[行業(yè)熱點(diǎn)]超高亮度及白光LED行業(yè)深度解析
摘要： 超高亮度及白光LED 行業(yè),近幾年來發(fā)展非常迅速,無論在技術(shù)上或產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化方面,均已有很大突破。
超高亮與白光led產(chǎn)業(yè)鏈處于起步階段
超高亮度及白光LED 行業(yè),近幾年來發(fā)展非常迅速,無論在技術(shù)上或產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化方面,均已有很大突破。據(jù)報道現(xiàn)已做出發(fā)光效率達(dá)120lm/w的白光LED,超高亮度LED市場2001年為12億美元,2002年市場約為16億美元,世界主要發(fā)達(dá)國家及相關(guān)大公司均已投入大量資金和人力,力爭在近幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體白光照明 產(chǎn)業(yè)化。國內(nèi)LED行業(yè)也正處于高速發(fā)展階段,隨著我國改革開放政策的進(jìn)一步實(shí)施,來華投資LED的公司愈來愈多,這將對我國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到積極的推動作用,我們要很好地利用這些有利條件。經(jīng)過幾年的發(fā)展,中國有可能成為世界LED產(chǎn)業(yè)的基地之一。
國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展從20世紀(jì)70年代開始,早期由中科院長春物理所、廈門大學(xué)物理系、中國電子 科技集團(tuán)公司第13所、浙江大學(xué)等幾個高校、研究所開展研究工作,當(dāng)時原電子工業(yè)部重點(diǎn)扶植七四六廠(南昌)、蘇州半導(dǎo)體廠和長春半導(dǎo)體廠等幾個重點(diǎn)企業(yè)。這些單位主要以Gap、GaAlAs材料為主,開展氣相、液相外延生長,芯片制造和后工序環(huán)氧封裝,他們做出了以Gap為主的紅、橙、黃、綠色LED,并開發(fā)出GaAlAs高亮度紅、橙色LED。在應(yīng)用上開展各種顯示器的研發(fā),能基本滿足國內(nèi)儀器|儀表儀表、設(shè)備和各種顯示器的要求,特別在屏幕顯示方面,做了很多拓展應(yīng)用的工作,開發(fā)各種大、中、小屏幕顯示器,這些產(chǎn)品能滿足各種不同要求的屏幕顯示用途,并逐步形成一支強(qiáng)大的隊(duì)伍。在紅外LED方面,有中電科技集團(tuán)公司第13所、上海冶金 所、中國電子科技集團(tuán)公司第44所等單位進(jìn)行研究開發(fā),主要是以GaAs和GaAlAs材料為主,開發(fā)出多種近紅外LED,并取得很多研究成果,均已達(dá)到產(chǎn)業(yè)化水平。
經(jīng)過十幾年的努力,到目前已形成年產(chǎn)30億只普通led芯片的能力(主要是南昌欣磊公司),并在后工序封裝、LED應(yīng)用以及配套等方面形成普通led產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)鏈。從20世紀(jì)90年代開始,由于AlGaInp紅、橙、黃色超高亮度LED及GaN基藍(lán)光LED的出現(xiàn),國內(nèi)更多的高校、研究所加入研究開發(fā)的行列,特別是近幾年有很多有實(shí)力的企業(yè)投入超高亮度及白光LED行業(yè),逐步形成現(xiàn)在的發(fā)展?fàn)顩r。據(jù)初步了解,國內(nèi)從事LED產(chǎn)業(yè)的單位超過400家(外商除外),從業(yè)人員超過5萬人,其中技術(shù)人員超過5000人。2002年LED產(chǎn)量超過150億只,產(chǎn)值超過80億元;2003年LED產(chǎn)值超過100億元,產(chǎn)量約200億只,其中超高亮度LED有幾十億只。近幾年LED的發(fā)展速度超過30%,其中超高亮度LED的發(fā)展速度超過50%。
