发展LED照明产品的可行性分析报告.docx
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发展LED照明产品的可行性分析报告
一、LED照明产品介绍和市场分析
1.LED照明产品的种类：
1）家居/室内照明：
LED球泡灯，LED蜡烛灯，LED天花灯，LED筒灯，LED射灯，LED面板灯，LED日光灯，LED壁灯，LED台灯，LED厂矿灯，LED横插灯等。
其中LED灯泡（LED球泡灯，LED蜡烛灯），LED灯杯（LED射灯），LED吸顶灯（LED天花灯，LED筒灯），LED日光灯等是最为常见的家居室内LED照明灯。
2）商业/室外照明：
LED面板灯，LED路灯，LED投光灯，LED庭院灯，LED星光灯，LED点光源，LED护栏管，LED水底灯，LED地埋灯，LED装饰灯（flexcable/strip/covelight等），LED景观灯，LED舞台灯（wallwasher），LED信号灯等。
3）LED照明的配套产品：
整流器、电子触发器、电子变压器、电子镇流器、电子调频器、启辉器、灯用电器。
2.LED照明的优势：
传统光源主要有白炽灯，气体放电灯、固态光源等，而采用LED作为照明发光器件，较其他发光器件有其优越的方面，归纳起来主要有下列一些优点：
1）工作寿命长；
2）耗电低；
3）响应时间快；
4）体积小，重量轻、耐抗击；
5）易于调光、调色、可控性好；
6）环保无污染，不存在诸如水银、铅等环境污染物，不会污染环境；
综上所述，LED作为绿色环保的照明产品，在寿命、色温、能耗等方面都有无可比拟的优势。
比如能耗是荧光灯的1/2，是白炽灯的1/6，没有频闪，不含紫外线，符合绿色环保的家居生活理念。
LED家居照明除了高光效、长寿命之外，还具有启动迅速，可以调光、调色、低压控制等特点。
现在可以通过灯具配置将不同LED产品的功能相互配合，营造出不同家居场景下的灯光环境。
3.LED照明发展前景分析
中国具备巨大的照明市场规模和雄厚的照明产业基础，这为我们LED照明产业的发展创造了巨大的市场发展前景。
随着半导体照明技术的不断成熟、LED照明灯具性能的提升和成本的降低，LED照明市场的前景将逐步显现出来。
主要体现在：
1）巨大的照明需求为LED照明创造良好市场前景
我国照明需求规模庞大，综合众多业内分析机构预测，无一例外地认同LED产业前景光明，潜力无限。
据麦肯锡的数据，从2010年到2016年全球LED照明的市场占有率将从7%增加至40%以上，到2020年，LED照明市场的收入将接近650亿欧元，在全球照明市场中占据近60%的份额。
目前，中国仅半导体照明产品市场的规模达200多亿元，两三年内将会扩大至500亿—600亿元的规模。
2012年LED应用领域将保持较快增长，照明、景观、背光仍是拉动增长的三驾马车，LED照明应用热点进一步从户外照明转向室内，国际市场需求和国内政策引导将成为决定LED照明增长速度的关键要素。
LED照明应用竞争格局存在诸多变数，具有资金、规模、技术、品牌和市场渠道优势的企业成为产业整合的主体。
随着LED的发展，从居住；商业；交通；工厂／矿区；汽车车灯；景观照明；军事等领域都开始进行大规模的的应用，半导体照明产业作为新一轮节能高科技产业发展的焦点，得到了各级政府的大力支持和关怀，国家和各省、市纷纷出台大力扶持半导体照明产业发展的政策，同时，LED产业的广阔前景也获得了投资业界的高度认同和关注。
这些LED照明灯具都是传统照明光源和灯具的目标替代市场，随着性价比的提升，LED照明灯具将逐步进入这些市场领域，为其带来巨大的市场发展空间
2）LED封装领域的高速发展促进了LED照明应用提速发展
2012年的LED封装领域，优质企业将整合更多行业资源，产品结构向高亮LED、SMDLED集中，总体市场保持增量减利趋势，上下游合作整合成为封装企业突围的新模式。
