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中国LED器件及产业2009年发展趋势
发布时间:2010-12-23    来源:光电器件分会   阅读次数:2980 分享到:

    高亮度LED已进入功能性照明和商用照明领域,并将逐步进入普通照明领域,不同的LED应用照明产品其节能效果达到20%~80%。但近来国内各方资源对LED产业投资很猛,是否投资过剩,引起不同意见的争论。下面就产业发展重点和产业投资问题提出一些建议,仅供参考。

LED及LED照明产业链

LED产业链,主要包含五个部分:衬底→外延生长→芯片制造→器件封装→应用产品,围绕这五个中心部分还有原材料、配套件、制造设备、检测仪器以及具体应用产品等,构成完整的LED产业链。
产业特点:多学科交叉融合:基础与应用研究同步,市场驱动,技术门槛适中,新的应用不断涌现。
    价格高,下降快:海茨法则(每10年价格下降到原来的1/10,性能提高20倍)

二种发光材料
核心技术及关键原材料
      整个LED产业链的核心技术是外延生长、芯片制造,其他部份即封装、衬底和应用产品的技术也是关键的技术。

应用产品
    LED应用产品可分为显示与照明二大类产品。

显示产品
  △信息显示
  △显示屏
  △交通信号灯
  △背光源

LED照明产品
  △室外景观照明
  △室内装饰照明
  △功能性专用照明
  △特种照明
  △商用照明
  △通用照明
  △汽车灯

国际LED技术和产业现状及发展趋势

国际LED技术现状[JF:Page]

新一代MVP垂直结构LED

SEMILEDs的实验室水平达到150lm/W。

蓝宝石衬底可以重复利用。

45mil尺寸的功率芯片MVP LED效率120lm/W,已经量产。

国际LED技术现状

 

公司
产品特点
最高效率
量产效率
时间
Epistar
正装、PSS
120lm/W
90-100lm/W
2009.9
Lumileds
薄膜倒装结构(TFFC
140lm/W
90-110lm/W
2009.9
Osram
垂直、Si衬底
136lm/W
100-110lm/W
2009.9
Nichia
正装、PSS
134lm/W
90-110lm/W
2009.9
Cree
SiC衬底、垂直
208lm/W
100-130lm/W
2010.2

注:1W功率型LED,冷白光、工作电流350mA

 全球LED照明产值持续10年增长,全球高亮LED产业规模年均增长率超过20%
 应用领域不断拓宽
2010年LCD背光成为第一大应用;
室外道路、隧道照明,工矿、商业等室内照明刚刚起步,试点示范阶段

我国LED技术和产业现状
LED产业基本概况
 产业链初步形成
 2009年我国从事LED产业的企事业单位超过3000家
      其中:外延、芯片研究和生产企业50多家
            器件封装企业超过1000家
            LED产业就业人员超过80万人
 2009年LED照明产业的产值为827亿元,增长率25%。
  其中:芯片产值为23 亿元
        器件产值为204亿元
        应用产品产值为600亿元
 2009年已公布投资LED产业资本为220亿元,其中,37%投资外延芯片,11%投资器件封装,52%投资LED应用产品。

外延生长、芯片制造

主要研究机构
   北京大学、清华大学、南昌大学、中科院半导体所、物理所、中电13所、55所、北京工大、山东大学、南京大学、华南师范大学、厦门大学、西安电子科大、华中科技大学和深圳大学等。在外延生长、芯片制造方面展开多方位的研究,还开发出AlGaN深紫外(240~390nm)LED和四元系InGaAlP红光功率LED。南昌大学研制有自主知识产权在Si衬底上生长GaN,其光效达103 lm/W,处于世界先进水平。

从事LED外延生长和芯片制造的企业[JF:Page]
   主要有:厦门三安、大连路美、上海兰光、上海兰宝、杭州士兰明芯、山东华光、江西晶能、河北同辉、厦门乾照、武汉迪源、武汉华灿、沈阳方大、廊坊清芯、甘肃新天电、西安中为、扬州华夏集成、广州晶科、广州普光、江西联创、天津三安、鹤山丽得、南昌欣磊、上海大晨、深圳奥伦德、东莞福地、厦门晶宇、深圳世纪晶源等。

