是竞争关系，会长时间在市场上共存。
照明模组产品目前是表现为不带标准接口（例如E27，GU10，…）的部件，期待行业规范后，会出现新形式的标准接口。
国际国内很多行业组织都试图抢占这个高地：
定义照明模组的标准接口，如ZHAGA，中国CSA，广东省标杆。
谁抢占了市场的先导地位，谁就拥有更多标准接口的定义权，谁就能够主导行业与市场的发展方向。
（三）技术发展趋势
LED照明模组产品所涉及的技术面很广，将是多学科技术与信息技术的结合，呈现以下发展趋势：
1、提高LED照明模组的系统效能
LED照明模组能效现阶段由五部分组成：
LED器件效率（内量子效率、芯片取光效率、封装效率、荧光粉激发效率）以及驱动效率，部分产品还有配光器件的效率。
目前LED器件效能在一定边界条件下理论值是58%，目前较好的产品能效也只有30%多，还有很大推进空间，上述指标均达到90%以上将会是未来的突破重点。
2、提高LED光源的光色质量及显色性表征值
提高LED光源的光色质量，要采用RGB多光谱组合，即多芯片组合或多基色荧光粉组合，达到合理的LED光谱量分布SPD，还要控制主要的光色参数，如色容差、眩光、光电闪烁等。
LED光源显色性表征是个长期争论的课题，LED光源可实现多光谱的灵活组合，采用任何一种参数的显色性表征，都是有缺陷的，终极的表征可能是以光谱形式。
还有专家提出采用色域指数（GAT）与CRI一起表征光对色彩的还原。
3、开展智能照明的研发及应用
智能照明的技术特点包括开放式、分布式、遥控遥测、兼容性、互动性等，是照明技术和信息技术的深度融合。
在技术上涉及面广，关键技术有LED器件与驱动电路、控制系统之间的界面整合等，目前亟须有统一的基础标准，要根据实际需求进行研发推广应用。
4、大力拓展LED照明应用领域
推广在非视觉照明系统的应用，如医疗保健、生态农业、汽车照明、LED可见光通信以及红外LED和紫外LED的应用，这方面内容丰富，应用技术正在快速发展中。
LED照明模组产品必将在其中作为核心部分的方式出现。
5、白光照明模组产品逐步转向RGB组合方式：
采用RGB组合白光理论上具有更高的光效，并方便灯具调光、调色、调显色性等，技术上要重点提升绿光LED光效，RGB组合有可能成为普通照明的主流。
RGB色彩在理论上最接近自然光的性能指标，人眼更容易适应。
五、LED照明模组技术创新方式与目标
（一）照明模组细分技术分析
1、LED封装与器件技术
✧倒装方案、CSP都是未来会应用的方案。
✧随着LED光量子技术的发展、MOCVD工艺的进步，LED的光效已经越来越高。
✧在LED封装技术上，适合寻找具有特点技术优势的企业进行战略合作，通过规模化采购获取低成本、高品质的产品。
✧光色一致性、色漂移指数、显色指数等光品质参数，通过封装工艺技术的发展也许可以将这些指标提高的同时而成本降低。
2、LED照明模组驱动控制技术分析
✧分离式驱动方案将会与板载式长期共存。
✧对于小功率的照明模组产品，可以将开关电源小型化，实现板载的方式，但也会带来EMC的问题。
✧目前CCR方案可以使用分段的方式将转换效率略微提升。
✧对于未来的LED调光，最佳的方案是PWM方式，这需要整个建筑行业的协作推进。
✧对于多彩色的LED照明模组产品市场上还很少有企业涉足，因为其控制方式和产品设计都非常复杂，用量很少，但是必定会随着市场对光色的需求逐步发展。
（二）照明模组技术创新方式
按照LED照明产业分阶段发展路线，结合LED照明模组的技术特点，其技术与产品需要一个合适的技术路线图，如下图所示。
1、拓展技术方向
✧对于中高端客户而言，技术优势与差异化需求是多种多样的，我们可以通过与一家基板设计制造公司进行战略合作或技术并购，设计开发不同的照明模组产品。
例如使用更优质的铝基板、陶瓷基板，或者复合式封装用基板。
✧未来的工业产品发展都是向智能化、互联化方向发展，因此LED照明模组产品在设计方案应逐步向这两个方面融合。
在这个过程中必须以光学品质为根本基础，忽略的产品本身作用必将难以为继。
✧在LED行业中，技术发展速度极快，较多的技术方案还没有推出就有可能已经被更好的方案淘汰，或者某些技术方案一直不能推广应用。
对于很多展示有一定技术争议的方案，可以采取概念方式去推进，进行小范围自己适用，或者提供小样给客户，使其对我们保持足够的认知新鲜度。
✧在资金、人才充足或者拥有优质合作机构的前提下，我们可以设计开发一些独特的驱动电路器件或者新材料、新的设计架构方案，以此来形成差异化发展。
例如VICOR公司的开关电源在体积极小的情况下将功率做到了KW级以上。
2、自身技术优化
✧通过产品设计、物料采购、加工工艺这几个方面进行重点管控，才有可能降低成本，得到市场竞争力。
✧对于市场中的多种线性驱动方案，我们现阶段适合先筛选性价比最优的，再根据售价需要设计外围电路。
✧已有的电子电路或者封装应用专利，不能停留在纸面，没有资源将其中优秀的方案进行实现并进行应用，导致了较多的技术智慧贮存。
必须将其提炼并加以实施应用才能拥有自己的技术特点和优势。
（三）分阶段技术发展目标
第一阶段：
LED照明模组产品市场上没有完全铺开，知名度、认可度不够，技术优势不明显。
可以优化多年的LED照明模组的设计制造方式，在成本不增加的情况下，实现中端的品质要求，以此应对规模化及渠道类客户。
必须发展出自己的核心技术优势，突出某些应用领域的优点，例如快速的技术响应和产品的定制化服务。
第二阶段：
当LED照明模组产品具有一定的技术高度后，我们再逐步进行转换，着重向中高端高附加值市场发力，研发具有市场核心竞争力的技术要点，例如驱动的转换效率，LED量子井的出光效率。
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