重大科技专项LED企业灯具可行性研究报告.docx

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重大科技专项LED企业灯具可行性研究报告

河南省重大科技专项项目可行性研究报告

一、概述

2003年6月，由国家科技部牵头成立了“国家半导体照明工程协调领导小组”，拉开了国内LED照明产业的序幕。

国家相继出台了“LED照明节能产业发展意见”等政策，开展“十城万盏”项目，全面推动国内半导体LED照明产业的发展与应用。

本项目技术，是在LED照明基础上，将需要传输的数据信息以调制技术的方式，加载到LED光源，使LED照明光源既能照明，又同时承担信息传输的载体，实现无电磁辐射、无污染的绿色照明与通信，即无线光通信。

如果加载网络信息，则可实现Wi-Fi的功能，因采用LED照明光源为信息载体，也称为Li-Fi。

LED光源具有节能、环保、寿命长、体积小、无毒无害的特点，是新一代环保光源，已逐渐成为主流照明光源，目前国内年市场规模接近千亿元人民币，且每年以30%的速率增长。

同时，LED照明兼做通信光源，可实现有照明就有信息通信的环境；虽然无线电通信为人们带来许多方便，从而得到广泛应用，但无线电信道频段拥挤的问题日显突出，其受波长、体积、重量、功耗、频谱许可等方面的限制，也限制了其传输速率和容量。

而在半导体LED照明系统中，融入可见光波段的无线光通信，则是实现高速大容量无线通信接入网络的最佳方案，且无线光通信不产生电磁辐射，也不受电磁干扰，在半导体照明节能、减排等优势基础上，在通信技术上也实现了绿色环保。

国家科技部和国家发改委于2004年制订了研究与开发融入可见光通信（VisibleLightCommunicationVLC）技术的LED照明系统的发展规划，每年投入的科技专项经费3-5千万元，且每年持续增加。

由于LED照明铺设广泛，各种需要传输的信息，如各种监控、智能化城市建设管理、个人通信信息等，都可通过LED照明兼通信产品方便地实施传输，因而可以方便地构建成物联网络，实现宽带信息传输，弥补无线电通信的不足。

VLC具有一系列技术优势：

VLC具有和现有Wi-Fi同样方便的特点，无论室内或室外，有LED照明，就有VLC，实现数据传输与信息交换，且VLC不产生电磁辐射，也不受电磁干扰，因而可应用于无线电通信不能应用的环境；VLC可克服下一代5G通信基站覆盖能力不足的问题，特别是像小区类居住区，人口密度大，对流量需求大的场所，VLC可弥补无线电通信网络覆盖能力不足的缺陷；VLC比之无线电移动通信，更节能环保；VLC具有比Wi-Fi更强的保密性能，因而可用于众多保密通信场所。

因此，研发LED照明+Li-Fi技术，将确立我省在LED照明融合可见光通信技术上的技术优势，在国内处于领先，达到国际先进，可以抢占技术和市场先机，并带动我省的相关技术产业，获得直接经济效益和社会效益。

本项目企业在现有半导体照明技术基础上，充分发挥半导体LED照明的多功能效益，进一步研发融入宽带可见光通信技（VLC）术的半导体LED照明器件与系统，并推广应用，将其实现产业化推广，实现“有LED照明，就有通信”的新型照明技术融合先进光通信技术的产业目标，抢占高端技术产品先机，填补国内LED照明技术融入无线光通信技术的工程应用空白，具有重要社会效益与重大经济效益。