 已经发布信息及正在筹建的企业:
  长沙华磊、常州晶品、佛山旭瑞、长治华上、扬州璨杨、山东冠铨、成都源力、无锡茜诺、芜湖德豪润达、铜陵达明、大连德豪科技、惠州科锐、芜湖三安、扬州乾照、扬州中科、深圳同方、北京太时、苏州聚灿、合肥彩虹、西安神元、武汉光谷、福州鼎元、莆田万邦、浙江宁海、天津三星、苏州纳晶等,日亚今年也要在大陆投资芯片厂。
 2009年生产高亮度芯片482亿只,其中:
 GaN蓝、绿芯片182亿只,分别增长34%和51.6%
 功率LED封装成白光,产业化水平光效可达90 lm/w,最好可达104 lm/w和110 lm/w,接近世界先进水平。  

LED器件封装
国内LED封装企业
      现有1000家以上,特点是规模小,数量多。其中,销售在千万元以上的企业约100家,主要有广州鸿利、佛山国星、厦门华联、四川九洲、惠州科锐、江苏稳润、宁波升谱、真明丽、深圳瑞丰、大族激光、深圳雷曼、廊坊鑫谷等。

2009年国内封装器件约1000亿只
封装水平:
      采用国产芯片,小功率光效可达110~120 lm/w,功率LED可达90~100 lm/w
      采用进口芯片,封装的光效可达134 lm/w,热阻可小于5℃/w。一些企业封装的水平接近国外先进水平。
封装白光LED用的荧光粉:
国内有十几家企业正在研发和生产,其产品有YAG-Ce、硅酸盐和氮化物等多种荧光粉。

LED应用产品
 目前进入LED应用推广的企业有1000多家
      国内几乎所有的照明大企业均介入LED照明的开发和推广之中,我国已经成为LED应用大国。
 2009年国内LED应用的产值为600亿元,增长率达30%以上,具体数值见下表:

有人预测
 今后5年国内LED应用产品增速在40~50%
   到2015年LED应用产品的产值将达4000~5000亿元
  LED应用产品的技术开发主要是
大屏幕LED背光源、LED灯具二次光学设计、散热结构、驱动电源模块以及系统可靠性
根据LED技术发展和市场需求,近期以LED 背光源、汽车灯,2010~2012年以室内商用照明为主,并逐步推向道路照明,最终推广至通用照明。

LED标准、专利、检测平台、原材料

标准制定
      工信部半导体照明标准工作组公布9项LED的基础标准和产品标准,全国照明电器标委会公布8项LED灯具标准,加上以往已公布的LED显示屏标准、交通信号灯标准等,已有40多项LED标准,还有各省、市制定的LED地方标准,共计超过100项LED标准规范。

专利申请
我国申请LED相关专利总数将达8000件。其中,
      2006年1437件、2007年2154件
      封装专利占39%,其后依次为应用技术、外延技术、芯片技术、白光技术、衬底技术。
全球与LED应用有关的专利中,中国占9.34%,但申请国际专利很少。

检测平台
      从事LED产业链的各种基础参数的检测有:石家庄十三所、广州五所、北京四所、厦门半导体照明检测中心等。北京光电检测中心和上海光电检测中心,具有很完善的LED照明灯具的检测手段。北京光电检测中心及厦门半导体照明检测中心分别与台湾工研究检测部门,签定样品检测比对和互认协议。

原材料、制造设备、测试仪器
      关键的原材料和设备还是需要进口。例如:外延生长用的衬底蓝宝石、有机源、三甲基(镓、铟、铝)、器件封装用的高性能环氧树脂、硅胶和荧光粉,一直需要进口。MOCVD外延炉、全自动压焊机及部分光学检测仪器,还需要进口。

LED产业发展特点与趋势及存在的问题

LED产业发展特点与趋势
 产业快速发展
国外光效产业化水平已达130 lm/w,实验室超过200 lm/w
国内芯片产业化水平也到达90 lm/w,最高110 lm/w
LED产业已进入高速成长期,呈现技术、市场共同成长的特点。[JF:Page]

 国家重视和支持
      各级政府主管部门如发改委、工信部、科技部及教育部等对发展LED产业给予极大的支持,包含资金的投入,各级地方政府也非常重视该产业的发展。据不完全统计,已经有14个省、市明确建设半导体照明工业园,把发展LED产业作为本地区的新兴产业来发展。

 积极投资
      2009年有220亿元投资,目前已宣布并在筹建的外延芯片公司已超过26家。其中包含美国、日本、韩国、台湾地区的LED公司,还有众多的国内私营资本积极投入。 
 应用领域广、市场潜力大
      应用领域将会不断扩大,现在几乎有光显示和光照明的地方,LED都将进入,这个市场潜力是超过万亿元。有很多应用将超过我们的预测和想象。

存在的问题

 缺乏核心技术
      核心技术被国外少数几家所垄断,并以专利形式加以长期保护。致使我国的LED技术发展处于非常被动的地位。急需提高自主创新能力。
 缺乏品牌,高端市场被国际公司占据 
 
