我國LED產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1、我國LED產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢作為近年來最具有革命性意義的技術發(fā)明形成的產(chǎn)業(yè),LED被稱為繼明火和白熾燈之后的第三次照明革命，有著廣闊的發(fā)展前景。很多國家和地區(qū)相繼出臺各種政策扶持LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，以期該產(chǎn)業(yè)能夠成為國家重要產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。目前，我國半導體LED作為節(jié)能、環(huán)保的主要技術，已被納入國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃與“十一五”國家“863”高新技術產(chǎn)業(yè)化重大項目，并得到了大力支持。然而，我國目前LED產(chǎn)品開發(fā)應用領域依然存在許多不足。我國自主的LED芯片、外延片產(chǎn)量仍有限，產(chǎn)品以中、低檔為主，與國外差距很大。產(chǎn)業(yè)化規(guī)模偏小,只能滿足國內(nèi)封裝企業(yè)需求量的20%-30%,大部分高性能的LED和

2、大功率LED產(chǎn)品均要依賴進口。此外，在LED的應用市場方面，也存在著由于產(chǎn)品種類、品種參差不齊問題而引起的制約，尤其是在通用照明領域，由于存在的技術不足，使其無法進行規(guī)?；占皯谩Ｒ虼?，推廣對LED封裝技術的發(fā)展力度,提升自身核心技術并實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)是LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最關鍵一步。一、全球LED產(chǎn)業(yè)鏈的現(xiàn)狀與分析LED產(chǎn)業(yè)鏈組成分為上游芯片、中游封裝、下游燈具三個部分。全球LED產(chǎn)業(yè)主要分布在日本、中國大陸、中國臺灣地區(qū)、歐美及韓國等國家和地區(qū)。其中，日本最大，臺灣次之。2008年日本LED產(chǎn)值達48.7億美元，占據(jù)全球LED產(chǎn)值的30左右，預計2009-2010年間日本LED產(chǎn)值的年均增長約為

3、6，至2009年日本LED產(chǎn)值約達52億美元。歐美地區(qū)的LED產(chǎn)值2008年約為34億美元，預計2009約增長8，達37億美元。2009-2010年產(chǎn)值會維持在44億美元左右。1、各國政策比較結(jié)論1.1各國和地區(qū)LED產(chǎn)業(yè)政策都以國家項目的名義組織和實施；1.2高技術產(chǎn)業(yè)和節(jié)能減排等與政府目標結(jié)合;1.3根據(jù)各自的產(chǎn)業(yè)基礎確定研發(fā)重點方向；1.4技術共享平臺模式被普遍采用；1.5投資、培養(yǎng)人才，協(xié)力標準制定和促進市場擴容是主要政策關節(jié)點。2、區(qū)域競爭格局美國和日本企業(yè)利用其在新產(chǎn)品和新技術領域中的創(chuàng)新優(yōu)勢，主要從事高附加價值產(chǎn)品的生產(chǎn)；歐洲企業(yè)則利用其在應用技術領域的開發(fā)和善于吸收最新技術的轉(zhuǎn)

4、換優(yōu)勢，主要從事高附加價值產(chǎn)品生產(chǎn)。我國大陸和臺灣地區(qū)LED產(chǎn)業(yè)近年來迅速崛起，其封裝產(chǎn)量占據(jù)世界第一，產(chǎn)值位居全球第二。歐美及日本對前段熒光粉專利授權(quán)日趨軟化，轉(zhuǎn)向注重后段封裝專利。近幾年歐洲的藍光芯片產(chǎn)能逐年減少，2006年年均衰退14，美日兩國2006年年均增速雖然達10左右，但仍低于全球的平均增長率12.9，亞洲國家將可直接受惠；2003年開始，臺灣地區(qū)在藍光芯片擴產(chǎn)能力上高于其他國家和地區(qū)，且在制造技術上優(yōu)于中國大陸及韓國，國際大廠開出的訂單大部分流入臺灣。3、中國LED產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀2008年，我國LED產(chǎn)業(yè)市場達到80億美元，平均每年增長20%-30%。隨著LED應用范圍的增加，這一資