二、技术情况

（一）国内外技术现状简述

●国外技术现状

处于半导体照明LED专利主导地位的厂商有Nichia、ToyodaGosei、CREE、PhilipsLumileds、Osram等知名企业。

外国LED照明起步早，在材料、封装、工艺上仍处于垄断地位。

90年代，日本制造商成功开发出蓝光LED，进而于1996年研制出白光LED，从而使得LED的用途从最早的信号指示逐渐拓宽到普通照明等应用领域。

1998年，日本通产省出台第一期《21世纪光计划》，让全球首度关注LED，并且其政府还通过财政补贴、税收优惠和贷款优惠等政策刺激LED技术的发展。

2005年，美政府推出《下一代照明计划》对LED行业实施税收优惠。

而洛杉矶大规模的LED街道照明改造工程促进了LED路灯的使用。

在LED照明融合可见光通信（VLC）方面，2000年，日本的KEIO大学的研究者们对可见光通信进行了研究，获得了数据率、误码率以及接收功率等之间的关系。

2008年，日本可视光迅联盟（VLCC）在九十九里海滩进行了利用灯塔上的LED作为发射机的可见光通信实验，实验距离2000m，传输速度1022bit/s。

2010年，VLCC利用LED交通灯作为发射机，实现了距离300m、速率4800kbit/s的通信实验。

韩国在可见光通信方面也进行了研究。

2006年他们用7个LED和一个光电接收器实现了12cm内10Mb/s传输速率的LED光通信，且误比特率小于，该实验证明了LED通信的可行性。

在改进发射电路和发射光路后，光通信距离可以增加到90cm，传输速率提高到20Mb/s，并为无误码传输。

欧美等国也开展了研发半导体照明融入可见光通信技术。

德国、英国、荷兰等科研机构均做出不少研究。

2006年，德国不莱梅国际大学对OFDM调制方式应用于VLC进行了研究，特别是对OFDM中的峰均比问题进行了理论分析和实验研究。

2007年，牛津大学的Brien小组通过多谐振均衡技术将LED调制带宽提高到25MHz，在一定程度上解决了LED光源可调制带宽窄的问题。

2008年，美国政府为推进VLC技术，资助成立“智能照明通信”（SLC）项目。

2012年，德国海因里希赫兹通信工程研究所利用DMT技术和WDM技术，实现了1.25Gbit/s的传输速率。

●国内技术和产业状况

我国的LED照明技术日益普及，目前主要应用集中在商务领域与公共设施领域。

LED作为新一代环保光源，具有节能、环保、寿命长、体积小、无毒无害等优点。

2003年6月，由科技部牵头成立了“国家半导体照明工程协调领导小组”，拉开了国内LED照明产业的序幕。

国家相继出台了“LED照明节能产业发展意见”等政策，开展“十城万盏”项目，推动国内LED照明的发展，在半导体照明融合VLC技术研发方面，国家科技部于2004年即启动科技专项，投入的研发资金每年递增。

广东省2014年成立了VLC融合LED照明产业联盟，湖北省也在规划VLC与LED照明融合技术科技项目。

近几年，国内对VLC融合白光LED照明技术的研发取得突破性进展。

国内光电子技术领先的华中科技大学长期研究与研发融合VLC的LED照明技术与产品，本项目申报单位—***光电科技股份有限公司与华中科技大学合作，研发出了多终端VLC+LED照明接入网络系统技术，获得或申请了国家发明专利，已研发出功能样机，处于国内领先；此外，复旦大学、哈尔滨工程大学、吉林大学、燕山大学、重庆邮电大学也有研究工作者从事VLC研究，并取得了一定成果。

2013年，复旦大学计算机科学技术学院利用室内可见光成功传输网络信号，实验室传输速率达到3.25Gbit/s。

本项目申报单位——河南***光电股份有限公司已独立研发出半导体照明系列技术产品，2015年1月已在新三板上市。

针对VLC融合LED照明技术，研发的目标是直接面向工程应用，面向市场，取得经济效益和社会效益，目前，和华中科技大学展开全方位合作，不久即将推出VLC+LED照明的规模产品，计划在路灯、广场、酒店大厅以及室内布局VLC+LED照明系统，试点应用，有望在国内率先实现有LED照明+VLC、实现节能环保的照明加通信的应用平台。

****，在提高LED照明技术产品的可靠性方面做了大量卓有成效的工作，就LED照明产品性能上，已经赶上或接近国外先进的LED照明产品。

而且，河南***公司后来居上，和华中科技大学开展深入和长期合作，成立了“LED先进照明技术与可见光通信（VLC）集成技术研发联合共建实验室”，在国内率先研发LED照明融合可见光通信工程技术和产品，不久即将规模化推广应用，处于同行业技术水平前列。

