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中国的LED之路如何走好?  2010-08-26 17:56

LED的魅影点亮着世博园,你作何感想?绚丽的同时,它们其实更在向我们宣示:我们的地球,将会因为LED而更光明更洁净!

今年的LED热潮袭来,各种进步和成绩的确让人可喜,但是,热潮总会是充满各种不测和波折的,LED的中国之路如何才能走的更稳?LED的市场和产业阶梯如何走向更高?首先要明确的是,我们在全球的LED市场中仍然处在中下游的地位,决不能忘了我们的目的地是在高处。

LED市场的一些喜讯

中国攻克LED照明芯片核心技术,打破国外垄断

      打破国外技术垄断的中国首家、全球第四家量产型LED照明芯片核心设备制造项目,19日正式落户广东佛山市南海区。这将意味着制约中国LED照明产业瓶颈的核心装备可望实现国产化,从而使得国内LED照明产品因生产成本大幅降低而大举走向寻常百姓家。

成都LED打破国外技术垄断 不到一年形成产业链

      “我们迎来了大干事业的好时代!”站在成都现代工业港一座厂房内,四川锦明光电股份有限公司副总经理马民宏踌躇满志。“7月中旬,成都第一条LED芯片分选封装全自动生产线,就将在这里建成并投入生产。”这只是锦明光电布局成都市场的“中试”阶段,依靠这条生产线打通工艺环节,接下来在自建厂房中,还将建设8条这样的生产线,从而规模化进军省内外市场。

中国LED市场正向千亿量级跨越  

      2009年我国LED产业销售产值达600亿元,同比逆市增长30%以上,使我国成为全球LED产业发展最快区域之一。2010年4月举办的德国国际(Light+Building)灯光照明及建筑物技术与设备展览会,是世界上最大的灯具与建筑电器展览会,是世界照明行业的风向标。2009年我国LED产业销售产值达600亿元,同比逆市增长30%以上,使我国成为全球LED产业发展最快区域之一。中国的LED市场,当前正处于从百亿量级向千亿量级的重大跨越过程之中。2010年,中国LED照明产业产值将超过1500亿元,较2008年翻倍。预计最快在2015年,LED在中国照明市场的占有率将达到20%,带动产业规模达5000亿元,中国将进入全球LED照明市场前三强。

我们应该知道的LED壁垒

      MOCVD设备是一种LED芯片核心制造设备),它的重要性就可想而知了。可现实的困境在于,德国Aixtron和美国Veeco两家MOCVD设备厂,竞垄断了全球MOCVD设备90%以上的市场份额。

      芯片基片制造的主流技术是蓝宝石衬底技术和碳化硅衬底技术,目前仅被日本日亚公司和美国Cree公司掌控,我国使用的大多是日本日亚的蓝宝石衬底技术,但需要向日本日亚缴纳不菲的专利费用。

深刻分析,我们依旧挑战重重

      据悉,在整个LED产业链的构成中,LED外延片与芯片约占行业70%的利润,LED封装约占10%~20%,LED应用约占10%~20%。目前国产LED外延材料、芯片以中低档为主,80%以上的功率型LED芯片、器件依赖进口。而中国的LED产业超过70%集中在产业中下游,属于利润最薄的部分。

      如何才能成熟我们的技术,争占高端?在LED的下游集成产业链上,中国有着完善的配套优势。并且,同样的LED应用产品,国外成熟化的周期需要两年,而在中国的产业配套环境下仅需三个月,这都是我们拥有的优势。 LED产业元年伊始,如果不能把握优势,抓紧时间,我们将不仅仅是输在起跑线上,而是很可能会被各种垄断和竞争打击的很惨。

   

LED的发光原理,还记得吗?    

       LED(Light Emitting Diode),发光二极管,是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的,其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性,即正向导通,反向截止、击穿特性。此外,在一定条件下,它还具有发光特性。在正向电压下,电子由N区注入P区,空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光。

          
  假设发光是在P区中发生的,那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光,或者先被发光中心捕获后,再与空穴复合发光。除了这种发光复合外,还有些电子被非发光中心(这个中心介于导带、介带中间附近)捕获,而后再与空穴复合,每次释放的能量不大,不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大,光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的,所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。
  理论和实践证明,光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关,即
  λ≈1240/Eg(mm)
  式中Eg的单位为电子伏特(eV)。若能产生可见光(波长在380nm紫光~780nm红光),半导体材料的Eg应在3.26~1.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管,但其中蓝光二极管成本、价格很高,使用不普遍。 

LED都藏在了哪?

讯息指示: 由于体积细小,耗电低,容易推动,LED被普遍用作讯息、状态显示,例如:

  • 消费性电子产品的状态指示灯
  • 应急车辆上的发光条
  • 机场和火车站的轻薄型消息显示板,以及用于火车、汽车、电车以及渡轮的终点显示牌
  • 红、黄、绿和蓝光LED可用于铁路建设模型
  • 紧急出囗指示灯
  • 交通灯
  • 汽车转向灯与刹车灯
  • 有机发光二极体(OLED)可用作平板显示器,可显示图象以至视频讯息
  • 液晶电视的动态背光模组

照明: LED在较低光度有较佳效率(省电)的特性,使其适用于部份照明用途:

  • 手电筒
  • 断电时用的紧急照明系统
  • 入门类数码影像设备的补光灯
  • 在光度要求低的道路、隧道、室内照明

用于传送数码讯息:

