【正文】 年產(chǎn) 億只大功率 LED 半導(dǎo)體綠色照明系列產(chǎn)品技術(shù)改造項(xiàng)目 第 20 頁(yè)，共 87 頁(yè) 年我國(guó) LED 前裝市場(chǎng)（ OEM 配套市場(chǎng)） ,LED 組合尾燈、 LED 中央高位剎車(chē)燈、汽車(chē)儀表背光以及其它 LED 燈的配套將達(dá)到 60 億元。太陽(yáng)能 半導(dǎo)體 照明草坪燈、庭院燈、信號(hào)指示燈等已開(kāi)始在國(guó)內(nèi)的小區(qū)、園林建設(shè)、農(nóng)村地區(qū)道路照明中使用 。未來(lái)大功率 LED 將成為 LED 照明應(yīng)用的主體，并將在 建筑景觀照明、汽車(chē)照明、太陽(yáng)能 LED 照明、顯示屏市場(chǎng)、 LCD面板背光源 等領(lǐng)域全面取代傳統(tǒng)照明光源。 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力分析 1. 生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)方面 （ 1）產(chǎn)業(yè) 鏈 優(yōu)勢(shì) 現(xiàn)代 企業(yè) 競(jìng)爭(zhēng) 已經(jīng)從 個(gè)別企業(yè) 之間 的 競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)變至 各 個(gè) 核心集團(tuán)之間 的 產(chǎn)業(yè)鏈競(jìng)爭(zhēng) ， 已由傳統(tǒng)的成本與質(zhì)量的競(jìng)爭(zhēng)演變?yōu)樾畔?、資本、技術(shù)、經(jīng)營(yíng)模型、成本等等方面綜合實(shí)力的競(jìng)爭(zhēng)。 （ 2）先進(jìn)工藝與有效管理的結(jié)合 面對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，項(xiàng)目單位 極為 重視 技術(shù)創(chuàng)新在企業(yè)發(fā)展中的重要性，投入大量資金，聯(lián)合了一批國(guó)內(nèi) 頂級(jí) 研 究機(jī)構(gòu)，致力于產(chǎn)年產(chǎn) 億只大功率 LED 半導(dǎo)體綠色照明系列產(chǎn)品技術(shù)改造項(xiàng)目 第 22 頁(yè)，共 87 頁(yè) 品的更新?lián)Q代和技術(shù)水平的不斷提升。芯片以美國(guó) CREE、 BRIDGELUX、 SEMILEDS，德國(guó) orsram、臺(tái)灣晶元，國(guó)內(nèi)三安、路美、晶能、士蘭、華光等生產(chǎn)商為主；支架、透鏡、鋼材及其他原 材料以國(guó)內(nèi)采購(gòu)為主 ，有相對(duì)穩(wěn)定的渠道體系 。 廣東省 A 企業(yè)集團(tuán)有限公司已在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng) 建立了 穩(wěn)定的分銷(xiāo)體系。 表 31 產(chǎn)品生產(chǎn)綱領(lǐng)計(jì)劃表 產(chǎn)品名稱 單位 20xx 年 20xx 年 20xx 年 20xx2019 年 大功率 LED 光源 萬(wàn)只 400 800 1,000 1,000 高亮度白光 萬(wàn)只 7,200 14,400 18,000 18,000 背光源模組 萬(wàn)只 2,000 4,000 5,000 5,000 公共照明（路燈隧道燈）燈具及模組 萬(wàn)只 2 4 5 5 特種照明及裝飾燈燈具及模組 萬(wàn)只 8 16 20 20 167。如用 LED 替代傳統(tǒng)的汽車(chē)用燈，那么它的壽命將遠(yuǎn)大于汽車(chē)本體的壽命，具有終身不用修理與更換的特點(diǎn)。三峽水電站三期工程全面完工以后，年平均發(fā)電量 億度。采用 LED 制作汽車(chē)的高位剎車(chē)燈在高速狀態(tài)下，大大提高了汽車(chē)的安全性。 因此用 LED 組成的光源或顯示屏，易于通過(guò)電子控制來(lái)達(dá)到各種應(yīng)用的需要，與 IC 電腦在兼容性無(wú)絲毫困難。因此人們將 LED光源稱為“綠色”光源。 