（二）项目符合国家和省产业政策简述

我国致力于发展半导体产业已经多年，国家国务院于本世纪初就开始倡导发展我国的半导体技术与产业。

早在2003年6月，由国家科技部牵头成立了“国家半导体照明工程协调领导小组”，拉开了国内LED照明产业的序幕。

国家相继出台了“LED照明节能产业发展意见”等政策，开展“十城万盏”项目，全面推动国内半导体LED照明产业的发展与应用。

不到十年，国内的半导体照明企业迅猛发展，目前，国内LED照明产业的发展已达到可取代传统照明的规模。

2004年，国内外开始研究与研发LED照明融合VLC的器件与系统技术，并试图推广应用。

国家科技部和国家发改委并于2004年制订了开发融入可见光通信（VisibleLightCommunicationVLC）技术的LED照明系统的发展规划，每年投入的科技专项经费3-5千万元，且每年持续增加。

我省位于国内中原地区，交通发达，交流方便，是我国的文化、经济技术发展中心，近几年，与国家发展半导体照明以及VLC技术的科技与产业政策相呼应，省内各级科技部门在半导体LED照明技术产品的支持力度不断增加，设立了相关重大专项和各类科研项目，极大地推动了我省的高端LED照明技术及产业发展，***光电科技股份有限公司生产的大功率LED照明产品已经在省内外应用，市场产品网络可方便地辐射全国各地。

因此，发展我省的大功率智能化LED照明集成VLC技术产品，既符合国家的科技产业政策，又满足我省LED技术产品需求和占领国内市场甚至国际市场的需求，发展本项目技术、推动其产业化，将获得显著社效益与经济效益，研发本项目技术具有深远的战略意义和重要的现实意义。

（三）项目创新性

本项目研发的技术及产品在国内处于领先，达到或接近国际先进水平。

其创新性主要有以下几方面：

1）国内外尚无VLC的工程应用系统，本项目在LED照明技术基础上融合VLC，伴随节能环保的绿色照明，同时实先Wi-Fi功能，自主研发LED照明+VLC系统原创技术，属于系统创新。

2）本项目解决了VLC的一系列光链路技术问题，自主研发出高抗干扰收发一体化光学天线，是技术创新。

3）本项目研发出LED照明+VLC系统，在VLC系统上采用WDM技术，成功实现了WI-Fi功能，属于引进消化再创新。

4）本项目将LED照明+VLC大范围多场景试点应用，并实现产业化目标，获得极大社会效益与经济效益，属于应用创新。

（四）知识产权状况

本项目研发的技术全部具有自主知识产权，研发的技术已经申请国家发明专利3项，后续将继续申请国家发明专利5项。

此前，已经在半导体照明技术研发中，获得国家授权发明专利2项，使用新型专利3项。

（五）项目实施的必要性及对产业的带动作用

本项目必要性及对产业的带动作用体现在以下几方面：

1、国家在发展半导体照明与可见光通信的指导思想非常明确。

国务院于十多年前就已制定发展半导体照明技术产业政策，同时也制订了基于半导体LED照明的可见光通信技术的战略性政策及发展策略，国家科技部与发改委每年投入的有关LED照明+VLC技术的科研项目与产业化项目的经费逐年增加，鼓励与扶持研究研发LED照明+VLC技术，形成国内的自主知识产权，并希望在VLC的应用方面走在世界前列，率先占领LED照明+VLC产业的国内外市场。

2、LED照明集成VLC技术产品产业化前景宽广，具有巨大的市场规模。

目前，LED照明已呈取代传统照明的趋势，每年的市场份额达到千亿元，且仍以每年30%的比例递增；基于LED照明的VLC系统技术产品具有和LED照明同等市场规模，发展VLC并推广应用，可进一步拓展LED照明市场，二者互相促进，并进发展。

目前，LED照明融合VLC技术的产品尚没有规模化投入市场，正是发展本项目技术产品的大好时机。

***率先突破LED照明集成VLC的关键技术，处于国内领先，可抢占国内甚至国外的市场先机，为我省取得重大社会效益与经济效益。

3、LED照明融合VLC技术产品具有一系列优势

本项目研发的LED照明+VLC系统具有网络通信接入功能，只要使用LED照明，就可方便地实施各