【正文】 研究單位有北京有色院、中山大學(xué)化學(xué)系、中科院化學(xué)所、長春物理所等單位，這些單位近年來開展研究提高黃色熒光粉的光激發(fā)效率、抗光衰性能等，取得很好的成果。從封裝技術(shù)水平，產(chǎn)品質(zhì)量水平，設(shè)備自動化程度及生產(chǎn)規(guī)模等方面看，目前總體講，中游產(chǎn)業(yè)技術(shù)上和國外差距不大，除 PowerLED 外，其他形式的 LED 都有企業(yè)能夠批量生產(chǎn)，并且使用的設(shè)備和原材料基本與國外一致，但規(guī)模與國外大公司比較，差距巨大，比如 ChipLED，大陸企業(yè)產(chǎn)能加起來也不如日本西鐵城一家公司產(chǎn)能的十分之一。三是能滿足市場需要且規(guī)模化 生產(chǎn)的企業(yè)少，封裝所需芯片尤其高檔芯片主要靠進(jìn)口，其中高檔藍(lán)綠芯片和四元芯片從美國 Cree、 HP 等公司進(jìn)口，中高 檔藍(lán)綠芯片和四元芯片從美國 AXT(大連路明集團(tuán)子公司 )、 UOE，臺灣晶元，以及韓國公司進(jìn)口。 我國 LED 產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn) 目前，我國 LED 產(chǎn)業(yè)上游的現(xiàn)狀，一是參與單位多， 主要單位有中科院半導(dǎo)體所、中科院物理所、石家莊第十三電子研究所、北京大學(xué)、清華大學(xué)、南昌大學(xué)、深圳大學(xué)、廈門三安、大連路明、士蘭微、上海藍(lán)光、上海藍(lán)寶、江西聯(lián)創(chuàng)、河北立德、山東華光等；目前問題不是參與單位為多，而是這些參與單位 (特別是科研院所 )都想建立自己產(chǎn)能，起始階段產(chǎn)能都不大，整個產(chǎn)業(yè)看起來資源分散，沒有規(guī)模；而且因?yàn)榭蒲性核枷虢⒆约旱漠a(chǎn)能，在技術(shù)輸出上排外，自己產(chǎn)業(yè)化又需要時間，小規(guī)模產(chǎn)能建起來后世界技術(shù)又有新的發(fā)展，又跟不上，實(shí)際上各科研單位在某一時間突破的可能僅是產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈的某一環(huán)節(jié)，整體上產(chǎn) 業(yè)化條件還不具備，這樣雖然每年看起來各個方面的技術(shù)的都在突破，但產(chǎn)業(yè)化效率非常低，過了幾年又落后了，又得追趕。國內(nèi)封裝產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)張迅速，設(shè)備投入較大， 2020年國內(nèi) LED 封裝產(chǎn)值較上年增長 10%15%，產(chǎn)量增加 20%30%。 2020 年我國 LED 封裝產(chǎn)值達(dá)到 168 億元，較 2020 年的 148億元增長 15%；產(chǎn)量則由 2020 年的 660 億只增加 24%，達(dá)到 820 億只，其中高亮 LED 產(chǎn)值達(dá)到 120 億元，占 LED 總銷售額的 71%。 2020 年我國芯片產(chǎn)值達(dá)到 15 億元，較 2020 年的 億元增長 43%，其中國內(nèi) GaN芯片產(chǎn)值 8 億元，較 2020 年的 億元增長 78%。 表 5LED 器件、高亮度 LED 器件、 LED 芯片、高亮度 LED 芯片的產(chǎn)量和年增長率 數(shù)據(jù)來源：《中國信息產(chǎn)業(yè)年鑒 2020(電子卷 )》 圖 3LED 芯片、高亮度 LED 芯片的產(chǎn)量 數(shù)據(jù)來源：《中國信息產(chǎn)業(yè)年鑒 2020(電子卷 )》 2020 年，我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展向好，外延芯片企業(yè)的發(fā)展尤其迅速、封裝企業(yè)規(guī)模繼續(xù)保持較快增長、照明應(yīng)用取得較大進(jìn)展。 同時，隨著 LED 芯片生產(chǎn)企業(yè)的不斷增多， LED 芯片產(chǎn)值的增長速度一直高于封裝環(huán)節(jié)，導(dǎo)致芯片產(chǎn)值在我國 LED 產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值中所占比重不斷提升，由 2020 年的 %上升至 2020年的 %。