利用 廣東 A 企業(yè)集團(tuán) 下屬三家項(xiàng)目實(shí)施主體 原生產(chǎn) 面積 5萬(wàn)平方米。 該項(xiàng)目選址得當(dāng)，外部交通便利，電力等外部配套設(shè)施能滿足該項(xiàng)目需要。 技術(shù)改造主導(dǎo) 思想 （ 1）針對(duì) 原 半導(dǎo)體照明產(chǎn)品 生產(chǎn)線缺少生產(chǎn) 大功率 LED 照明產(chǎn)品 的關(guān)鍵 自動(dòng)固晶機(jī) 、 自動(dòng)焊線焊接機(jī) 、 泛用型高速固晶機(jī) 、 點(diǎn)膠機(jī)、高速 LED 鋁線焊機(jī)、 自動(dòng)測(cè)試機(jī) 、 自動(dòng)包 裝 機(jī) 等裝備的現(xiàn)狀，進(jìn)行相應(yīng)的改造，使之達(dá)到能進(jìn)行大批量生產(chǎn) 大功率 LED 半導(dǎo)體綠色照明系列產(chǎn)品 。 利用現(xiàn)有生產(chǎn)面積 5萬(wàn)平方米 ，本次技改除購(gòu)置所需工藝裝備外，還需根據(jù)工藝生產(chǎn)要求進(jìn)行水、電、氣、汽及通風(fēng)除塵、生產(chǎn)環(huán)境等方面的相應(yīng)改造。 167。 ②引腳式封裝（主要應(yīng)用于 LAMP 產(chǎn)品） —— 常見(jiàn)的有將 LED 芯片固定在 20xx 系列引線框架上，焊好電極引線后，用環(huán)氧樹(shù)脂包封成一定的透明形狀，成為單個(gè) LED 器件。、 45176。等，也可以獲得側(cè)發(fā)光的要求，比較易于自動(dòng)化生產(chǎn)。 ⑤功率型封裝（主要應(yīng)用于大功率 POWER LED產(chǎn)品） —— 大功率LED的封裝形式也很多，它的特點(diǎn)是粘結(jié)芯片的底腔較大，且具有鏡面反射能力，導(dǎo)熱系數(shù)要高，并且有足夠低的熱阻，以使芯片中的熱量被快速地引到器件外，使芯片與環(huán)境溫度保持較低的溫差。 年產(chǎn) 億只大功率 LED 半導(dǎo)體綠色照明系列產(chǎn)品技術(shù)改造項(xiàng)目 第 30 頁(yè)，共 87 頁(yè) ⑥集成多芯片封裝（主要應(yīng)用于超高亮度面光源產(chǎn)品） —— 這種封裝形式就是將多個(gè) LED 芯片組裝在同一個(gè)基板上，根據(jù)使用要求用印刷技術(shù)使各個(gè)芯片連接成一定的串／并結(jié)構(gòu)，可以用多個(gè)使每個(gè)芯片出光角度為一定的 小透鏡，組成一個(gè)大尺寸的出光面，結(jié)構(gòu)的實(shí)樣示意圖如圖 54。圍繞封裝中的共性技術(shù)難點(diǎn)，本項(xiàng)目在封裝材料、封裝工藝、封裝結(jié)構(gòu)和可靠性測(cè)試四個(gè)方面開(kāi)展了卓有成效的研究工作，對(duì)封裝中的關(guān)鍵問(wèn)題有了初步的研究成果。所封裝出的大功率白光 LED色溫 5000～ 7000K，顯色指數(shù) 85，光效國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，如圖 54。大幅度降低 LED 芯片結(jié)溫和材料老化速度，延長(zhǎng)光衰時(shí)間。其中， 1500W LED光源為目前世界上最大功率的 LED光源，由于其良好 的性能和超大功率， 央視等 主流媒體曾進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)報(bào)道。 圖 510 各種大功率 LED 模塊強(qiáng)化老化評(píng)估 本項(xiàng)目組建立了 LED 熱應(yīng)力、濕應(yīng)力、光傳輸和熱傳導(dǎo)耦合模型，利用有限元分析和蒙特卡羅（ Monte Carlo）光線追跡的模擬方法，對(duì)各種缺陷情況進(jìn)行了模擬分析，模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)在 LED 芯片與散熱基座連接界面局部區(qū)域存在應(yīng)力集中點(diǎn)，容易產(chǎn)生脫層或空隙，這將會(huì)大大增加整個(gè) LED 封裝模塊的熱阻，當(dāng)空隙達(dá)到 30%時(shí)，熱阻將達(dá)到原來(lái)的 5倍以上，芯片區(qū)域 溫度升高，從而降低 LED 芯片的內(nèi)量子效率，減少出光（如圖 511 所示）。