LED照明技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景

LED 照明電路的現(xiàn)況及應(yīng)用前景 . 2 引言 . 3 一、 LED 的概述 . 4 二、 LED 的發(fā)展歷史 . 5 三、 LED 的分類 . 6 1、按發(fā)光管發(fā)光顏色分 . 6 2、按發(fā)光管出光面特征分 . 6 3、按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分 . 6 4、按發(fā)光強度和工作電流分 . 6 四、 LED 的特點 . 7 1、體積小 . 7 2、耗電量低 . 7 3、使用壽命長 . 7 4、高亮度、低熱量 . 7 5、環(huán)保 . 7 6、堅固耐用 . 7 7、多變幻 . 8 8、我國沒有核心技術(shù) . 8 10、 LED 應(yīng)用產(chǎn)品散熱難 . 8 11、 LED 應(yīng)用電源管理 . 8 五、 LED 的發(fā)展現(xiàn)狀 . 10 1、國際大廠引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，利用技術(shù)優(yōu)勢占據(jù)高附加值產(chǎn)品的生產(chǎn) . 10 2、全球產(chǎn)業(yè)格局呈現(xiàn)壟斷局面，主要集中于日本與臺灣地區(qū) . 10 3、我國已成為重要封裝基地，海內(nèi)外企業(yè)紛紛投資搶占國內(nèi)巨大市場 . 10 4、產(chǎn)業(yè)投資繼續(xù)加大，國際知名廠商間合作步伐加快，以占據(jù)有利市場地位 . 11 5、國家及政府高度重視和支持 . 11 6、加大投入超高大 LED 產(chǎn)業(yè) . 12 7、企業(yè)單位的投入 . 12 8、各種相關(guān)專業(yè)交流 . 12 六、 LED 的應(yīng)用前景及市場調(diào)查分析 . 14 1、 LED 顯示屏市場分析 . 14 2、 LED 背光源市場分析 . 14 3、 LED 汽車車燈市場分析 . 14 4、 LED 室內(nèi)燈飾及交通燈市場分析 . 15 5、 LED 景觀照明市場分析 . 15 6、 通用照明市場分析 . 16 七、在各個領(lǐng)域的應(yīng)用 . 19 八、 LED 產(chǎn)業(yè)目前面臨的一些問題 . 21 九、參考文獻 . 22 2 LED 照明電路的現(xiàn)況及應(yīng)用前景 摘要 ： 作為近年來最具有革命性意義的技術(shù)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。 LED 即 Light Emitting Diode（發(fā)光二極管）的縮寫。 即：光線激發(fā)二極管，屬于一種半導(dǎo)體元器件。 主要含義： LED = Light Emitting Diode，發(fā)光二極管，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光；LED = Large Electronic Display。 發(fā)光二極管的核心部分是由 p型半導(dǎo) 體和 n型半導(dǎo)體組成的晶片，在 p型半導(dǎo)體和 n型半導(dǎo)體之間有一個過渡層，稱為 p-n結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的 PN 結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。 PN 結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱 LED。 現(xiàn)在照明光源已逐漸由白熾燈發(fā)展為日光燈，而以后的希望，就將是白光 LED。 LED 技術(shù)可以應(yīng)用在普通照明、背光照明、道路交通、招牌和顯示屏、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、醫(yī)學(xué)以及通信等領(lǐng)域。 LED 可以作為顯示屏，在計算 機控制下，顯示色彩變化萬千的視頻和圖片。 LED 是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體。 關(guān)鍵字： 體積小、耗電量低、使用壽命長、亮度高、熱量低、環(huán)保、耐用 、無毒、可回收 。 3 引言 從 LED 出現(xiàn)以來，人們一直在努力實現(xiàn)固體光源。隨著 LED 制造工藝的不斷進步和新型材料（氮化物晶體和熒光粉）的開發(fā)及應(yīng)用，發(fā)白色光的 LED 固體光源性能不斷完善并進入實用階段。白光 LED 的出現(xiàn)，使高亮度白光 LED 的應(yīng)用領(lǐng)域跨足至高效率照明光源市場成為可能， 如果能在固體照明領(lǐng)域節(jié)省一半的能源，則會對人類的節(jié)約能源作出巨大的貢獻 。因此， LED 節(jié)能照明的技術(shù)的研究具有很大的現(xiàn)實意義。 