在2011年，我国LED封装产业整体规模达到285亿元，较2010年的250亿元增长14%，产量则由2010年的1335亿只增加到1820亿只，增长36%。
而在2012年，国内封装产量依然保持超过30%的增长，但由于利润率受到上下游成本与需求的挤压，造成总体产值增长不超过20%。
从产品结构来看，高亮LED产值达到265亿元，占LED封装总销售额的90%以上；SMDLED封装增长最为明显，已经成为LED封装的主流产品，2012年，SMD和高亮LED所占比例仍有较大的提升。
其中以国星光电、瑞丰光电、鸿利光电为首的LED封装企业陆续发力、纷纷入市，2013年，资本与封装企业的合作更加紧密与活跃。
LED作为LED照明产品的重要组成部分，LED封装性能和产能的提升，价格的降低，必将促进LED照明应用领域得到更大的发展优势和市场空间。
3）国内LED照明灯具总体性价优势开始形成
就LED照明的应用来看，成本是最重要的影响因素。
LED照明灯具的成本包括两个部分，一是灯具的初始购置成本，这取决于LED灯具的市场价格；二是灯具的使用成本，这取决于灯具寿命、电力费用及返修、维护费用等因素。
目前LED照明灯具的价格还远高于传统照明灯具，最高达到40倍，最低也超过2倍。
根据LED照明灯具的制造工艺和部件价格，LED灯具价格将始终高于传统灯具，但价差将会进一步缩小。
在当前的国内照明灯具使用条件和电力价格水平下，LED灯具消耗的电费和维护费用要低于同等效用的传统灯具。
基于LED灯具的全寿命周期的成本分析，LED照明灯具与同等效能的传统灯具相比，已经有LED球泡灯、LED射灯、LED筒灯的全周期成本都明显低于传统照明，已经具备明显的竞争优势。
而LED直管灯的全寿命周期成本与传统照明基本持平，这在2012年显现出较为明显的成本优势，实现替代使用的推广。
在户外照明灯具中，用于替代250W高压钠灯的LED灯具中，LED路灯和隧道灯的成本都要低于传统照明成本，成本差距约在30%左右，LED路灯和隧道灯的竞争优势已经显现。
据“十城万盏”试点城市调研统计，目前37个试点城市已实施的示范工程超过2000项，应用的LED灯具超过420万盏，年节电超过4亿度。
2012年，LED户外照明将逐步实现从政府引导向市场主导的转型过渡，鉴于“十城万盏”的示范作用，目前国内众多城市正在加大LED路灯（含隧道灯）的替换安装量，加之国内每年200万盏的新增安装量，给户外照明企业提供了更广阔的市场空间和拓展机会。
根据LED照明灯具的价格不断降低、性能不断提升的发展趋势，预计从2013年开始，绝大多数LED灯具的全寿命周期的综合成本将明显低于传统灯具，成为主流的照明光源。
4）LED照明大市场获国家政策支持
我国照明灯具的消费主要由国内生产企业提供，进口产品在国内所占份额不足5%，同时国内生产量的近70%用于出口。
良好的照明产业基础不但为国内LED照明灯具市场应用提供了可靠的产品供应，还为国内LED照明产业通过规模效应来提升LED照明灯具的性价比提供了非常好的支撑。
据中央《国家基本公共服务体系「十二五」规划》中显示，将安排22亿元人民币补贴以推动LED灯具在照明行业的推广。
日前，由发改委等三部委发布的"2012/2013年度半导体照明产品财政补贴推广项目"，是国家层面首次通过财政补贴方式推广LED照明产品举措。
其中惠州的雷士照明已经有5个项目中标，并获得了30万只的订单。
前几年，虽然业内一致期待的LED产品全面补贴政策迟迟未能出台，但LED室内照明市场应用前景已经得到认可。
在不久的将来，LED补贴政策全面出台只是时间问题。
5）他山之石：
雷士照明发展LED照明应用的参考
雷士LED产品系列丰富销售不错：
作为中国节能照明领导者，雷士不断深入贯彻国家节能减排政策，先后推出行业领先的节能灯、HID、LED等多种类创新高效照明产品，成为国内照明产品系列最齐全、品种最丰富的照明公司。