該技術(shù)的目的是實(shí)現(xiàn)白光 LED 照明低熱阻、高光效、長(zhǎng)壽命的關(guān)鍵等影響封裝性能的各種因素，通過(guò)模擬、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、工藝改進(jìn)等手段，突破大功率白光 LED封裝的關(guān)鍵技術(shù)。 主要設(shè)備方案 廣東省 A企業(yè)集團(tuán)有限公司已先后進(jìn)行多次技術(shù)改造，引進(jìn)了相類(lèi)似的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備及 先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，已具有一定的基礎(chǔ)。 表 5－ 2 進(jìn)口設(shè)備一覽表 單位：萬(wàn)元 序號(hào) 進(jìn)口設(shè)備名稱 數(shù)量 (臺(tái) ) 單價(jià) (萬(wàn)元 ) 。 本項(xiàng)目新增工藝裝備 295 臺(tái)（套），其中進(jìn)口裝備 70 臺(tái)（套），折合人民幣 2730 萬(wàn) 元；國(guó)產(chǎn)裝備 225 臺(tái)（套），使用人民幣 1270萬(wàn)元。 本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)包括： 通過(guò)采 用具有微結(jié)構(gòu)的基板、熱沉和高導(dǎo)熱的界面材料，開(kāi)發(fā)出低熱阻大功率 LED 封裝技術(shù)和工藝； 通過(guò)設(shè)計(jì)新型的多層 LED 封裝結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)出高光效、高色度均勻性的 LED封裝技術(shù)； 通過(guò)加速試驗(yàn)研究 LED 封裝的失效機(jī)理，分析導(dǎo)致 LED 器件失效的主要因素，開(kāi)發(fā)出高可靠性、長(zhǎng)壽命的 LED 封裝技術(shù)，并提出一種LED 封裝可靠性快速測(cè)試與評(píng)估方法； 基于系統(tǒng)封裝（ SiP）和主 /被動(dòng)散熱技術(shù)，開(kāi)發(fā)出具有高集成度的多芯片白光 LED 模組。 年產(chǎn) 億只大功率 LED 半導(dǎo)體綠色照明系列產(chǎn)品技術(shù)改造項(xiàng)目 第 35 頁(yè)，共 87 頁(yè) 圖 511 LED 芯片與基座間脫層大小與熱阻的關(guān)系 圖 512 LED 封裝模塊不同位置產(chǎn)生脫層大小與出光效率的關(guān)系 167。該實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)建成光電測(cè)試中心，包括光電子材料與器件、光通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)、激光器與激光器應(yīng)用系統(tǒng)、半導(dǎo)體照明器件與系統(tǒng)、光存儲(chǔ)器件與系統(tǒng)和光電子產(chǎn)品環(huán)境與可靠性等 6個(gè)測(cè)試平臺(tái)，能滿足半導(dǎo)體照明器件性能測(cè)試的需要。研究過(guò)程中 LED 結(jié)點(diǎn)附近溫度采用 T型熱電偶測(cè)量，并對(duì)上述散熱系統(tǒng)進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖 59所示。 圖 55 封裝好的 2 2 LED 陣列模塊 圖 56帶散熱器的 LED模塊照明系統(tǒng) 圖 57 帶散熱器的 25W 多芯片 LED 模組 A光電公司研發(fā)中心開(kāi)發(fā)了大功率 LED 封裝散熱技術(shù)，該技術(shù)基于微加工和氣密封裝的雙層微噴冷卻系統(tǒng)，解決了超大功率 LED 光源的散熱難題。