由于超高亮度及白光 LED 近年來在技術(shù)上不斷有新的突破，而且具有突出的三大優(yōu)點：節(jié)能、環(huán)保、壽命長，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展，已進入特種照明領(lǐng)域，因此世界上主要發(fā)達國家相關(guān)的大集團公司紛紛投入人力、物力研究開發(fā)超高亮度 LED，并制定發(fā)展規(guī)劃，想盡快突破技術(shù)難關(guān)，而進入照明領(lǐng)域。我國超高亮度 LED 產(chǎn)業(yè)同樣受到各級政府和相關(guān)單位的高度重視和大力支持，很多知名大學(xué)、研究機構(gòu)和企業(yè)同樣投入很大力量進行研究、開發(fā)超高亮度 LED，想盡快趕上世界先進水平。在世界超高亮度及白 光 LED 的產(chǎn)業(yè)中占有一席之地。本文將就國內(nèi)超高亮度 LED 產(chǎn)業(yè)的相關(guān)作重點描 4 一、 LED 的概述 我國 LED 產(chǎn)業(yè)從上世紀(jì)七十年代開始，一直緊跟著世界 LED 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展步伐。特別近幾年來，由于國家的重視， 863 光電子項目的投入，大學(xué)、科研機構(gòu)加大研發(fā)力度，各級政府及企業(yè)投入增加，加快發(fā)展速度，到目前為止，已具有一定的規(guī)模，并形成 LED 的產(chǎn)業(yè)鏈。 根據(jù)中國光學(xué)光電子行業(yè)協(xié)會光電器件分會的初步統(tǒng)計與估算，全國從事 LED的企業(yè)、研究機構(gòu)、大學(xué)約 500 家（不含外商投資企業(yè)），其 LED 近年來的產(chǎn)量 、產(chǎn)值、銷售值等可以估計。 據(jù)有關(guān)報導(dǎo)，如果包含小型的 LED 封裝、配套企業(yè)，目前從事 LED 的企業(yè)超過 1000家。 另有報導(dǎo)，國內(nèi)目前包含國外（境外）投資企業(yè)， LED 產(chǎn)量達到年產(chǎn) 500 億只。 目前從事 LED 產(chǎn)業(yè)的直接人員超過 5 萬人，其中技術(shù)人員約 5000 人，目前 LED 產(chǎn)品的品種較全，除了普通的各種 LED 燈、顯示器、數(shù)碼管等之外，還有各種背光源、信號燈、 SMD-LED、白光 LED、功率 LED 以及 LED 特種照明產(chǎn)品等。 LED 產(chǎn)業(yè)的整個產(chǎn)業(yè)鏈配套能力還是較強的。從表 1 和表 2中可看出，近幾年來 我們 LED 無論是產(chǎn)量 或銷售值均有較大的發(fā)展，特別是超高亮度 LED 發(fā)展速度更快，其增長率到達 50%，應(yīng)該說國內(nèi)目前 LED 產(chǎn)業(yè)具有一定的規(guī)模，初步形成從原材料、處延、芯片、封裝、應(yīng)用以及相關(guān)配套件等的整個產(chǎn)業(yè)鏈。 另外，據(jù)有關(guān)報導(dǎo)，如果把直接和間接從事 LED 產(chǎn)業(yè)的人員都計算在內(nèi)約 4050 萬人 5 二、 LED 的發(fā)展歷史 1907年 Henry Joseph Round 第一次在一塊碳化硅里觀察到電致發(fā)光現(xiàn)象。由于其發(fā)出的黃光太暗，不適合實際應(yīng)用；更難處在于碳化硅與電致發(fā)光不能很好的適應(yīng)，研究被摒棄了。 二十年代晚期 Bernhard Gudden 和 Robert Wichard 在德國使用從鋅硫化物與銅中提煉的的黃磷發(fā)光。再一次因發(fā)光暗淡而停止。 1936 年 ,George Destiau 出版了一個關(guān)于硫化鋅粉末發(fā)射光的報告。隨著電流的應(yīng)用和廣泛的認識，最終出現(xiàn)了“電致發(fā)光”這個術(shù)語。二十世紀(jì) 50 年代，英國科學(xué)家在電致發(fā)光的實驗中使用半導(dǎo)體砷化鎵發(fā)明了第一個具有現(xiàn)代意義的LED,并于 60 年代面世。據(jù)說在早期的試驗中， LED 需要放置在液化氮里，更需要進一步的操作與突破以便能高效率的在室溫下工作。 第一 個商用 LED 僅僅只能發(fā)出不可視的紅外光，但迅速應(yīng)用于感應(yīng)與光電領(lǐng)域。 60年代末，在砷化鎵基體上使用磷化物發(fā)明了第一個可見的紅光 LED。磷化鎵的改變使得 LED 更高效、發(fā)出的紅光更亮，甚至產(chǎn)生出橙色的光。 70 年代中期，磷化鎵被使用作為發(fā)光光源，隨后就發(fā)出灰白綠光。 用雙層磷化鎵蕊片（一個紅色另一個是綠色）能夠發(fā)出黃色光。就在此時俄國科學(xué)家利用金剛砂制造出發(fā)出黃光的 LED。盡管它不如歐洲的 LED 高效。但在 70 年代末，它能發(fā)出純綠色的光。 80 年代早期到中期對砷化鎵磷化鋁的使用使得第一代高亮度的 LED 的誕生，先是紅色，接著就是黃色，最后為綠色。到 20 世紀(jì) 90 年代早期，采用銦鋁磷化鎵生產(chǎn)出了桔紅、橙、黃和綠光的 LED。