5、料有不斷增加的趨勢。預估到2010年，整個中國市場LED產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將超過1500億元。3.1LED外延片、芯片行業(yè)現(xiàn)狀目前，我國從事LED外延及芯片研發(fā)生產(chǎn)的公司約有50家左右，70左右的公司是在1999年后成立的，規(guī)模普遍較小。2003年后，隨著國內(nèi)對LED芯片需求的迅速提高，產(chǎn)能增加比較快。近幾年來，海外華人專家的歸國創(chuàng)業(yè)大大提高了我國LED外延及芯片的產(chǎn)業(yè)化能力和產(chǎn)品品質(zhì)。雖然在外延和芯片研究與開發(fā)方面取得了一定成果，但一些關鍵的技術問題尚未解決：產(chǎn)業(yè)鏈處于低端，上游產(chǎn)業(yè)國內(nèi)規(guī)模偏小，其芯片可靠性不能得到保障；主要設備依靠進口，對外依賴性強，配套基礎產(chǎn)業(yè)薄弱；研發(fā)和產(chǎn)業(yè)存在脫節(jié)，不能很好地

6、形成競爭合力。在LED產(chǎn)業(yè)鏈中，由于芯片跟外延晶片(外延片)對技術要求極高，目前我國可以批量生產(chǎn)的芯片以及外延片企業(yè)只有10來家，其中可以生產(chǎn)外延片的大概占到一半。由于外延片技術要求很高，中國市場很多的芯片廠商基本上到國外以及臺灣購買外延片然后加工成芯片，但是由于根本材質(zhì)的區(qū)別和上游龍頭企業(yè)核心技術的專利壟斷，目前我國市場的芯片廠商生產(chǎn)的芯片品質(zhì)與國外相比，至少有5年以上的差距，尤其亮度、光效等核心參數(shù)。另一方面，國際上游企業(yè)在迅速發(fā)展，當?shù)卣推髽I(yè)均把精力和資金都投入在其LED產(chǎn)業(yè)鏈中具有核心技術及競爭力的一方，然后帶動其它鏈同步發(fā)展。中國市場的芯片、外延片產(chǎn)量很有限，雖然近兩年國家對國內(nèi)

7、上游企業(yè)的投資力度不小，但是技術進度很慢，產(chǎn)量和技術雖略有提高，但也只能滿足國內(nèi)封裝企業(yè)需求量的5%-10%。3.2LED封裝行業(yè)現(xiàn)狀我國市場LED封裝已經(jīng)發(fā)展多年，技術上跟國外的差距不再明顯，而且產(chǎn)量已經(jīng)躍居世界首位。目前LED的發(fā)展情況是：小功率LED總量所占比重很大，但競爭加劇，利潤較前幾年有了很大的降低；大功率這兩年發(fā)展勢頭強勁，發(fā)展速度相當快，技術水平提高明顯。2008年中國市場LED封裝產(chǎn)品大概達到1020億只，每年增長率大概為30%-40%,產(chǎn)值達到168億元。3.3LED應用行業(yè)情況近兩年來，許多做傳統(tǒng)燈具及LED小功率的廠家轉(zhuǎn)型，開始轉(zhuǎn)做大功率LED燈具。其本身基礎薄弱，而且

8、在一個技術不成熟的平臺下，通過原有的市場渠道和背景，對應用燈具是否具備穩(wěn)定、成熟、優(yōu)秀的LED光源核心技術的大前提于不顧。為了自己的短視利益，紛紛揚言自己的技術已經(jīng)各有特點，甚至在某些方面已經(jīng)達到世界領先水平眾說紛紜，其實，其實際應用效果收效甚微，初裝時效果可以，但是不久后就由于散熱、整體熱阻、熒光粉等核心問題原因，產(chǎn)生光飄、光衰等現(xiàn)象，衰減甚至超過30-70。LED整體燈具本身并不能保證其使用壽命，加上初期投入費用很高。怎樣才能體現(xiàn)LED的節(jié)能？這樣的結(jié)論會影響我國LED整個產(chǎn)業(yè)健康、有序的發(fā)展，如果照此以往，將嚴重地違背我國科學發(fā)展觀的中心思想，導致我國LED照明整個行業(yè)目前的無序性與混亂