隨著市場需求的增大， LED 芯片產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品升級步伐逐漸加快， LED 芯片產(chǎn)品將整體走向高端。 2020 年包括了襯底、外延、芯片、封裝四個環(huán)節(jié)的中國 LED 產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到 億元，其中封裝環(huán)節(jié)產(chǎn)值達(dá)到 億元。相比之下，由于下游封裝和應(yīng)用對企業(yè)提出的資金和技術(shù)要求相對較低，這恰恰與國內(nèi)企業(yè)資金少，技術(shù)弱的特點(diǎn)相匹配，因此，國內(nèi)從事這兩個環(huán)節(jié)的企業(yè)數(shù)量較多。值得慶幸的是 MOCVD的主要廠商雖然為歐美，但最大的兩家 AIXTRON 和 VEECO 都是單純設(shè)備制造商，不會對新進(jìn)入廠商構(gòu)成進(jìn)入障礙。 AIXTRON 公司（含 THOMASSWAN 公司）大約占 60%的國際市場份額，累計銷售超過 1000 臺，而 VEECO 公司占約 30%。 （ 2）控制關(guān)鍵設(shè)備 MOCVD 是制備氮化鎵發(fā)光二極管和激光器外延片關(guān)鍵設(shè)備，同時也是制備砷化鎵、 磷化銦等光電子材料和器件的主流方法，在半導(dǎo)體制造業(yè)中比不可少。這個時期，日亞主要依靠構(gòu)建專利壁壘及專利訴訟 阻止其它廠商進(jìn)入市場與其競爭，以獲取高額的獨(dú)占市場利益。 歐日美控制高端產(chǎn)品 （ 1）擁有核心專利 歐日美五大國際廠商代表了當(dāng)今 LED 的最高水平，對產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大的影響。特別是在 2020 開始加大了對高亮度四元芯片和 GaN 芯片的投資。 臺灣在全球市場份額中排名第二，其 LED 技術(shù)含量與日本、歐美的主要企業(yè)相比還存在一定距離。美國 Cree 雖然是新興照明企業(yè)，但以其技術(shù)先進(jìn)性成為 LED 照明產(chǎn)業(yè)的先鋒代表。其中日亞公司為全球最大的 LED 生產(chǎn)商，專長生產(chǎn)熒光粉和各種顏色的 LED，年銷售收入超過 10 億美元，是全球 INGANLED 的領(lǐng)導(dǎo)者，以生產(chǎn)高亮度白光 LED 和大功率 LED 著稱。同時新西蘭能源部 07 年表示，將從 2020 年開始，禁止使用白熱燈泡。預(yù)計到 2020年， 55%的白熾燈和熒光燈被半導(dǎo)體燈取代；到 2025 年，固態(tài)照明光源的使用將使照明用電減少一半，每年節(jié)電額達(dá) 350 億美元。目前，日本正計劃到 2020 年實(shí)現(xiàn) LED 的發(fā)光效率達(dá)到 120lm/w。在這方面，海峽兩岸可以充分合作共同開展 LED的技術(shù)指標(biāo)，檢測技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)制定等工作。 我國也開始重 視，近兩年一些單位（主要在杭州）陸續(xù)開展包括白光的 LED的光電特性測試及二次光學(xué)設(shè)計等研究，積極開發(fā)相關(guān)的儀器設(shè)備，并取得一定成績。白光 LED是今年來出現(xiàn)的新產(chǎn)品，已開始在一些領(lǐng)域中應(yīng)用，最大目標(biāo)是進(jìn)軍商用和家庭照明廣闊領(lǐng)域，目前都無標(biāo)準(zhǔn)，國際上很重視。成本價格實(shí)現(xiàn) 2020年的目標(biāo)是能達(dá)到的。家居照明如果普遍采用 LED照明，這個市場將會非常巨大；未來三五年是一個重要發(fā)展時期，半導(dǎo)體照明在普通照明領(lǐng)域會像雨后春筍般冒出來。 LED是冷 光源 ，光線中不含紫外線，完全可以滿足博物館、美術(shù)陳列館對 照明 的特殊要求。這時候，價格成了次要考慮的因素。 從美國的半導(dǎo)體照明計劃路線圖可以知道，在 2020年白光 led逐步進(jìn)入通用照明市場。日光燈管式結(jié)構(gòu)符合 LED散熱要求，也符合現(xiàn)有燈具接口方式。從家居照明來看，合適的照明強(qiáng)度還是需要 10W以上節(jié)能燈具產(chǎn)品。我國各大中小城市，旅游區(qū)的亮燈工程和美化 燈光 正陸續(xù)佈置 LED景觀燈，許多社區(qū)和重大建筑工程都在采用 LED取代傳統(tǒng)、耗電的霓虹燈，中國 LED景觀照明正迎來新的發(fā)展高峰。 