第一個有歷史意義的藍光 LED 也出現(xiàn)在 90 年代早期，再一次利用金鋼砂 早期的半導(dǎo)體光源的障礙物。依當(dāng)今的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)去衡量，它與俄國以前的黃光 LED 一樣光源暗淡。 90 年代中期，出現(xiàn)了超亮度的氮化鎵 LED，隨即又制造出能產(chǎn)生高強度的綠光和藍光銦氮鎵 Led。超亮度藍光蕊片是白光 LED 的核心，在這個發(fā)光蕊片上抹上熒光磷，然后熒光磷通過吸收來自蕊片上的藍色光源再轉(zhuǎn)化為白光。就是利用 這種技術(shù)制造出任何可見顏色的光。今天在 LED 市場上就能看到生產(chǎn)出來的新奇顏色，如淺綠色和粉紅色。 6 三、 LED的分類 1、按發(fā)光管發(fā)光顏色分 按發(fā)光管發(fā)光顏色分，可分成紅色、橙色、綠色（又細分黃綠、標(biāo)準(zhǔn)綠和純綠）、藍光等。另外，有的發(fā)光二極管中包含二種或三種顏色的芯片根據(jù)發(fā)光二極管出光處摻或不摻散射劑、有色還是無色，上述各種顏色的發(fā)光二極管還可分成有色透明、無色透明、有色散射和無色散射四種類型。散射型發(fā)光二極管和達于做指示燈用。 2、按發(fā)光管出光面特征分 按發(fā)光管出光面特征分圓燈、方燈、矩形 、面發(fā)光管、側(cè)向管、表面安裝用微型管等。圓形燈按直徑分為 2mm 、 4.4mm 、 5mm 、 8mm 、 10mm 及20mm 等。國外通常把 3mm 的發(fā)光二極管記作 T-1；把 5mm 的記作 T-1（ 3/4）；把 4.4mm 的記作 T-1（ 1/4）。由半值角大小可以估計圓形發(fā)光強度角分布情況從發(fā)光強度角分布圖來分有三類：（ 1）高指向性。一般為尖頭環(huán)氧封裝，或是帶金屬反射腔封裝，且不加散射劑。半值角為 5 20 或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或與光檢出器聯(lián)用以組成自動檢測系統(tǒng)。（ 2）標(biāo)準(zhǔn)型。通常作指示燈 用，其半值角為 20 45 。 （ 3） 散射型。這是視角較大的指示燈，半值角為 45 90 或更大，散射劑的量較大。 3、按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分 按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分有全環(huán)氧包封、金屬底座環(huán)氧封裝、陶瓷底座環(huán)氧封裝及玻璃封裝等結(jié)構(gòu)。 4、按發(fā)光強度和工作電流分 按發(fā)光強度和工作電流分有普通亮度的 LED（發(fā)光強度 100mcd）；把發(fā)光強度在 10 100mcd 間的叫高亮度發(fā)光二極管。一般 LED的工作電流在十幾 mA至幾十 mA，而低電流 LED 的工作電流在 2mA以下（亮度與普通發(fā)光管相同）。 7 四、 LED 的特點 1、體積小 LED基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹脂里面，所以它非常小，非常輕。 2、耗電量低 LED耗電相當(dāng)?shù)?，直流?qū)動，超低功耗（單管 0.03-0.06瓦），電光功率轉(zhuǎn)換接近 100%。一般來說 LED 的工作電壓是 2-3.6V，工作 電流 是 0.02-0.03A；這就是說，它消耗的電能不超過 0.1W，相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能 80%以上。 3、使用壽命長 有人稱 LED 光源為長壽燈。它為固體冷 光源，環(huán)氧樹脂封裝，燈體內(nèi)也沒有松動的部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、 光衰 等缺點，在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合?，使用壽命可達 6萬到 10萬小時，比傳統(tǒng)光源壽命長 10倍以上。 4、高亮度、低熱量 LED 使用冷發(fā)光技術(shù)，發(fā)熱量比普通照明燈具低很多。 5、環(huán)保 LED是由無毒的材料作成，不像 熒光燈 含水銀會造 成污染，同時 LED 也可以回收再利用。光譜中沒有 紫外線 和 紅外線 ，既沒有熱量，也沒有 輻射 ，眩光小，冷光源，可以安全觸摸，屬于典型的綠色照明光源 6、堅固耐用 LED被完全封裝在環(huán)氧樹脂里面，比燈泡和熒光燈管都堅 固。燈體內(nèi)也沒有松動的部分，使得 LED 不易損壞 8 7、多變幻 LED光源可利用紅、綠、藍 三基色 原理，在計算機技術(shù)控制下使三種顏色具有 256級灰度并任意混合，即可產(chǎn)生 256256256 16777216種顏色，形成不同光色的組合變化多端，實現(xiàn)豐富多彩的動態(tài)變化效果及各種圖像。 8、我國沒有核心技術(shù) LED行業(yè)的上游的絕大部分核心專利被國外的廠商所掌握。