9、性。因此，LED目前還停留在主要應用于手機、交通信號、顯示屏、景觀裝飾、特種照明以及汽車等功能性要求不高的應用市場。暫時還未能真正地大規(guī)模進入通用照明市場。二、LED照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢與分析1、大功率的高亮LED增勢迅猛，逐漸成為主流產(chǎn)品2008年，全球LED市場規(guī)模達到80億美元，所占整個LED產(chǎn)品的市場比例由2001年的40增長到2005年的70以上，其中高亮度LED在1995-2004年間的年均增長率達到46。美國市場研究公司CommunicationsIndustryResearchers（CIR）預測，全球LED的市場規(guī)模年均增長率超過30，2009年市場規(guī)模將超過100億美元。199

10、8年起手機開始使用高亮度LED作為手機按鍵背光源(Keypad)，帶動全球高亮度LED市場呈現(xiàn)第一波成長高峰；20002001年受到全球經(jīng)濟增長遲緩的影響，加上臺灣LED廠商大幅擴充產(chǎn)能，導致市場供需失調(diào)，全球高亮度LED市場規(guī)模呈現(xiàn)小幅衰退；2002年起手機開始大量采用藍光LED作為手機面板背光源(side-view)，使得高亮度LED市場呈現(xiàn)第二波成長高峰。近年來，隨著LED在照明、小尺寸面板背光源以及室內(nèi)照明等新應用領域逐漸擴展，高亮度LED過去數(shù)年一直處于高速增長階段，在LED中的比重將逐步加大，已成為LED主流產(chǎn)品。2、通用照明實現(xiàn)技術突破，照明升級工程產(chǎn)業(yè)機會巨大通用照明占照明領域

11、的90的市場份額。半導體照明作為繼白熾燈、熒光燈、節(jié)能燈后，具有革命性意義的第四代新型高效固體光源，具有壽命長、節(jié)能、綠色環(huán)保等顯著優(yōu)點。但目前LED的應用領域主要在特種照明，目前美國、日、韓、歐洲、中國及臺灣在LED科技攻關方面都已啟動專項國家規(guī)劃，如果用于通用照明的技術一旦成熟，將面臨一個對500億美元照明市場份額的重新瓜分，因此照明升級工程產(chǎn)業(yè)機會巨大。3、中國LED照明產(chǎn)業(yè)應該向封裝高檔產(chǎn)品和光源產(chǎn)品升級方向努力在LED領域，主要有三個環(huán)節(jié)，即發(fā)光半導體外延片的生長、芯片和封裝。目前國內(nèi)三個環(huán)節(jié)都有，在中低端的應用領域還有一定基礎。但是在關鍵環(huán)節(jié)，尤其是外延片的生長環(huán)節(jié)，與世界一流水平

12、還有較大的差距。3.1必要性目前我國的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢主要在封裝，從封裝產(chǎn)值區(qū)域分布來看，我國在2008年封裝產(chǎn)值約25億美元，已經(jīng)超越日本、臺灣成為全球最大的封裝地區(qū)，并具備市場與技術核心競爭能力。但是政府對此的重視卻不多，如果臺灣和日本等國家地區(qū)從經(jīng)濟危機中緩解或走出，隨時可能會形成日本獨大、臺灣地區(qū)與美國齊進、歐韓中“平分秋色”的分布格局，我們將再一次失去主導權(quán)和先機。因此我們應在已有的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢上升級,向封裝的高檔產(chǎn)品努力，同時在通用照明技術方向上多下功夫，突破LED產(chǎn)業(yè)的技術專利壁壘，培育新興市場的競爭優(yōu)勢。3.2目的性(1)目前國家對于整個LED產(chǎn)業(yè)鏈的重點工作放在上游外延、芯片及下游燈具應