据悉，早在2007年，雷士照明已开始介入LED照明产品。
雷士照明LED锋景系列，涵盖LED光源、LED天花灯、筒灯系列、LED格栅射灯、LED路轨射灯、LED户外产品，一共100多个品种、300多款LED的全系列产品。
日前推出的新锋景LED系列，更突破了传统室内照明产品光照范围小、价格高等各方面因素，且攻破之前LED灯泡因发光角度小弊病，照明效果可媲美白炽灯，令雷士照明LED销售呈持续增长态势。
据了解，在2013年，雷士会持续推出LED的新产品，势必又将掀起抢占LED市场的高潮。
多项措施力保雷士LED实力：
近期，雷士照明和西北工业大学合作项目，让智能控制路灯成为了现实，使创意变成产品，让消费者享受创意所带来的光空间成果。
除了与高校密切合作，雷士照明更在惠州、上海两大研发中心，以高投入用于研发，并聘请国内著名电光源专家、灯具专家共同参与。
据悉，雷士照明已经参与了多项国家标准的制定与修订，拥有103项品牌专利。
此外，针对LED技术开发需要，目前雷士照明旗下生产基地正在全面升级产能。
据了解，惠州基地已经完成了LED照明项目上的升级，未来惠州基地装配分厂将增设四条生产线，共增加200多名员工生产LED的照明产品。
早前，摩根大通发表报告，把雷士的评级由“中性”上调至“增持”，目标价由1.5元，大幅上调73%至2.6元。
摩通认为目前公司设备使用率维持高水平，而生产订单仍然应接不暇，并把2013年的销售增长预测从2012年的4.5%上调至6.9%，并把2013年的纯利预测从2012年的19.4%上调至31.2%。
二、LED照明产品技术探讨
LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具，在照明领域LED发光产品的应用正吸引着世人的目光。
LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势，未来必将会是以LED为代表的新型照明光源时代。
从技术上来说，决定LED产品的核心技术主要有光源、电源驱动和散热系统，尽量实现轻量化、小型化的设计。
发展LED照明产品需要懂得以下技术问题：
1.LED技术
LED是由超导发光晶体产生超高强度的灯光，它发出的热量很少，不像白炽灯那样浪费太多热量，不像荧光灯那样因消耗高能量而产生有毒气体，也不像霓虹灯那样要求高电压而容易损坏。
LED已被全球公认为新一代的环保型高科技光源。
LED具有高光效能，比传统霓虹灯节省电能80%以上，工作安全可靠。
LED改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。
LED光源具有寿命长、光效高、无辐射与低功耗等特点。
LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可达80%~90%，而同等光效白炽灯的可见效率仅为10%~20%。
将LED与普通白炽灯、螺旋节能灯及T5三基色荧光灯进行比较：
普通白炽灯的光效为12lm/W，寿命小于2000h；螺旋节能灯的光效为60lm/W，寿命小于8000h；T5三基色荧光灯的光效则为96lm/W，寿命大约为10000h；而直径为5mm的白光LED的光效为20~28lm/W，寿命可大于100000h。
与传统照明技术相比，LED的最大区别是结构和材料不同，它是一种能够将电能转化为可见光的半导体，上下两层装有电极，中间有导电材料，可以发光的材料在两电极的夹层中，光的颜色根据材料性质的不同而有所变化。
单体LED的功率一般为0.05~1W，通过集群方式进行合理排布可以满足不同设计的需要。
2.LED驱动技术
1）LED驱动的功能：
确保在以下条件发生变化时，流过LED的电流是恒定的值：
●无论输入电压如何变化