  • 电视机、录影机等家电的遥控器,使用了红外线发光二极管
  • 短距离光纤通讯
  • 位移探测器,例如:光学鼠标

LED之优越性

     LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源,它有着广泛的用途。 

      难损坏:LED是被完全的封装在环氧树脂里面,它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分,这些特点使得LED可以说是不易损坏的。

  高节能:节能能源无污染即为环保。直流驱动,超低功耗(单管0.03-0.06瓦)电光功率转换接近100%,相同照明效果比传统光源节能80%以上。
  寿命长:LED光源有人称它为长寿灯,意为永不熄灭的灯。固体冷光源,环氧树脂封装,灯体内也没有松动的部分,不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点,使用寿命可达6万到10万小时,比传统光源寿命长10倍以上。
  多变幻:LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理,在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合,即可产生256×256×256=16777216种颜色,形成不同光色的组合变化多端,实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。
  利环保:环保效益更佳,光谱中没有紫外线和红外线,既没有热量,也没有辐射,眩光小,而且废弃物可,没有污染不含汞元素,冷光源,可以安全触摸,属于典型的绿色照明光源。
  高新尖:与传统光源单调的发光效果相比,LED光源是低压微电子产品,成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等,所以亦是数字信息化产品,是半导体光电器件“高新尖”技术,具有在线编程,无限升级,灵活多变的特点。 

LED照明术语,你知道多少?

  • 波长:光的色彩强弱是可以通过数据来描述,这种数据叫波长。能见到的光的波长,范围在380至780nm之间。单位:纳米(nm)
  • 亮度:亮度是指物体明暗的程度,定义是单位面积的发光强度。单位:尼特(nit)
  • 光强:指光源的明亮程度。也即表示光源在一定方向和范围内发出的可见光辐射强弱的物理量。单位:烛光(cd)
  • 光通量:光源发射并被人的眼睛接收的能量之总和即为光通量(Φ)。单位:流明(Lm)
  • 光效:光源发出的光通量除以光源的功率。它是衡量光源节能的重要指标。单位:每瓦流明(Lm/w)。
  • 显色性:光源对物体呈现的程度,也就是颜色的逼真程度。通常叫做"显色指数"。单位:Ra。
  • 色温:光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时,黑体的温度称为该光源的色温。单位:开尔文(k)。
  • 眩光:视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比,所造成的视觉不舒适称为眩光,眩光是影响照明质量的重要因素。
  • 同步性:两个或两个以上LED灯在不规定时间内能正常按程序设定的同步方式运行,同步性是LED灯实现协调变化的基本要求。
  • 防护等级:IP防护等级是将灯具依其防尘、防湿气之特性加以分级,由两个数字所组成,第一个数字代表灯具防尘、防止外物侵人的等级(分0-6级),第二个数字代表灯具防湿气、防水侵人的密封程度(分0-8级),数字越大表示其防护等级越高。

LED显示屏的成长手册

      第一阶段:1990年到1995年,主要是单色和16级双色图文屏。用于显示文字和简单图片,主要用在车站、金融证券、银行、邮局等公共场所,作为公共信息显示工具。
  第二阶段:1995年到1999年,出现了64级、256级灰度的双基色视频屏。视频控制技术、图像处理技术、光纤通信技术等的应用将LED显示屏提升到了一个新的台阶。LED显示屏控制专用大规模集成电路芯片也在此时由国内企业开发出来并得以应用。
  第三阶段:1999年开始,红、纯绿、纯蓝LED管大量涌入中国,同时国内企业进行了深入的研发工作,使用红、绿、蓝三原色LED生产的全彩色显示屏被广泛应用,大量进入体育场馆、会展中心、广场等公共场所,从而将国内的大屏幕带入全彩时代。
  随着LED原材料市场的迅猛发展,表面贴装器件从2001年面世,主要用在室内全彩屏,并且以其亮度高、色彩鲜艳、温度低的特性,可随意调整的点间距,被不同价位需求者所接受,在短短两年多时间内,产品销售额已超过3亿元,表面贴装全彩色LED显示屏应用市场进入新世纪。为了适应2008年奥运会的“瘦身”计划,利亚德开发了表面贴装双基色显示屏,大量用于训练馆和比赛计时计分系统。在奥运场馆全彩屏方面,为紧缩投资,全彩屏大部分采用可拆卸方式,奥运期间可作为实况转播工具,赛事结束后可用于,作为演出、国家政策发布等公共场合应用工具,通过这种方式可尽快收回成本。
  就市场而言,中国加入WTO、北京申奥成功等,成为LED显示屏产业发展的新契机。国内LED显示屏市场保持持续增长,目前在国内市场上,国产LED显示屏的市场占有率近95%。国际上LED显示屏的市场容量预计以每年30%的速度在增长。
  目前,LED显示屏的主要制造厂商集中在日本、北美等地,我国LED制造厂商出口的份额在其中微不足道。据不完全统计,世界上目前至少有150家厂商生产全彩屏,其中产品齐全,规模较大的公司约有30家左右。
   

      中国是有梦的,我们当然想力争上游。说到具体的, 中国人的“抱团”和“拿来”,还可以有更多的发展和延伸。更值得我们思考和讨论的是,我们更多的投入,应该是在掌握核心技术上,还是在充分发挥下游配套优势上?

 

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类别:产业挖掘 |
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