13、用方面。上游投資資金很大，但收效甚微，反而與國際上游龍頭的差距越來越大。下游產(chǎn)品又因為產(chǎn)品質(zhì)量問題，參差不齊，難以保證穩(wěn)定的長壽命使用效果。這樣會造成使用者對我國LED產(chǎn)品產(chǎn)生懷疑并多持保守和負面的態(tài)度。(2)目前整個行業(yè)內(nèi)尚未有一個關于LED光源的標準。如果我們先進的LED光源企業(yè)和單位，尤其是具有核心技術先進性的大功率LED光源企業(yè)和單位，在政府的支持和推動下，組織科研人員，對此進行全新的技術標準的設計與制定，堅持科學實踐和創(chuàng)新發(fā)展的基本原則，將會在全球LED行業(yè)至少是中上游這一塊取得實質(zhì)性的突破。如果能在國際上參與和指導最后國際標準的制定，將會是中國科學技術力量繼航天科學技術之后又一次的

14、科學創(chuàng)舉，從而直接使我國在LED行業(yè)的國際影響力得到根本認識的改觀，達到一個新的高度。三、大功率LED光源的核心技術與優(yōu)勢LED一般上來說是由外延片、芯片、光源、燈具四個環(huán)節(jié)組成，在LED產(chǎn)業(yè)中下游應用上關鍵點是怎么解決熱阻和結(jié)溫等問題的前提條件下，保持芯片穩(wěn)定的有效光輸出。一直以來，LED光源在一般照明應用中存在著光源的高導熱金屬材質(zhì)問題、應用的熱平衡問題、長效熒光粉問題和配光問題等四個核心技術瓶頸：核心技術1：高導熱金屬材質(zhì)目前上游企業(yè)，比如CREE已經(jīng)做到的芯片光效可以達到130-150lm/W。但是LED結(jié)溫高低直接影響到LED出光效率、器件壽命、可靠性、發(fā)射波長等。保持LED結(jié)溫在允

15、許的范圍內(nèi)，是大功率LED芯片制備、器件封裝和器件應用等每個環(huán)節(jié)都必須重點研究的關鍵因素，尤其是LED器件封裝和器件應用設計必須著重解決的核心問題?，F(xiàn)在主流的應用技術材質(zhì)是用鋁基板來封裝，但是鋁基板封裝的芯片散熱和光轉(zhuǎn)換效率都存在技術核心瓶頸，不能有效地控制結(jié)溫和穩(wěn)定地維持高功率的光輸出，并且應用會因為芯片光效越高，所需的鋁基板面積就越大，會加大成本和應用體積，極為不便。所以如何走出此誤區(qū)另辟新路是新的技術核心特點。核心技術2：熱平衡技術LED器件采用專利熱平衡散熱結(jié)構(gòu)關鍵技術，在保持低成本和被動散熱方式的前提下，利用高導熱介質(zhì)，通過嶄新的器件/燈具整體結(jié)構(gòu)，成功降低熱阻，有效降低PN結(jié)結(jié)溫，

16、使PN結(jié)工作在允許工作溫度內(nèi)，保持最大量光子輸出。其特點入下：(1)超低熱阻材料，快速散熱整體結(jié)構(gòu)技術；(2)高導熱、抗UV封裝技術；(3)應用低環(huán)境應力結(jié)構(gòu)技術；(4)整體熱阻20K/W，結(jié)溫80度；(5)LED光源照明模組工作溫度控制在65以下。核心技術3：高效熒光粉的應用目前市場上所常用的白光LED發(fā)光熒光粉應用技術是將GaN芯片和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起做成，該技術是日本日亞化工在上世紀90年代末發(fā)明，并形成專利技術壟斷。GaN芯片發(fā)藍光（p=465nm，Wd=30nm），高溫燒結(jié)制成的含Ce3+的YAG熒光粉，受此藍光激發(fā)后發(fā)出黃色光發(fā)射，峰值550nm。藍光LED基片安裝在碗

17、形反射腔中，覆蓋以混有YAG的樹脂薄層，約200-500nm。LED基片發(fā)出的藍光部分被熒光粉吸收，另一部分藍光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到白光。理論上對于InGaN/YAG白色LED，通過改變YAG熒光粉的化學組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000K的各色白光。但是這種傳統(tǒng)的白光LED工藝基礎上采用的還是藍光LED，所以當色溫偏高時，色彩會向藍色偏移，而產(chǎn)生色飄，形成一定的光污染。必須采用在降低光效、降低整體熱阻的情況下，方可實現(xiàn)相對的穩(wěn)定，但是衰減情況還是不容樂觀。目前已商品化的第一種產(chǎn)品為藍光單晶片加上YAG黃色熒光粉，其最好的發(fā)光效率約為35流明/瓦，YAG多為