目前，我們沒有掌握核心技術(shù)，盡管我們 LED 應(yīng)用產(chǎn)品制造能力在全球占到 50%,份額占到50%,但利潤卻是最低的一環(huán)。 LED 芯片隨工藝、數(shù)量增長采用更大尺寸晶圓片制作工藝，會不斷的降低成本，近年來每年在 20%速度降低， LED芯片價格因數(shù)中，要將光效的提 升也計入價格降低中，同樣的價格購買了更好的產(chǎn)品。 LED照明燈具的成本主要在 LED 芯片，只要芯片價格降下來， LED 的流明單價能降到與現(xiàn)階段的節(jié)能燈相當(dāng)，室內(nèi)照明就自然遍地開花。 LED 芯片還大有降價空間。 10、 LED 應(yīng)用產(chǎn)品散熱難 結(jié)構(gòu)設(shè)計在燈具中大概占 20%,一直以來中國勤勞人民都會定價很低， 20%成本認為很合理，最大的問題是怎樣更有創(chuàng)新，設(shè)計更合理。 散熱成本要維持在 5%,實際散熱設(shè)計很簡單，把住兩個方向：一是， LED 芯片與外散熱器件路徑越短越好，越短你的散熱設(shè)計就越好；二是，散熱阻力，就是要有足夠 的散熱傳到路徑同時也要有足夠的散熱道路 .這部分成本主要在結(jié)構(gòu)，用于散熱成本并不多。 11、 LED 應(yīng)用電源管理 電源是 LED 燈具最薄弱的環(huán)節(jié)，嚴重滯后 LED 燈具發(fā)展，品質(zhì)有待提高?，F(xiàn)在設(shè)計占燈具成本的 20%左右，有些高。隨著技術(shù)發(fā)展電源大概在 5-10%最為合理。 LED成本高，其實是相對目前其他光源來說，作為 20世紀(jì) 90 年代才發(fā)明藍光 LED,從而導(dǎo)致 LED 白光得以實現(xiàn)的 LED 行業(yè)而言，其實現(xiàn)在的成本 9 并不高。尤其是 LED 環(huán)保、節(jié)能、不含汞，而且每季度 LED 燈具的價格都在往下滑，相信一定可以在較短的時間內(nèi)達到 人們能夠接受的水平。 10 五、 LED 的發(fā)展現(xiàn)狀 從全球來看，半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)已形成以美國、亞洲、歐洲三大區(qū)域為主導(dǎo)的三足鼎立的產(chǎn)業(yè)分布與競爭格局。美國 Cree 、 Lumileds ，日本 Nichia 、 Toyoda Gosei ，德國 Osram 等壟斷高端產(chǎn)品市場。隨著市場的快速發(fā)展，美國、日本、歐洲各主要廠商紛紛擴產(chǎn)，加快搶占市場份額。從芯片產(chǎn)能的分布來看，中國臺灣地區(qū)的 InGaAlP 系、 GaN 系芯片產(chǎn)能均為全球第一，目前全球市占率分別為 60%、30%；日 本 GaN 系芯片產(chǎn)能位居全球第二。從封裝企業(yè)的分布來看，主要分布在日本、中國大陸及臺灣等國家和地區(qū)。目前，我國也已將發(fā)展 LED 和光伏產(chǎn)業(yè)提上重要的議事日程，國家近期出臺的電子信息產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃將發(fā)展 LED、太陽能光伏產(chǎn)業(yè)作為主要任務(wù)之一。 1、國際大廠引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，利用技術(shù)優(yōu)勢占據(jù)高附加值產(chǎn)品的生產(chǎn) 日本 Nichia、 ToyodaGosei,美國 Cree、 Lumileds、 GelCore、歐洲 Orsam 等國際廠商代表了 LED 的最高水平，引領(lǐng)著半導(dǎo)體照明產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。日本和美國兩大區(qū)域的企業(yè)利用其在新產(chǎn)品和新 技術(shù)領(lǐng)域中的創(chuàng)新優(yōu)勢，主要從事最高附加價值產(chǎn)品的生產(chǎn)。其中日本幾乎壟斷全球高端藍、綠光 LED 市場，為全球封裝產(chǎn)量第二大、產(chǎn)值第一大的生產(chǎn)地區(qū)。 2、全球產(chǎn)業(yè)格局呈現(xiàn)壟斷局面，主要集中于日本與臺灣地區(qū) 半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)已形成以亞洲、美國、歐洲三大區(qū)域為主導(dǎo)的三足鼎立的產(chǎn)業(yè)分布與競爭格局。全球 LED 產(chǎn)業(yè)主要分布在日本、臺灣兩大地區(qū)，其中日本 2005年的 LED 產(chǎn)值達 28.7億美元，占據(jù)全球 LED 產(chǎn)值近 50%；臺灣（包括臺灣島內(nèi)及大陸分廠生產(chǎn)） LED 產(chǎn)值 2005年達 12億美元，約占全球 LED 產(chǎn)值的 21%列第二。 3、 我國已成為重要封裝基地，海內(nèi)外企業(yè)紛紛投資搶占國內(nèi)巨大市場 自 2003年實行半導(dǎo)體照明工程以來，我國 LED 產(chǎn)業(yè)已進入快速發(fā)展時期，我國下游封裝已實現(xiàn)了大批量生產(chǎn)，正在成為世界重要的中低端 LED 封裝基地。 