自中國改革開放以來,境外不少LED企業(yè)投資我國,初步估計(jì)這些與LED相關(guān)的企業(yè)已超過100家,對我國LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起了很大的推動作用。他們的加入也使這一行業(yè)的競爭更為激烈,從而加快了LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。隨著中國改革開放政策的進(jìn)一步實(shí)施,世界LED產(chǎn)業(yè)的制造部分,有可能在今后若干年內(nèi)大量投資我國,尤其是日本、韓國等國家和地區(qū),大舉投資我國LED產(chǎn)業(yè)的可能性更大,加上我國LED產(chǎn)業(yè)的自身快速發(fā)展,我國有可能成為世界LED產(chǎn)業(yè)的主要基地之一。
超高亮度LED主要指AlGaInp的紅、橙、黃色LED,GaN基藍(lán)、綠、紫和紫外光LED,在20世紀(jì)90年代,我國部分高校及研究機(jī)構(gòu)已投入這些領(lǐng)域進(jìn)行研究、開發(fā),并與企業(yè)合作 ,開展產(chǎn)業(yè)化工作,取得了可喜的成績。到目前為止,國內(nèi)四元系A(chǔ)lGaInp的紅、橙、黃色芯片已經(jīng)可以批量生產(chǎn),估計(jì)每年可提供8億～10億只,GaN基藍(lán)、綠色芯片已可以小批量生產(chǎn),估計(jì)每年可提供3億只左右,白光LED(小功率)封裝產(chǎn)品已批量生產(chǎn),芯片以進(jìn)口為主,估計(jì)年產(chǎn)約為5億～8億只。
超高亮與白光LED前工序取得初步進(jìn)展
20世紀(jì)90年代,國際上對四元系A(chǔ)lGaInp和GaN基的研究獲得了超高亮度LED,與此同時,我國部分大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)也投入該領(lǐng)域進(jìn)行研究和開發(fā)。在高校、研究所和企業(yè)之間,合作形式有產(chǎn)學(xué)研結(jié)合,也有轉(zhuǎn)讓科技成果。經(jīng)過多年的努力,取得很多可喜的成果。
四元系A(chǔ)lGaInp超高亮度LED
早期投入研究開發(fā)的有13所、山東大學(xué)、中科院半導(dǎo)體所等單位,主要在材料外延方面取得突破,并同時研發(fā)紅、橙、黃色超高亮度LED芯片,現(xiàn)已通過相關(guān)部門的鑒定,并與企業(yè)合作開展產(chǎn)業(yè)化工作。接著,山東華光光電子|激光器件公司、13所、廈門三安公司在材料外延和芯片制造的產(chǎn)業(yè)化方面都取得進(jìn)展,能批量提供紅、橙、黃色超高亮度LED外延片和芯片。在芯片制造方面,還有上海大晨公司、南昌欣磊公司和深圳普光公司等多家企業(yè)均能夠批量提供超高亮度AlGaInp紅、橙、黃色LED芯片。
就目前國內(nèi)能提供的四元系A(chǔ)lGaInp紅、橙、黃色LED芯片來看,總產(chǎn)量太少,還遠(yuǎn)不能滿足市場的需求,目前這幾種芯片大部分還是依靠進(jìn)口。此外,國內(nèi)企業(yè)還無法提供發(fā)射功率較大的高檔次芯片,而芯片參數(shù)的一致性、抗光衰、可靠性指標(biāo)等有待進(jìn)一步提高。
GaN基藍(lán)、綠色LED
在GaN基藍(lán)、綠色LED方面,早期投入研究、開發(fā)的有北京大學(xué)、清華大學(xué)、南昌大學(xué)、中科院半導(dǎo)體所、物理所等單位。由于這些高校、研究機(jī)構(gòu)的條件較好,高級人才相對集中,經(jīng)過他們的努力,都分別研制出GaN基藍(lán)光LED芯片,有的單位還研制出GaN基綠色、紫外LED芯片,而且通過了相關(guān)部門的鑒定。接著這些研究機(jī)構(gòu)與企業(yè)結(jié)合或轉(zhuǎn)讓科研成果,逐步進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化。北大與上海有關(guān)方面合作成立了上海北大藍(lán)光公司,清華大學(xué)與山東有關(guān)方面合作成立山東英克萊公司,物理所與有關(guān)單位合作成立上海藍(lán)寶公司,半導(dǎo)體所、南昌大學(xué)分別把科研成果有償轉(zhuǎn)讓給深圳方大公司,廈門三安公司與美國某公司談判合作事宜,大連路明科技公司與美國AXT公司合作成立新公司。
一些單位在上述基礎(chǔ)上還開發(fā)了白光LED,都取得很好的研究成果。這些企業(yè)目前均能小批量提供GaN基藍(lán)、綠色LED芯片,他們正在逐步解決藍(lán)、綠LED產(chǎn)業(yè)化過程中所出現(xiàn)的各種技術(shù)、工藝和管理 問題。另外,他們均在尋找合作對象,希望增加資金投入,擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。相信他們將很快批量提供藍(lán)、綠色和紫外光LED芯片,為我國白光照明事業(yè)做出貢獻(xiàn)。