企业规模小,创新能力弱
      国内LED企业的特点是企业数量多、规模小,无论是前工序的外延、芯片,还是后工艺的封装及应用产品,企业缺乏研发力量,产品档次偏低,在市场上缺乏竞争力。

 关键原材料、设备不能自给
外延生长所需的关键原材料,如蓝宝石、有机源、砷烷、磷烷等要依靠进口
最关键的设备MOCVD全部进口,而且价位高
封装用的高性能硅胶、环氧、荧光粉等以来进口
 
核心技术人才匮乏
基础性研究人才缺乏,结构不合理
掌握LED核心技术的领军人才匮乏
掌握LED产业链各环节关键技术的人才也不够。

产业资源不集聚
研发投入不足且分散(26家机构)
企业规模小而散(3000家,80%民营)
产业基地集而不聚(13个基地,21个城市)
产业政策合力不足,缺乏产业研究

结构性人才缺乏

产业链发展不均衡
   上游:核心装备、材料进口依赖严重
   下游:发展快、门槛低、扩张猛

市场环境不健全
   缺乏检测、标准、认证服务体系,
   国家层面缺乏统筹协调,地方层面大干快上

国内LED技术和产业发展重点
      美国能源部和欧盟有关委员会在2009年分别召集了百余位科学家、企业家对LED产业进行了认真的研究,制定了具体的发展策略。我国LED产业发展需要政府从战略高度认真对待。在产品市场中具有一定的竞争力,才能产生具有国际化的大型LED产业。

 重点技术的研究、开发
外延生长
      主要是提高内量子效率,使内量子效率逐步达到90%。
芯片制造
      主要是提高外量子效率,使外量子效率达80~90%。
器件封装
      主要是提高取光效率,使取光效率逐步达到90%,荧光粉激发效率逐步达到90%,开发出RGB多基色荧光粉,散热的热阻小于3℃/w。

应用产品
      主要是LED灯具,要改变现有照明观念。
      只要掌握上述LED核心技术和关键技术,才能摆脱国外企业的技术垄断及打破专利壁垒,才能促进我国LED产业更加快速、健康地发展。

关键设备、原材料的研发、产业化
制造设备、仪器
      主要是MOCVD外延炉
关键原材料
      衬底蓝宝石、有机源(Ga,Al,In)、砷烷、磷烷、三甲基(镓、铟、铝)等,封装用的高性能环氧、硅胶以及荧光粉等。

扩大产业规模,提高国际竞争能力
      鼓励支持现有企业重组。分别对前工序外延、芯片企业,后工序封装企业和应用企业进行适当重组、整合,集中资源,含人力资源、制造设备、资金以及研发力量,增强新企业的研发创新能力和产业化水平。这是今后产业结构调整的必然规律,将使我国LED产业在世界上占有一席之地。

加大高端人才引进和培养
      引进境外相关专业的高端人才。在国内要有计划地加大投入,加速培养与LED产业发展有关的高级人才和高级技师。

产业投资

投资理由
      其一,LED的主要技术指标,这些主要技术指标的完成需要10~15年的时间。其二,从市场分析来看,有人分析LED在显示与照明二大领域的应用的市场潜力超过万亿元。
投资内容
除了产业链的五个部分,还有重要的配套产业。其中LED的应用产品范围很广、品种很多,要择优投资。

投资风险
了解专利动向
      要充分了解该技术领域的专利内容、专利保护和专利纠纷问题,以免因专利纠纷而引发投资风险。
掌握核心技术
      最好要有自主知识产权的核心技术,或有该领域的高端技术人才。
市场竞争激烈
      要充分考虑到中国台湾、韩国等相关企业的产品在市场上激烈竞争。

投资过热问题
      已经发布公告及筹建的超过26家;已签订合同和计划购买MOCVD设备超过1000台,增长如此迅速,其焦点为投资是否过热,该问题非常复杂,要有研究数据才能进行分析。
      其一,对LED市场作全面的调查、研究、分析,预测国内外在今后5~10年LED在各个不同领域的市场需求量。
      其二,要有该领域自主产权的核心技术,如果没有,应具有该领域的高端技术人才团队。

      综上所述,要投资LED行业特别是前工序外延芯片部分,首先要了解市场需求、行业的核心技术及专利问题,要有一定的关键技术和技术人才团队,并有足够的资源投入研发、不断创新,才有可能取得成功。如果对LED行业不大了解,跟风介入,重复投资中、低档LED产品,规模不大,因该档次产品的市场竞争非常激烈,其结果风险很大。望投资者谨慎行事。

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