11 受國內(nèi)下游應(yīng)用產(chǎn)品巨大的制造能力及市場消費的吸引，除積極介入的民營資本外，臺灣地區(qū)、香港、韓國及日本的眾多投資者都已在我國投資，在提高我國的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)國際競爭力同時，也加劇了國內(nèi)市場的搶奪大戰(zhàn)。 4、產(chǎn)業(yè)投資繼續(xù)加大，國際知名廠商間合作步伐加快，以占據(jù)有利市場地位 隨著市場的快速發(fā)展 ，美國、日本、歐洲各主要廠商紛紛擴產(chǎn)加快搶占市場份額。日本 Nichia、 ToyodaGosei,美國 Cree、 Lumileds 等國際著名半導(dǎo)體照明廠商均加大了投資力度。 隨著 LED 產(chǎn)業(yè)分工與競爭的加劇，國際大廠間的參股投資、代加工、代理銷售、專利交互授權(quán)、策略聯(lián)盟等合作步伐正日益加快。如日本住友電工成為美國 Cree在日本的銷售總代理、 Cree 和 Osram 簽署長期供貨協(xié)議，種種跡象表明國際廠商的合作步伐正在加快，以策略聯(lián)盟共同占據(jù)有利市場地位 。 5、國家及政府高度重視和支持 近年來國家相關(guān)部委和部 分地方政府對發(fā)展 LED 產(chǎn)業(yè)有較統(tǒng)一認識，均在制定相關(guān)發(fā)展方案和政策，并給予積極的扶持。 （ 1）首先以科技部牽頭由國家相關(guān)部委一起于 2003 年 6 月份成立“國家半導(dǎo)體照明工程協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組”，具體指導(dǎo)我國 LED 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。并確定上海、廈門、南昌、大連、深圳等五個地區(qū)為半導(dǎo)體照明工程產(chǎn)業(yè)化基地，作為重點實施發(fā)展半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)。“國家半導(dǎo)體照明工程協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室”在積極組織推動照明工程的具體實施。 （ 2）國家發(fā)改委科技部、信息產(chǎn)業(yè)部等相關(guān)政府部門在制定 “ 十一五 ” 規(guī)劃中，均把 LED 產(chǎn)業(yè)發(fā)展列為重點項目，有 關(guān)部門還 *定 LED 產(chǎn)業(yè)發(fā)展的 “ 十一五 ” 規(guī)劃。 （ 3）全國有十幾個省、市地方政府高度重視 LED 照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，分別制定 LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，加大地區(qū)的 LED 產(chǎn)業(yè)投入和扶持。 上述這些舉措，將會為加速發(fā)展我國超高亮度 LED 產(chǎn)業(yè)起了決定性的作用。 12 6、加大投入超高大 LED 產(chǎn)業(yè) 近年來無論是國家、企事業(yè)單位或是私營企業(yè)，為抓住 LED 產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大好機遇，在人力、物力、資金方面均加大投入。 超高亮度 LED 的研究開發(fā)，前幾年通過 863 計劃，不少研究機構(gòu)（大學(xué)）獲得資金的支持，開展了很多實質(zhì)性的研究課題，取得可 喜成果。從 2003 年開始科技部撥出部分創(chuàng)新基金重點扶持部分研究機構(gòu)和企業(yè)發(fā)展超高亮度 LED。信息產(chǎn)業(yè)部也以發(fā)展基金的形式投入，扶持重點研究機構(gòu)和企業(yè)發(fā)展超高亮度 LED 產(chǎn)業(yè)。教育部還有部分研究基金支持部分大學(xué)的 LED 研究課題。國家發(fā)改委制定的發(fā)展規(guī)劃將有更大的支持力度，各地方政府已經(jīng)以各種形式投入不少資金來發(fā)展地方的超高亮度 LED 產(chǎn)業(yè)。 7、企業(yè)單位的投入 近年來企事業(yè)單位首先從人才方面均有較大的投入，很多研究機構(gòu)（大學(xué)）和有實力的企業(yè)招聘不少光電專業(yè)的博士、碩士、本科畢業(yè)生，增大研究開發(fā)隊伍，還有從國外（ 境外）直接引進相關(guān)專業(yè)人士，引進出國留學(xué)的專業(yè)人才。從資金方面也有較大的投入，很多研究單位（大學(xué)）為了深入并擴大研究相關(guān)課題，投入大量資金，購置新的 MOCVD 外延設(shè)備，如中科院半導(dǎo)體所、南昌大學(xué)、廈門大學(xué)等單位。