主要研究成果包括： LED封裝結(jié)構(gòu)模擬設(shè)計(jì) 通過(guò)理論研究，提出大功率 LED 封裝必須在芯片設(shè)計(jì)和封裝設(shè)計(jì)過(guò) 程中，盡 可能采 用工藝較 少的封 裝形式（ Packageless Packaging），同時(shí)簡(jiǎn)化封裝結(jié)構(gòu)，盡可能減少熱學(xué)和光學(xué)界面數(shù)，以降低封裝熱阻，提高出光效率。 167。鋁熱沉的厚度與面積視 LED 功率大小的確定，可以有各種不同的尺寸和形式。貼片式封裝便于規(guī)?；a(chǎn)，但加工設(shè)備投人年產(chǎn) 億只大功率 LED 半導(dǎo)體綠色照明系列產(chǎn)品技術(shù)改造項(xiàng)目 第 29 頁(yè)，共 87 頁(yè) 較引腳式昂貴。、 90176。這類(lèi)封裝的特點(diǎn)是控制芯片到出光面的距離，可以獲得各種不同的出光角度： 15176。 圖 51 大功率 LED 光源封裝工藝流程 廣東 A集團(tuán)針對(duì)不同的產(chǎn)品使用要求和不同的光電特性，主要采取以下幾種 LED封裝工藝形式： ①軟封裝 (主要 應(yīng)用于 COB產(chǎn)品 )—— 芯片直接粘結(jié)在特定的 PCB印制板上，通過(guò)焊接線連接成特定的字符或陣列形式，并將 LED 芯片和焊線用透明樹(shù)脂保護(hù)，組裝在特定的外殼中。 （ 6）本著 新增 生產(chǎn)裝備應(yīng)與 原有 裝備相適應(yīng)的原則，項(xiàng)目中的關(guān)鍵設(shè)備擬 進(jìn)口國(guó)外 的先進(jìn)設(shè)備，以保證項(xiàng)目產(chǎn)品質(zhì)量。 （ 3）通過(guò)技術(shù)改造，強(qiáng) 化企業(yè)自身的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)平臺(tái)，擴(kuò)大產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，使項(xiàng)目產(chǎn)品向技術(shù)含量更高、效益更好的方向發(fā)展。 年產(chǎn) 億只大功率 LED 半導(dǎo)體綠色照明系列產(chǎn)品技術(shù)改造項(xiàng)目 第 27 頁(yè)，共 87 頁(yè) 第五章 技術(shù) 、 設(shè)備 及 工程 方案 167。 項(xiàng)目所在地處于珠江三角洲腹地，毗鄰港、澳，緊連廣州，區(qū)內(nèi)有直通香港的客運(yùn)港集裝箱碼頭及廣佛高速公路、京珠高速公路、鐵路等主要交通網(wǎng)絡(luò)，交通便利。 本項(xiàng)目擬在廣東省 A企業(yè)集團(tuán)有限公司原有廠區(qū)基礎(chǔ)之上實(shí)施，完全能夠滿足項(xiàng)目建設(shè)用地需求，不需要另外新征土地。目前超大屏幕的彩色顯示屏非 LED莫屬。采用 LED可制作各類(lèi)清晰精致的顯示器件。照明節(jié)電對(duì)環(huán)境保護(hù)十分有利。隨著今后工藝和材料的發(fā)展，將具有更高的發(fā)光效率。 2. 項(xiàng)目產(chǎn)品大功率 LED照明 光源的特點(diǎn) （ 1）工作壽命長(zhǎng)： LED 作為一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件，較之其他發(fā)光器具有更長(zhǎng)的工作壽命。 規(guī)模 1. 建設(shè)內(nèi)容 項(xiàng)目擬新增 2條大功率芯片自動(dòng)封裝生產(chǎn)線， 3條高亮 度白光生產(chǎn)線； 3 條背光源及模組生產(chǎn)線， 1 條公共照明（路燈、隧道燈）燈具及模組生產(chǎn)線； 1條特種照明及裝飾燈燈具及模組生產(chǎn)線 。 （ 2） 市場(chǎng)銷(xiāo)售體系 項(xiàng)目產(chǎn)品目前正處于國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的快速發(fā)展時(shí)期，市場(chǎng)需求和市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮螅?xiàng)目產(chǎn)品市場(chǎng) 定位 于 高端 專(zhuān)業(yè) 照明市場(chǎng) 。 2. 