目前上海、廈門、北京、大連、南昌等一些大中型城市的景觀照明已經(jīng)頗具規(guī)模，完成了相當(dāng)部分的 LED照明示范工程，這些在大中城市示范工程的順利完成 。 臺灣工研院統(tǒng)計， 2020年全球 LED照明市場規(guī)模在亞洲地區(qū) 新興應(yīng)用和需求增長帶動下，達(dá) ，到 2020年全球 LED照明市場規(guī)模將可成長到 14億美元，其中以建筑照明和商業(yè)照明的成長動能將最強(qiáng)勁。正如廣東省 LED產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主席李旭亮所說的那樣： LED路燈未來的市場更大，今年國務(wù)院常務(wù)會議明確提出加大高效照明產(chǎn)品推廣力度，要求今明兩年大中城市政府機(jī)關(guān)、城市道路照明等全部淘汰低效照明產(chǎn)品， LED路燈將迎來市場井噴 臺灣地區(qū)已經(jīng)在 2020年 12月初公布了新的 LED路燈標(biāo)準(zhǔn)草案，各縣市政府的 LED路燈標(biāo)案、示范工程也在近期陸續(xù)起跑，業(yè)界相信，隨著相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的制 訂完成，未來市場規(guī)模的擴(kuò)大可望加速。 2020 年中國政府也開始推動使用 LED 路燈，從上海、北京、蘇州、杭州、寧波、廈門、珠海、中山、廣州、深圳、東莞等主要城市，再到烏魯木齊、成都、重慶、江西等各地方政府都爭相打造示范道路。 LED 路燈為主的大功率 LED產(chǎn)品市場而言，已經(jīng)有部分 LED 企業(yè)在 2020年下半年研發(fā)成功 LED路燈產(chǎn)品，并逐步推向市 場，替代原有傳統(tǒng)的路燈產(chǎn)品，中國是目前全球城市化進(jìn)程最快的國家之一，可以預(yù)料在未來的數(shù)十年內(nèi)，全國各地對于大功率、高亮度、節(jié)能的LED 路燈產(chǎn)品的市場需求是極其龐大的。 其中，現(xiàn)階段占 LED照明最大的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榻ㄖ坝^照明，占全球 LED照明市場比重達(dá)45%。 商業(yè)照明市場分析 據(jù)臺灣 TEK市場 分析，全球照明市場到 2020年將成長至 1320億美元，其中北美地區(qū)仍是全球用電量最多的區(qū)域，但歐美國家對于照明需求的成長將趨緩，包括中國及亞洲、非洲等新興國家需求則將在新建設(shè)需求、電力普及推動、以及戶外照明使用增加等動力帶動下，快速成長；其中，照明燈市場規(guī)模 254億美元，照明設(shè)備 /裝置的市場規(guī)模 1066億美元。影響 LED質(zhì)量與成本的主要來自三個方面 ,分別是 :LED芯片 LED封裝技術(shù) LED熒光粉 . 目前 ,這三個方面的情況如下 : 大功率 LED芯片供應(yīng)廠商主要為 :CREE/OSRAM/LUXEON/日亞 /豐田合成 CREE/OSRAM/LUXEON 均是采用自已的 LED芯片 CITIZEN 采用的是日亞的 LED芯片 SAHRP 采用的是豐田合成的 LED芯片 Seoulsemicon 采用的是 LUXEON的 LED芯片 AMOLEDS 主要采用旭明的 LED芯片 ,高流明的 LED才采用 CREE的 LED芯片 1）從 LED芯片的市場銷售價來講 ,CREE 的 LED 芯片價格是最高 ,因推廣較早 ,所以市場占有量也較大 ,OSRAM 因?yàn)橹饕a(chǎn)業(yè)為照明燈具 ,所以基本上是自給自足 ,LUXEON 因?yàn)轱w利浦也有做 LED照明 ,加上韓國首爾主要采用 LUXEON的芯 片 ,所以成本比 CREE的要低 ,日亞的大功率LED 芯片主要由 CITIZEN 采用 ,所以市場價格與 LUXEON 接近 ,旭明的 LED芯片價格在以上幾家廠商中 ,屬于最低 ,所以 AMOLEDS采用旭明的 LED芯片來封裝 LED,成本上具有較大的優(yōu)勢 . 2） LED 封裝 ,目前市場上 LED 封裝主要分為硅膠封裝與陶瓷封裝 ,陶瓷封裝成本比硅膠封裝成本高 ,LED流明值也較低 ,但因 LED散熱性與熱傳導(dǎo)性比硅膠封裝工藝強(qiáng) ,因大功率 LED因散熱及熱傳導(dǎo)要求高 ,硅膠封裝達(dá)不到大功率 LED 理想要求 ,而陶瓷封裝可以達(dá)到 ,所以最近兩年來 ,大功率 LED 封裝 將采用陶瓷封裝 ,而陶瓷封裝也將取代硅膠封裝 。 