許多有實力的前工序企業(yè)正在加大投資力度，購置新設(shè)備，如廈門三安、深圳方大、大連路美、江西聯(lián)創(chuàng)、山東華光和上海藍光等單位均在購置新的 MOCVD 外延設(shè)備和芯片制造設(shè)備，以增強研發(fā)力度和擴大產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。在后工序封裝方面，如廈門華聯(lián)、佛山國星、江西聯(lián)創(chuàng)、江蘇穩(wěn)潤等單位分別增加投入，購置全自動封裝整套設(shè)備、 SMD 封裝設(shè)備和功率 LED 封裝設(shè)備，不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模。另外還有不少新企業(yè)和私營企業(yè)也投入 LED 產(chǎn)業(yè)并建立新的 LED 企業(yè)，投入后工序封裝的企業(yè)更多。上述這些的投入，無疑將加速推進超高亮度 LED 產(chǎn)業(yè)化進程。 8、各種相關(guān)專業(yè)交流 近年來與 LED 產(chǎn)業(yè)直接有關(guān)的各種專業(yè)會議比往年增加很多，各種相關(guān)信息的交流頻繁。表 4列出近一年來與 LED 直接有關(guān)的全國性大型會議就有 8 個，還有其 13 他一些規(guī)模較小的專業(yè)會議和省、市地區(qū)的專業(yè)會議。 1、 2004 年 9月 17 19 日 南昌 第九屆全國 LED 產(chǎn)業(yè)研討與學(xué)術(shù)交流會 中國光 協(xié)光電器件分會等 2、 2004 年 10 月 13 14日 深圳 半導(dǎo)體照明國際論壇 科技部新材料生產(chǎn)力促進中心等 3、 2004 年 12 月 寧波 海峽兩岸第十一屆照明科技與營銷研討會 中國照明學(xué)會等 4、 2005年 3月 21 23日 上海 國際 LED與半導(dǎo)體照明展覽會 (中國 )2005年 上海光電子行業(yè)協(xié)會等 5、 2005 年 4月 12 15 日 廈門 2005 中國 (廈門 )國際半導(dǎo)體照明論壇 國家半導(dǎo)體照明工程協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室 6、 2005 年 10 月 13 14日 香港 兩岸三地半導(dǎo)體照明論壇 國家半導(dǎo)體照明工程協(xié)調(diào) 領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室等 7、 2005 年 10 月 13 15日 北京 2005 北京國際 LED 半導(dǎo)體照明科技論壇 北京照明學(xué)會等 8、 2005年 11月 23 24日 上海 第二屆超高亮度 LED及半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)論壇 信息產(chǎn)業(yè)部電子產(chǎn)品管理司 上述這些專業(yè)會議均分別由科技部、信息產(chǎn)業(yè)部、省、市地方政府和全國性的專業(yè)學(xué)會或協(xié)會主辦及承辦的，這些會議均是全國性大型的超高亮度 LED 照明學(xué)術(shù)交流、產(chǎn)業(yè)研討、新產(chǎn)品展示會，有幾個是國際性的產(chǎn)業(yè)論壇會。說明政府主管部門、各地方政府、各專業(yè)學(xué)會、協(xié)會都高度重視 LED 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。通過會 議進行學(xué)術(shù)交流、產(chǎn)業(yè)研討、新產(chǎn)品展示等活動。了解國內(nèi)外 LED 照明產(chǎn)業(yè)的最新發(fā)展動態(tài)，對加速發(fā)展我國超高亮度及白光 LED 產(chǎn)業(yè)化進程，起了積極的推動作用。 14 六、 LED 的應(yīng)用前景及市場調(diào)查分析 1、 LED 顯示屏市場分析 LED 顯示屏是 LED 主要應(yīng)用市場， 2006年，中國 LED 顯示屏市場需求額為 40.5億元，比 2005年增長 25.1%。美國市場研究公司 Communications Industry Researchers(CIR)預(yù)測， 5年內(nèi)全球 LED 顯示屏市場將從 2004年的 32億美元，增長至 2008年的 56億美元。 目前 LED 顯示屏已經(jīng)廣泛應(yīng)用到車站、銀行、證券、醫(yī)院。在 LED 需求量上， LED顯示屏僅次于 LED 指示燈名列第二，占到 LED 整體銷量的 23.1%。由于用于顯示屏的 LED 在亮度和壽命上的要求高于 LED 指示燈，平均價格在指示燈 LED 之上，這就導(dǎo)致顯示屏用 LED 市場規(guī)模達到 32.4億元，超過指示燈位居榜首成為 LED 的主要應(yīng)用市場。憑借著獨特優(yōu)勢， LED 顯示屏廣泛應(yīng)用在體育場館、市政廣場、演唱會、車站、機場等場所。 2、 LED 背光源市場分析 LED 早已應(yīng)用在以手機為主的小尺寸液晶面板背 光市場中，手機產(chǎn)量的持續(xù)增長帶動了背光源市場的快速發(fā)展。特別是 2003年彩屏手機的出現(xiàn)更是推動白光 LED市場的快速發(fā)展。 