超高亮度及白光LED行業(yè)解析

1、超高亮度及白光LED行業(yè)解析超高亮與白光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(bào)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(chǎng)2001年為12億美元，2002年市場(chǎng)約為16億美元，世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家及相關(guān)大公司均已投入大量資金和人力，力爭(zhēng)在近幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體白光照明產(chǎn)業(yè)化。國(guó)內(nèi)LED行業(yè)也正處于高速發(fā)展階段，隨著我國(guó)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(duì)我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到積極的推動(dòng)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(guó)有可能成為世界LED產(chǎn)業(yè)的基地

2、之一。 國(guó)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(zhǎng)春物理所、廈門大學(xué)物理系、中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第13所、浙江大學(xué)等幾個(gè)高校、研究所開展研究工作，當(dāng)時(shí)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(zhǎng)春半導(dǎo)體廠等幾個(gè)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(zhǎng)，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(guó)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

3、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(guó)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(guó)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

4、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(guó)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(guó)改革開放以來，境外不少LED企業(yè)投資我國(guó)，初步估計(jì)這些與LED相關(guān)的企業(yè)已超過100家，對(duì)我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起了很大的推動(dòng)作用。他們的加入也使這一行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)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(guó)改革開放政策的進(jìn)一

5、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(guó)，尤其是日本、韓國(guó)等國(guó)家和地區(qū)，大舉投資我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)的可能性更大，加上我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)的自身快速發(fā)展，我國(guó)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(guó)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(jī)。到目前為止，國(guó)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(

6、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(guó)際上對(duì)四元系A(chǔ)lGaInp和GaN基的研究獲得了超高亮度LED，與此同時(shí)，我國(guó)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(shí)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

7、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(guó)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(chǎng)的需求，目前這幾種芯片大部分還是依靠進(jìn)口。此外，國(guó)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

8、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(jí)人才相對(duì)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(guó)某公司談判合作事宜，大連路明科技公司與美國(guó)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

9、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(duì)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(guó)白光照明事業(yè)做出貢獻(xiàn)。 目前，國(guó)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(duì)-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(guó)電子科技集團(tuán)公

10、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(qǐng)了專利，這將對(duì)AlGaInp和GaN基的超高亮度LED發(fā)展起到很大的推動(dòng)作用。另據(jù)了解，目前有6個(gè)到8個(gè)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?國(guó)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(guó)內(nèi)有LED封裝廠300家以上，其中很多廠家為私營(yíng)企業(yè)，規(guī)模較小，分布相對(duì)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

11、。國(guó)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(zhǎng)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(guó)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(duì)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

12、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(dòng)裝片機(jī)、全自動(dòng)壓焊機(jī)、全自動(dòng)封裝設(shè)備、全自動(dòng)測(cè)試設(shè)備，還有幾家已配備SMD全套自動(dòng)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(guó)內(nèi)封裝企業(yè)的主力。 國(guó)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(rùn)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(dòng)作用。 LED封裝的配套件 國(guó)內(nèi)為L(zhǎng)ED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)

13、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(gè)企業(yè)也在提供，但其性能和使用壽命有待提高。國(guó)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(zhǎng)春物理所、北京有色院、北京大學(xué)化學(xué)系均對(duì)熒光粉做了很多工作，相信經(jīng)過他們的努力一定會(huì)出現(xiàn)性能更好的熒光粉，為L(zhǎng)ED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

14、題 超高亮及白光LED封裝存在3個(gè)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(gè)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(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。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(gòu)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(duì)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(guó)內(nèi)有幾百個(gè)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)

15、用主要包括以下幾個(gè)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(guó)共有100多個(gè)單位在開發(fā)生產(chǎn)，現(xiàn)已成立led顯示屏分會(huì)，2002年全國(guó)市場(chǎng)超過20億元，幾乎全部采用國(guó)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(bào)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(guó)汽車工業(yè)正處于大發(fā)展時(shí)期，是推廣超高亮度LED的極好時(shí)機(jī)。 背光源：主要是液晶LCD顯示器上用的背光源，

16、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(bào)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(guó)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(duì)于我國(guó)LED產(chǎn)品來說，這也是個(gè)極好的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。 交通信號(hào)燈：主要用超高亮度紅、綠、黃色LED，因?yàn)椴捎肔ED信號(hào)燈既節(jié)能，可靠性又高，所以在全國(guó)范圍內(nèi)，交通信號(hào)燈正在逐步更新?lián)Q代，而且推廣的速度很快，市場(chǎng)需求量很大，是個(gè)很好的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。 景觀照明、裝飾燈及各種專用顯示器：市場(chǎng)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(huì)相關(guān)照明顯示工程中LED的項(xiàng)目，這是個(gè)推動(dòng)LED照明業(yè)發(fā)展的極好機(jī)會(huì)。另外，只有加快在超高亮度及白光LED這個(gè)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(bào)告預(yù)測(cè)，全球發(fā)光二極管的市場(chǎng)銷售額將從2004年的32億美元增至2008年的56億美元。 CIR的報(bào)告稱，在2004年到200