●无论LED正向电压如何变化
●无论环境温度如何变化
2）LED驱动的实现方式：
●电阻限流方式：
结构简单，成本较低，但是稳定性较差，效率低下，能耗较大
●线性调节器方式：
比电阻限流式精度稍好，但同样效率低下只适合小电流LED驱动
●开关电源驱动方式：
高效节能，调节精度高，恒压恒流输出，稳定性高，但成本较高
DC-DC升压恒流LED驱动电路设计图，带PWM调光和软启动，提高LED稳定性和寿命
DC-DC升压恒流驱动板
AC-DC隔离式LED驱动电路设计图，电流精度小于5%，带有短路和过压保护功能
AC-DC隔离式LED驱动板
3）LED驱动电源的技术要求
●高可靠性：
例如LED路灯的驱动电源，装在高空，维修不方便，维修的花费也大。
●高效率：
电源效率高，它的耗损功率就小，在灯具内发热量和灯具的溫升就会降低。
●高功率因素：
功率因素是电网对负载的一项基本要求
●浪涌保护：
电网负载的启甩和雷击感应，会产生各种浪涌，从而导致LED的损坏。
●保护功能：
除常规保护功能外，输出端增加LED温度负反馈等可防止LED温度过高。
●外部防护：
根据使用环境考虑防护级别，如室外安装的要防水、防潮，外壳要耐晒。
●寿命匹配：
驱动电源的寿命要与LED的寿命相适配。
●安规要求：
设计要符合使用所在地的安规和电磁兼容的要求。
4）LED驱动器的寿命计算
LED驱动电源的寿命主要取决于电源所用的电容类型及电源内部的温度。
就拿著名电容品牌（台湾立隆）的电容为例：
其通用－40－＋105度规格电容寿命保证值是（在105度满负载条件下）2000小时。
如果我们设计时电容纹波电流负载值最大使用到85％
其寿命计算公式：
（电解电容温度每上升10度，寿命减半）
则在电容温度65度时的寿命只能保证约4万小时.
电容温度75度时的寿命只能保证约2万小时.
电容温度85度时的寿命只能保证约1万小时.
电容温度95度时的寿命只能保证约5000小时.
注意：
LED驱动器是制约LED灯具寿命的主要瓶颈。
3.LED控制技术
1）调光技术
2）颜色控制技术
3）滚动和各种艺术/动画效果显示技术
4）视频显示技术
三、公司发展LED照明产品的战略探讨
从2009年起，许多照明企业开始进军LED家居照明领域。
我们需要打破传统照明的固定思维，倡导一种LED家居照明思维，使用整体的LED照明设计，实现低碳而环保的生活，使LED家居照明有更多漂亮的灯种。
但目前的LED照明市场各种产品琳琅满目，良莠不齐，如何定位产品的方向，成为了各家公司进行战略定位的问题。
1.战略定位
公司要从目前的市场环境下切入LED照明产品，可以通过市场调查和以下思路做选择：
1）发展目前市场发展相对成熟，但具有一定技术含量或高附加值的产品，商用照明、政府机关和公共区域照明产品，例如面板灯、路灯、矿灯、防雾灯、舞台灯、植物灯，等。
2）发展大众化消费且未来需求空间相对较大的产品，例如应急灯、灭蚊灯、蜡烛灯、日光灯、可调光调色灯、各种装饰灯，等等。
3）发展前景较好的LED配套零部件：
例如TVL/B模组、手机/平板电脑背光模组等。
4）大力开发LED驱动和控制类模组，可自用或者对外输出产品技术。
5）在坚持发挥传统技术的同时，一定要走差异化的发展道路。
针对市场上普遍采用的产品，着力分析找出缺陷并改善之，或增加一些新亮点，从而形成自身的产品特点和优势。
6）挖掘奇特的且大众普遍喜爱的实用性LED产品，例如带充电、定时和记忆功能的LED产品，太阳能LED产品，等等。
2.实施步骤
在LED产品的战略定位确定好以后，就要实施具体的开局和步骤了：
1）搜集同行业内产品资讯和认证标准，需要研发和业务部门参与
2）实际了解该行业客户的具体需求和应用情况
3）着手讨论和设计方案，制造样品测试和验证
4）样品给客户测试，同时自身做试产和评估
5）持续地发现和改善不足的地方，完善产品内质，适应市场的需要