2007年起，筆記本電腦屏、液晶（ LCD）顯示器、液晶電視采用 LED 背光源逐漸普及，這將成為全球 LED 產(chǎn)業(yè)新的發(fā)展動力。 3、 LED 汽車車燈市場分析 LED 燈響應(yīng)時間僅為 20ms，這也是其與傳統(tǒng)鎢燈（響應(yīng)時間 25ms）相比的另一大優(yōu)勢。這種快速的響應(yīng)時間使其入選剎車指示燈的最佳產(chǎn)品，在遇到事故需剎車時，它能夠給駕駛員提供更多的反應(yīng)時間，這相當(dāng)于使時速 60英里的汽車少行駛 24英尺 的距離。 大量數(shù)據(jù)顯示車用 LED 會有一個光明的前景。根據(jù)法蘭克福車展的觀察報告及LED 和汽車制造商的調(diào)查報告， Fox 預(yù)計，到 2013年外部應(yīng)用類 LED 銷售額會與內(nèi) 15 部應(yīng)用類持平，車用 LED 市場總值將超過 12億美元。 Volkswagen 和 DaimlerChrysler也已加入該行業(yè)。 車用 LED 應(yīng)用增多的一個最大因素就是歐洲晝行燈的普及，晝行燈已經(jīng)席卷加拿大、芬蘭、瑞典和美國，成為一股風(fēng)潮。據(jù)報道，晝行燈能顯著降低交通事故的發(fā)生。 面對晝行燈日益增加之勢，歐洲各國正積極制定標(biāo)準(zhǔn)。而 LED 即是晝行燈的最佳選擇，預(yù)計將占有 1億美元的市場份額，這與尾燈應(yīng)用領(lǐng)域收入持平。 LED 作為汽車車燈主要得益于低功耗、長壽命和相應(yīng)速度快的特點。 LED 將逐步實現(xiàn)從汽車內(nèi)部、后部到前部的轉(zhuǎn)移，最終占據(jù)整個汽車車燈市場。憑借著汽車的巨大產(chǎn)能， LED車燈市場面臨著巨大的發(fā)展?jié)摿Α?2005年中國 LED 汽車應(yīng)用市場規(guī)模為 0.29億元，其中汽車車燈市場規(guī)模為 0.21億元。從整個 LED 應(yīng)用市場看，汽車應(yīng)用市場還處于起步導(dǎo)入期，但隨著中國汽車市場的蓬勃發(fā)展， LED 在該領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用是可期的。 4、 LED 室內(nèi)燈飾及交 通燈市場分析 室內(nèi)裝飾燈市場是 LED 的另一新興市場。通過電流的控制， LED 可以實現(xiàn)幾百種甚至上千種顏色的變化。在現(xiàn)階段講究個性化的時代中， LED 顏色多樣化有助于LED 裝飾燈市場的發(fā)展。 LED 已經(jīng)開始做成小型裝飾燈，裝飾幕墻應(yīng)用在酒店、居室中。 2005年室內(nèi)裝飾燈市場規(guī)模達到 1.58億元。隨著白光 LED 及大功率 LED 技術(shù)的日益成熟， LED 在燈飾市場的應(yīng)用前景將更加廣闊。 經(jīng)過多年的替換工作，全國主要城市由傳統(tǒng)交通燈替換為 LED 交通燈的工作已經(jīng)接近尾聲。 LED 交通燈市場在經(jīng)歷了多年的高速成長期后， 2005年市場規(guī)模達到15.2億元。二、三級城市的交通燈建設(shè)及替換工作使了 LED 在交通燈市場的持續(xù)增長成為可能。預(yù)計 2008年 LED 在交通燈市場的規(guī)模將達到近 30億元。 5、 LED 景觀照明市場分析 景觀照明市場主要以街道、廣場等公共場所裝飾照明為主，推動力量主要來自于政府。受到 2008年北京奧運會和 2010年上海世博會的影響，北京、上海等舉辦地 16 加快了景觀照明的步伐，由于 LED 功耗低，在用電量巨大的景觀照明市場中具有很強的市場競爭力。目前， LED 已經(jīng)越來越多地應(yīng)用到景觀照明市場中。 2005年中國景觀照明市場規(guī) 模超過 7億元，在上述兩個主要活動的帶動下，景觀照明市場會在2007年達到 72%的高增長率。 此外，奧運會和世博會的主要作用遠遠不再于自身帶動景觀照明市場的成長，更重要的是其榜樣作用。為了迎接奧運會和世博會的召開，北京、青島、上海等地將建成一批 LED 景觀照明工程，這些工程在裝飾街道的同時還將起到示范作用。其他城市在看到 LED 在景觀照明中的出色表現(xiàn)會減少對于 LED 景觀照明的使用顧慮，加快使用 LED 在景觀照明中的應(yīng)用。 LED 將會從一級城市快速向二級、三級城市擴展。 6、 通用照明市場分析 LED 作為一 種新型的照明技術(shù)，其應(yīng)用前景舉世矚目，尤其是高亮度 LED 更被譽為 21世紀(jì)最有價值的光源，必將引起照明領(lǐng)域一場新的革命。自從白光 LED 出現(xiàn)，無論是發(fā)光原理還是功能等方面都具有其它傳統(tǒng)光源無法匹敵的優(yōu)勢，因此， LED照明已成為 21世紀(jì)居室照明領(lǐng)域的一種趨勢， LED 將取代傳統(tǒng)白熾燈和日光燈，傳統(tǒng)照明燈具已面臨嚴峻挑戰(zhàn)。 對于進入通用照明市場而言，功率白光 LED 除面臨著諸如發(fā)光效率低、散熱不好、成本過高等問題外，還將面臨到光學(xué)、機構(gòu)與電控等的整合以及 LED 照明產(chǎn)品通用標(biāo)準(zhǔn)的制訂。