目前,國內(nèi)GaN基藍(lán)、綠色LED仍然存在以下問題：芯片未能批量提供,大功率芯片尚未突破,芯片的參數(shù)一致性、抗光衰和可靠性指標(biāo)等有待進(jìn)一步提高。
基礎(chǔ)研究開發(fā)
除了上述提到的那些單位之外,還有很多單位對Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體化合物材料做了不少基礎(chǔ)研究工作,如南京大學(xué)、華南師范大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、浙江大學(xué)、廈門大學(xué)、西安交大、中國電子科技集團(tuán)公司第55所等單位都做出很多成果并發(fā)表很多論文,有的申請了專利,這將對AlGaInp和GaN基的超高亮度LED發(fā)展起到很大的推動作用。另據(jù)了解,目前有6個到8個單位,即高校、研究所及合作企業(yè),在開展大功率LED芯片的研發(fā)工作,他們開發(fā)的內(nèi)容包括功率為1瓦到幾瓦的LED器件,倒裝芯片及封裝技術(shù)等,而且將在近期內(nèi)做出樣品,這將加速白光照明的發(fā)展。
超高亮及白光LED后工序有發(fā)展?jié)摿?/STRONG>
國內(nèi)LED產(chǎn)品的后工序封裝能力應(yīng)該說是很強(qiáng)的。據(jù)初步了解,國內(nèi)有LED封裝廠300家以上,其中很多廠家為私營企業(yè),規(guī)模較小,分布相對集中,例如,在珠江三角洲一帶,LED封裝廠就超過100家,整體封裝能力每年超過200億只。國內(nèi)超高亮度及白光LED,2003年封裝數(shù)量估計(jì)為50億只左右,其增長率超過50%,LED加工出口的量也很多,每年至少有幾十億只出口。
后工序封裝情況
國內(nèi)LED封裝的能力較強(qiáng),封裝的品種也較全,可封裝各種外形尺寸和不同顏色的led顯示器件,包含各種單管、復(fù)合管、數(shù)碼顯示器、專用顯示器、背光源和SMD器件等。大部分企業(yè)均可封裝AlGaInp超高亮度紅、橙、黃色LED,而對需要一定投入和技術(shù)支持的GaN基藍(lán)、綠色及白光LED,只有部分實(shí)力較強(qiáng)的企業(yè)可以封裝,總體來說,白光LED的封裝技術(shù)有待提高。
從封裝企業(yè)的規(guī)模來看,很多封裝企業(yè)投資較少,規(guī)模偏小,以手工設(shè)備為主。封裝LED的質(zhì)量和一致性較差。具有一定實(shí)力的后工序封裝企業(yè),投資較多,具有一定規(guī)模,一般都配備全自動裝片機(jī)、全自動壓焊機(jī)、全自動封裝設(shè)備、全自動測試設(shè)備,還有幾家已配備SMD全套自動封裝設(shè)備,這些企業(yè)封裝出來的LED產(chǎn)品的質(zhì)量、一致性和可靠性很高,是國內(nèi)封裝企業(yè)的主力。
國內(nèi)實(shí)力較強(qiáng)的企業(yè)主要包括：佛山光電、廈門華聯(lián)、寧波愛米達(dá)、惠州華崗、江西聯(lián)創(chuàng)、天津天星和江蘇穩(wěn)潤等。另據(jù)了解,已有部分有實(shí)力的企業(yè)正在開展功率LED和白光LED封裝的研發(fā)工作,并取得了一定的成果。這將為led白光照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到推動作用。
LED封裝的配套件
國內(nèi)為LED封裝的各種配套能力也是很強(qiáng)的,這里指的是主要原材料和配套件,如金絲、硅鋁絲、環(huán)氧樹脂、銀漿、支架 、條帶、電鍍、塑料框架和各種塑料件、封裝模具、各種金屬件及工夾具等。據(jù)了解,這些配套企業(yè)已超過200家,主要分布在珠江三角洲和浙江省寧波市及其周邊地區(qū)。
熒光粉
白光LED目前主要材料還有熒光粉,有用藍(lán)光激發(fā)的黃、綠色熒光粉、紅色及綠色熒光粉,還有用紫外光激發(fā)的三基色熒光粉。雖然目前廣東、浙江有幾個企業(yè)也在提供,但其性能和使用壽命有待提高。國內(nèi)有些有實(shí)力的企業(yè),如廈門通士達(dá)公司正在努力研發(fā)相應(yīng)的產(chǎn)品,中科院長春物理所、北京有色院、北京大學(xué)化學(xué)系均對熒光粉做了很多工作,相信經(jīng)過他們的努力一定會出現(xiàn)性能更好的熒光粉,為LED白光照明產(chǎn)業(yè)化做出貢獻(xiàn)。