市場(chǎng) 采購(gòu)與 銷(xiāo)售 （ 1）市場(chǎng)采購(gòu)體系 項(xiàng)目產(chǎn)品使用的原材料來(lái)源通過(guò)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)采購(gòu)。 相對(duì)于我國(guó)大功率 LED 封裝產(chǎn)業(yè)廠家多、規(guī)模小 這種競(jìng)爭(zhēng)結(jié)構(gòu) 。20xx 年到 20xx年我國(guó)大功率 LED 照明市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)見(jiàn)下頁(yè)圖 。 產(chǎn)品市場(chǎng)需求預(yù)測(cè) 大功率 LED產(chǎn)品覆蓋了整個(gè) LED應(yīng)用領(lǐng)域約 75%的市場(chǎng)份額 。 （ 6） 太陽(yáng)能 LED照明 國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能 LED 照明產(chǎn)值超過(guò) 30 億元。 20xx 年中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)達(dá) ，同比增長(zhǎng) ％和 ％。因此，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的手機(jī)所需 LED 顆數(shù)高達(dá) 60 億顆左右。 LED 顯示屏以其高亮度、高可靠性等 優(yōu)點(diǎn)成為主要顯示產(chǎn)品。我國(guó) LED 顯示屏起步較早，市場(chǎng)上出現(xiàn)了一批具有較強(qiáng)實(shí)力的生產(chǎn)廠商，已經(jīng)形成了一個(gè)配套齊全的成熟行業(yè)。我國(guó)政府計(jì)劃未來(lái)平均每年新建 1700 公里鐵路線，至 2020 年我國(guó)鐵路線總長(zhǎng)將達(dá)到 10 萬(wàn)公里，高可靠性、安全性及少維護(hù)的高亮 LED將會(huì)大有作為。目前，我國(guó)高亮度 LED城市交通信號(hào)燈也已廣泛應(yīng)用。 年產(chǎn) 億只大功率 LED 半導(dǎo)體綠色照明系列產(chǎn)品技術(shù)改造項(xiàng)目 第 18 頁(yè)，共 87 頁(yè) 我國(guó)大功率L E D 照明應(yīng)用市場(chǎng)結(jié)構(gòu)圖44%2%18%11%18%7%建筑景觀照明 交通信號(hào)燈 顯示屏L C D 背光源 汽車(chē) 太陽(yáng)能L E D 照明 （ 1）建筑景觀照明 由于 LED 光源具有 節(jié)能 環(huán)保、輕巧耐用、色彩豐富、簡(jiǎn)單易控、低壓安全等一系列優(yōu)點(diǎn)，在景觀照明中具有廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)景觀 照明市場(chǎng) 規(guī)模約在 200 億元以上。 考慮 目前 大功率 LED 照明行業(yè) 廠商數(shù)量 、 規(guī)模 、裝備技術(shù)水平等因素 ，預(yù)計(jì)未來(lái) 5年 ， 我國(guó) 大功率、高亮度 LED 照明產(chǎn)品 供給增長(zhǎng)速度將保持在 12%15%之間 ， 20xx年 ，我國(guó) 大功率 LED 照明產(chǎn)品供給量將達(dá)到 100 億只以上 。 ⑥ 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)異常慘烈。大多數(shù)廠家停留于 50K 以下的產(chǎn)量，以手工化 /半自動(dòng)操作為主；自動(dòng)化程度高、技術(shù)相對(duì)成熟、實(shí)際產(chǎn)量達(dá) 500K/月以上的內(nèi)資廠屈指可數(shù)。功率型白光 LED的發(fā)光效率從 20xx 年的 20 lm/W 提高到現(xiàn)在的 80－ 100 lm/W，基本達(dá)到照明要求（日光燈為 70 lm/W） ?，F(xiàn)階段，從事該產(chǎn)業(yè)的人數(shù)達(dá) 5萬(wàn)多人，研究機(jī)構(gòu) 20 多家，企業(yè) 4000 多家，其中上游企業(yè) 50余家，封裝企業(yè) 1000 余家，下游應(yīng)用企業(yè) 3000 余家。