圖 1大功率 LED封裝結(jié)構(gòu) 大功率 LED主流品牌介紹 各注流 LED品牌及主推產(chǎn)品介紹 CREE目前主推的是 XR－ E7090，是陶瓷封裝的 SMDLED，按驅(qū)動電流來分型號，其中 XR－ E7090的驅(qū)動電流范圍為： 200MA－ 1000MA。如圖 2 所示。但事實(shí)上，目前封裝對于高亮度芯片的散熱、發(fā)光提出了更高的要求，技術(shù)上的要求和重要性也越來越高。我國也于 2020 年投資 50 億大力發(fā)展節(jié)能環(huán)保的半導(dǎo)體照明計劃。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。由于 LED 響應(yīng)速度快 ,可以及早提醒司機(jī)剎車 ,減少汽車追尾事故 ,在發(fā)達(dá)國家 ,使用 LED 制造的中央后置高位剎車燈已成為汽車的標(biāo)準(zhǔn)件 ,美國 HP 公司在 1996 年推出的 LED 汽車尾燈模組可以隨意組合成各種汽車尾燈。鑒于 LED 的自身優(yōu)勢 ,目前主要應(yīng)用于以下幾大方面 : （ 1）顯示屏、交通訊號顯示光源的應(yīng)用， LED 燈具有抗震耐沖擊、光響應(yīng)速度快、省電和壽命長等特點(diǎn) ,廣泛應(yīng)用于各種室內(nèi)、戶外顯示屏 ,分為全色、三色和單色顯示屏 ,全國共有 100多個單位在開發(fā)生產(chǎn)。 從發(fā)光效率看， LED 有著前三代照明產(chǎn)品無法比擬的優(yōu)勢， LED 理論上的發(fā)光效率可以達(dá)到 400lm/w，目前量產(chǎn)的水平是 7090lm/w，實(shí)驗(yàn)室的水平是 120lm/w 左右。發(fā)光強(qiáng)度越大、發(fā)光效率越高，則運(yùn)用越發(fā)廣泛。如表 1 反映了 LED 產(chǎn)品與其他照明產(chǎn)品的區(qū)別。 LED 主要性能和傳統(tǒng)光源區(qū)別： LED 晶片的體積很小，通常只有幾十到幾百微米見方，屬于固態(tài)光源，選擇適當(dāng)匹配的材料和制造工藝，電能大部分可轉(zhuǎn)變成光能，理論上發(fā)光效率可達(dá) 400lm/w，目前 LED實(shí)驗(yàn)室最大發(fā)光效率為 157lm/w。 PowerLED可預(yù)期經(jīng)過 50,000小時后仍能保持 70%的流明數(shù)（即僅 30%衰減）?，F(xiàn)在已有紅外、紅、黃、綠及藍(lán)光 發(fā)光二極管，但其中藍(lán)光二極管成本、價格很高，使用不普遍。發(fā)光的復(fù)合量相對于非發(fā)光復(fù)合量的比例越大，光量子效率越高。在正向電壓下，電子由 N 區(qū)注入 P 區(qū)，空穴由 P 區(qū)注入 N 區(qū)。半導(dǎo)體照明的實(shí)現(xiàn)方式是由 P 型半導(dǎo)體和 N 型半導(dǎo)體組成的晶片，它們之間形成的過渡層叫 P— N 結(jié)，當(dāng) P— N 結(jié) 加正向電壓時有電流注入，電子和空穴復(fù)合而發(fā)光。 LED產(chǎn)業(yè)鏈中， LED 外延片跟 LED晶片大概占行業(yè) 70%的利潤， LED封裝大概 10%0%， LED 應(yīng)用大概 10%20%。在 LCDTV 背光和汽車燈方面也取得了一定進(jìn)步，但形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模還需一定時間。對國內(nèi)企業(yè)而言，壯大規(guī)模、提高產(chǎn)品質(zhì)量與技術(shù)水平是首要任務(wù)，提高未來取得大廠專利授權(quán)時的要價能力， 或逐步通過研發(fā)突破核心專利。 2020年中國 LED應(yīng)用產(chǎn)品產(chǎn)值已超過 300億元，成為 LED全彩顯示屏、太陽能 LED、景觀照明等應(yīng)用產(chǎn)品世界最大的生產(chǎn)和出口國，新 興的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善。經(jīng)過 30多年的發(fā)展，中國 LED產(chǎn)業(yè)已初步形成了包括LED外延片的 生產(chǎn)、 LED芯片的制備、 LED芯片的封裝以及 LED產(chǎn)品應(yīng)用在內(nèi)的較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。 一、 LED產(chǎn)業(yè)概述