但這些問題，已得到逐步解決， 這為 LED 進入通用照明市場奠定了基礎(chǔ)，賽迪顧問預(yù)計 LED 進入通用照明市場已成必然之勢。 我國已成為世界第一大照明電器生產(chǎn)國和出口國， 2006年中國照明行業(yè)產(chǎn)值約1600億元。全國現(xiàn)有照明電器生產(chǎn)企業(yè) 6000家，燈飾、燈具生產(chǎn)企業(yè)約 4000家，預(yù)計未來 5年內(nèi)約有 30的企業(yè)將涉足 LED 照明產(chǎn)品的生產(chǎn)，這必將導(dǎo)致 LED 需求量的大幅提升。 17 六 -圖一 我國在 LED 照明領(lǐng)域不甘落后，我國出臺多項政策，積極推動 LED 照明市場的發(fā)展， 預(yù)計 2010年將達到 216.61億人民幣，明年增幅達到 35.8%。 六 -圖二 18 六 -圖三 六 -圖四 19 七、在各個領(lǐng)域的應(yīng)用 (1) 顯示屏、交通訊號、廣告業(yè)多媒體、城市亮化顯示光源的應(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，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，全國有 100 多個單位在開發(fā)生產(chǎn)。交通信號燈主要用超高亮度紅、綠、黃色 LED, 因為采用 LED 信號 燈既節(jié)能，可靠性又高，所以在全國范圍內(nèi)，交通信號燈正在逐步更新?lián)Q代，而且推廣速度快，市場需求量很大，是個很好的市場機會。 (2) 汽車工業(yè)上的應(yīng)用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)燈以及頭燈等。汽車用白熾燈不耐震動撞擊、易損壞、壽命短，需要經(jīng)常更換。 1987年，我國開始在汽車上安裝高位剎車燈。由于 LED響應(yīng)速度快 , 可以及早提醒司機剎車，減少汽車追尾事故，在發(fā)達國家，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年三種顏色 的 LED燈推出的 LED 汽車尾燈模組可以隨意組合成各種汽車尾燈。此外，在汽車儀表板及其他各種照明部分的光源，都可用超高亮度發(fā)光燈來擔(dān)當(dāng)，所以均在逐步采用 LED 顯示。我國汽車工業(yè)正處于大發(fā)展時期，是推廣超高亮度 LED 的極好時機。近幾年內(nèi)會形成年產(chǎn)10億元的產(chǎn)值， 5 年內(nèi)會形成每年 30 億元的產(chǎn)值。 (3) LED 背光源以高效側(cè)發(fā)光的背光源最為引人注目， LED 作為 LCD 背光源應(yīng)用，具有壽命長、發(fā)光效率高、無干擾和性價比高等特點， 已廣泛應(yīng)用于電子手表、手機、 BP 機、電子計算器和刷卡機上，隨著便攜電子 產(chǎn)品日趨小型化， LED 背光源更具優(yōu)勢，因此背光源制作技術(shù)將向更薄型、低功耗和均勻一致方面發(fā)展。 LED 是手機關(guān)鍵器件，一部普通手機或小靈通約需使用 10 只 LED 器件，而一部彩屏和帶有照相功能的手機則需要使用約 20 只 LED 器件?，F(xiàn)階段手機背光源用量非常大，一年要用 35 億只 LED 芯片。目前我國手機生產(chǎn)量很大，而且大部分 LED 背光源還是進口的，對于國產(chǎn) LED 產(chǎn)品來說，這是個極好的市場機會。 (4)LED 照明光源早期的產(chǎn)品發(fā)光效率低，光強一般只能達到幾個到幾十個mcd，適用在室內(nèi)場合，在家電 、儀器儀表、通訊設(shè)備、微機及玩具等方面應(yīng) 20 用。目前直接目標(biāo)是 LED 光源替代白熾燈和熒光燈，這種替代趨勢已從局部應(yīng)用領(lǐng)域開始發(fā)展。日本為節(jié)約能源，正在計劃替代白熾燈的發(fā)光二極管項目( 稱為 照亮日本 ) ，頭五年的預(yù)算為 50 億日元，如果 LED 替代半數(shù)的白熾燈和熒光燈，每年可節(jié)約相當(dāng)于 60 億升原油的能源 , 相當(dāng)于五個 1.35 106kW 核電站的發(fā)電量，并可減少二氧化碳和其它溫室氣體的產(chǎn)生，改善人們生活居住的環(huán)境。我國也于 2004 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 4 (5) 其它應(yīng)用 例如一種受到兒童歡迎的閃光鞋，走路時內(nèi)置的 LED 會閃爍發(fā)光，僅溫州地區(qū)一年要用 5 億只發(fā)光二極管；利用發(fā)光二極管作為電動牙刷的電量指示燈，據(jù)國內(nèi)正在投產(chǎn)的制造商介紹 , 該公司已有少量保健牙刷上市，預(yù)計批量生產(chǎn)時每年需要 3 億只發(fā)光燈；正在流行的 LED 圣誕燈，由于造型新穎、色彩豐富、不易碎破以及低壓使用的安全性，近期在 香港 等東南亞地區(qū)銷勢強勁，受到人們普遍的歡迎，正在威脅和替代現(xiàn)有電泡的 圣誕 市場 。 21 八、 LE