超高亮及白光LED封裝存在的問題
超高亮及白光LED封裝存在3個主要問題,其一,封裝企業(yè)數(shù)偏多,企業(yè)規(guī)模偏小,幾個有一定實(shí)力的企業(yè),年封裝能力也只有2億～4億只。而只有年封裝能力達(dá)到每年10億只以上,才能參與國際市場競爭。其二,目前超高亮度LED芯片主要依靠進(jìn)口,高檔次、性能較好的芯片很難購進(jìn)。大功率LED封裝剛處于開發(fā)階段,主要是苦于沒有大功率LED芯片,很難在封裝上有所突破。其三,對于封裝白光LED來說,目前幾種熒光粉性能有待盡快提高。
超高亮度及白光LED熱點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域
由于超高亮度LED具有非常廣泛的用途,特別是藍(lán)光LED的出現(xiàn),給應(yīng)用面帶來更豐富的內(nèi)容。目前國內(nèi)有幾百個單位在開發(fā)、生產(chǎn)超高亮度LED的各種應(yīng)用,熱點(diǎn)應(yīng)用主要包括以下幾個主要方面:大、中、小屏幕顯示器：各種廣告 牌、體育記分牌、金融和交通指示牌等,分為全色、三色、單色顯示屏|顯示器件,全國共有100多個單位在開發(fā)生產(chǎn),現(xiàn)已成立led顯示屏分會,2002年全國市場超過20億元,幾乎全部采用國產(chǎn)顯示屏。
汽車用燈：包含汽車內(nèi)部的儀表板、音響指示燈、開關(guān)的背光源、閱讀燈和外部的剎車燈、尾燈、側(cè)燈、頭燈等均在逐步采用LED顯示。據(jù)報道,2001年全世界超高亮度LED在汽車上的用量占26%的份額,一部汽車可用LED芯片(或管子)200只到300只,我國汽車工業(yè)正處于大發(fā)展時期,是推廣超高亮度LED的極好時機(jī)。
背光源：主要是液晶LCD顯示器上用的背光源,有白色和其他各種顏色,現(xiàn)階段手機(jī)背光源用量非常大,一年要用35億只LED芯片。據(jù)報道,全世界2001年超高亮度LED在背光源上的用量占30%的份額。目前我國手機(jī)生產(chǎn)量很大,而且大部分LED背光源還是進(jìn)口的,對于我國LED產(chǎn)品來說,這也是個極好的市場機(jī)會。
交通信號燈：主要用超高亮度紅、綠、黃色LED,因?yàn)椴捎肔ED信號燈既節(jié)能,可靠性又高,所以在全國范圍內(nèi),交通信號燈正在逐步更新?lián)Q代,而且推廣的速度很快,市場需求量很大,是個很好的市場機(jī)會。
景觀照明、裝飾燈及各種專用顯示器：市場用量很大,估計(jì)每年用量為幾十億只芯片。
白光照明：已開始從小功率白光LED燈用起,如安全照明燈、顯微鏡燈、白光背光源、手電筒、特種白光照明等,并逐步向白光照明邁進(jìn)。
這里要指出的是在超高亮度及白光LED應(yīng)用方面要抓住北京2008年奧運(yùn)會相關(guān)照明顯示工程中LED的項(xiàng)目,這是個推動LED照明業(yè)發(fā)展的極好機(jī)會。另外,只有加快在超高亮度及白光LED這個領(lǐng)域的推廣應(yīng)用,才能給該領(lǐng)域的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),才能加快發(fā)展的速度,為早日實(shí)現(xiàn)白光照明產(chǎn)業(yè)化提供保證。
全球2008年LED銷售額將逾56億美元
行業(yè)分析機(jī)構(gòu)CIR的研究報告預(yù)測,全球發(fā)光二極管的市場銷售額將從2004年的32億美元增至2008年的56億美元。
CIR的報告稱,在2004年到2008年,高亮度發(fā)光二極管(HB-LED)或基于半導(dǎo)體的燈具的市場銷售額將由16億美元增至26.4億美元;而超高亮度發(fā)光二極管(UHB-LED)的市場銷售額則會從2006年起實(shí)現(xiàn)快速增長,并將于2008年贏得全球市場份額的22%。
普通燈具將成為主要應(yīng)用產(chǎn)品,并將于2008年實(shí)現(xiàn)銷售額8.44億美元。
CIR指出,從2004年起,發(fā)光二極管的成本將開始急速下降。成本下降將使銷量迅猛增長,其中,標(biāo)準(zhǔn)的和用于顯示器的發(fā)光二極管將占這類產(chǎn)品出貨的大部分。但是,2008年,高亮度發(fā)光二極管和超高亮度發(fā)光二極管將占發(fā)光二極管營收的絕大部分。
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