18、日本日亞公司的進口，價格在2000元/公斤；第二種是日本住友電工開發(fā)的以ZnSe為材料的白光LED，不過發(fā)光效率較差。核心技術4：LED一次配光學的應用目前全球LED行業(yè)內(nèi)的主流做法是在封裝LED芯片形成光源或光源模組以后，在做成燈具的時候再進行配光，這樣采用的是原有傳統(tǒng)光源的做法，因為傳統(tǒng)光源是360°發(fā)光。如果要把光導到應用端，目前飛利浦的傳統(tǒng)燈具做到最好的一款，光損失也達到40。而我們國內(nèi)眾多的LED下游廠家應用的燈具光學參數(shù)其實都是芯片或者光源的光學參數(shù)，而不是整體燈具的的光學指標參數(shù)?，F(xiàn)在最先進的科學方法是在芯片封裝上就做配光，一次把芯片的光導出來，維持最大的光輸出，這樣光

19、損率只有510。隨著技術的不斷改進，光損率將會越來越低，光源的光效會越來越高。同樣配有這樣的光源燈具無需再做配光，相對的燈具效率將會大大提高，使之更為廣泛地使用到功能性照明之中，形成相當規(guī)模的市場渠道。四、政策建議1、LED照明產(chǎn)業(yè)作為有重大應用價值的高科技產(chǎn)業(yè)之一，早就引起政府有關部門的高度重視。為保證我國在該領域與國際同步發(fā)展，2003年6月份，國家科技部正式啟動“國家半導體照明工程”，據(jù)不完全統(tǒng)計，國家半導體照明工程目前已累計投入研發(fā)引導資金3.5億；“十五”期間產(chǎn)業(yè)總體投資已超過10億元，拉動社會投資超過30個億，但政策目標銜接、政策支持和市場動員方面還不夠完善，我們可以借鑒歐盟在“彩

20、虹計劃”后啟動大功率LED綠色光源計劃的做法，在2009-2020的12年時間里，投入50-100億元(僅相當于三峽工程投資的5%),在市場應用和通用照明領域下大力氣，形成關鍵技術和自主知識產(chǎn)權(quán),力爭使大功率LED綠色光源燈達到每瓦200流明，成本降到每千流明15元，建立大功率LED綠色光源產(chǎn)業(yè)，全面進入通用照明市場，占領40%以上的市場份額。同時與國家節(jié)能減排目標相銜接，打造一個照明節(jié)電三峽工程。2、加大、加速產(chǎn)業(yè)扶持資金落實力度。但高科技產(chǎn)業(yè)專項一直沒有啟動。高科技產(chǎn)業(yè)競爭是國家級的綜合實力競爭，政府不應該在經(jīng)濟支持上缺位，希望有關部門加大、加速產(chǎn)業(yè)扶持資金落實力度。3、啟動政府采購專項，

21、以國內(nèi)市場打造產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢。當前產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式的核心焦點在于節(jié)能減排，4月27日，溫家寶總理親自擔任節(jié)能減排領導小組組長，綠色照明被列入十大節(jié)能重大工程之一，“十一五”期間我國政府計劃安裝5000萬盞節(jié)能燈，如果其中一半采購LED燈，能使LED照明產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模，形成一定的產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢，同時徹底解決行業(yè)內(nèi)汞污染日益嚴重現(xiàn)象和我國照明電器出口遇到的環(huán)保壁壘，但由于LED照明技術發(fā)展很快，產(chǎn)品尚無國家標準，目前列入政府采購目錄有一定難度。如何協(xié)調(diào)現(xiàn)行管理體制，促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展，韓國經(jīng)驗值得借鑒。在高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，“創(chuàng)新服務與產(chǎn)品”需要試驗場，韓國一般都是首先將國內(nèi)市場作為高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展和進入國際市場的推動力，韓國LED產(chǎn)業(yè)能在短短的兩三年之內(nèi)崛起，其內(nèi)銷市