6）重视激励创新提案，激发先进思维
7）重视发展并合理规划营销网络，在国内重要地点建立销售支点。
3.资源支持与保障
1）设备：
示波器、可调直流电源、静电测试仪、光谱仪、色度仪、温度测量仪，等等。
2）人员：
待工作实施稳定开展后，需要配置市场调研员、结构工程师、样品员，等等。
3）培训：
要根据自身目标的实际需要，适时参与相关重要的培训课题。
4）走出去：
随时了解外部市场和行业动态，鼓励有目的多参与相关行业展览和企业交流。
5）资金：
需要一定的研发资金，用以购买样品和书籍，以及激励创新设计等，尤其在客户新案开发之初，研发应亲临前线了解情况，离不开公司高层的重视和决策的支持。
4.研发需要攻关和重视的问题
1）驱动的设计原则
A.尽量不使用或少使用电解电容；
B.元器件需降额使用，特别是功率器件与磁性器件；
C.采用恒流驱动LED，并尽量控制输出电压的纹波；
D.保证驱动电源的功率余量，一般为正常输出的1.5-2倍；
E.尽量采用外置式的驱动电源，并做好电源的散热工作；
F.在设计初期，要考虑到驱动电源工作的极端条件，设计好各种保护电路，提高驱动电源的可靠性；
G.尽量做好LED灯具的散热工作，并提高LED电源的工作效率；
H.严格按照“三防要求”来设计电源：
防潮、防盐雾、防霉菌、防震、防水、防雷。
2）LED驱动器与灯具的配套问题
由于LED照明是新兴的产业,没有可以依照的行业标准，从而使灯具厂商在设计灯具
要花费心思去考虑LED灯具如何串并联及空间设计。
在灯具设计初期没有考虑电源的配套问题,而是在灯具（LED基板及机构设计）完成后才考虑电源的问题。
对于目前电源厂家来说各家的灯具设计所需求的电源参数/机构都不同，而现阶段各家灯具每批的需求的量又都很少，通常只有几百到1千台。
考虑到研发成本,电源厂家不可能为每一家厂商都定制设计一种不同的电源。
即便是设计，也需要较长的周期，产品的成本也很高．这就造成了很多灯具厂商找不到电气/尺寸合适的电源，而电源厂家设计的电源都有处于小批量样品状态，产品无法大批量生产／销售。
因此亟需公司为标准ＬＥＤ驱动器定位研发与生产，致力于提供高质量/高可靠性的标准LED驱动产品,以解决ＬＥＤ照明所面临的瓶颈,促进ＬＥＤ照明产业的发展.
3）熟悉认证问题
认证是由第三方经授权的独立的权威机构根据相关的国家或国际法规标准，对生产厂家的产品或生产体系进行检测与监督，并就通过与否签发检测报告与证书的过程。
如果取得认证，也就说明产品质量符合了国家或国际标准。
长城标志：
长城标志又称CCEE安全认证标志，为电工产品强制性专用认证标志。
PRC标志：
电子元器件专用认证标志。
UL认证标志：
UL是美国保险商实验室（UnderwritersLaboratoriesIncorporation）的缩写，它是一个国际认可的安全检验及UL标志的授权机构，对机电包括民用电器类产品颁发安全保证标志。
CE标志：
CE标志是欧洲共同市场安全标志，是一种宣称产品符合欧盟相关指令的标识。
GS标志：
GS标志是德国安全认证标志，它是德国劳工部授权由特殊的TUV法人机构实施的一种在世界各地进行产品销售的欧洲认证标志。
它不是法律强制要求。
TUV标志：
TUV标志是德国零部件产品型式认证标志，适用于电气零部件，如：
电源、变压器、调光器、继电器、插接件、插头、导线等机械产品零部件及运动器材零部件。
5.设计案例
以下图1-4分别是我曾经和另外一同事合作开发的“带手动开关的应急灯”简易设计图，并经过了实验验证，主要是在目前应急灯功能基础上，增加应急等的人为控制功能。
以下是低功率的LED驱动电路图（5W恒流）
以下是最常用的开关电源电路图（恒流源）
以下是有充电和记忆功能的自动切换6V应急灯电路图
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