光電21發(fā)光二極管

第2章電光信息轉(zhuǎn)換將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的器件稱為電光轉(zhuǎn)換器件。本章主要介紹發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光器、液晶顯示器、陰極射線管及等離子顯示板。第2章電光信息轉(zhuǎn)換

★2.1發(fā)光二極管

★

2.2半導(dǎo)體激光器

★

2.3液晶顯示器

★

2.4陰極射線管

★

2.5等離子顯示§2.1發(fā)光二極管§2.1.1半導(dǎo)體光源的物理基礎(chǔ)§2.1.2發(fā)光二極管的工作原理、結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)§2.1.3LED的特性§2.1.4LED的特點(diǎn)及應(yīng)用2.1.1半導(dǎo)體光源的物理基礎(chǔ)在物質(zhì)的原子中，存在許多能級(jí)，最低能級(jí)E1稱為基態(tài)，能量比基態(tài)大的能級(jí)Ei(i=2,3,4…)稱為激發(fā)態(tài)。電子在低能級(jí)與高能級(jí)之間可以有3種躍遷，下面以E1與E2能級(jí)為例進(jìn)行介紹。（1）受激吸收E2E1hvE2E1hvE2E1hvhvhv（2）自發(fā)輻射（3）受激輻射

設(shè)在單位物質(zhì)內(nèi)，處于低能級(jí)E1和處于高能級(jí)E2的原子數(shù)分別為N1和N2。當(dāng)系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)時(shí)，原子分布遵循玻耳茲曼統(tǒng)計(jì)分布

式中，，為玻耳茲曼常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度。

（2.1.1-1）在熱平衡狀態(tài)下，總是有N1>

N2。受激吸收速率大于受激輻射速率。當(dāng)光通過這種物質(zhì)時(shí)，光強(qiáng)按指數(shù)衰減，這種物質(zhì)稱為吸收物質(zhì)。如果N2>

N1，即受激輻射速率大于受激吸收速率，當(dāng)光通過這種物質(zhì)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生放大作用，這種物質(zhì)稱為增益介質(zhì)（或激活介質(zhì)）。半導(dǎo)體是由大量原子有序排列構(gòu)成的共價(jià)晶體。導(dǎo)帶價(jià)帶ECEVEFEg導(dǎo)帶價(jià)帶ECEVEFEg(a)本征半導(dǎo)體(b)N型半導(dǎo)體(c)P型半導(dǎo)體圖2.1.1-2半導(dǎo)體的能帶和電子分布

根據(jù)量子統(tǒng)計(jì)理論，在熱平衡狀態(tài)下，能量為E的能級(jí)被電子占據(jù)的概率為費(fèi)米-狄拉克分布稱為費(fèi)米能級(jí)，用來描述半導(dǎo)體中各能級(jí)被電子占據(jù)的狀態(tài)。（2.1.1-2）費(fèi)米能級(jí)是反映電子在能帶中填充能級(jí)水平高低的一個(gè)參數(shù)。N型半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)靠近導(dǎo)帶，過高摻雜會(huì)進(jìn)入導(dǎo)帶。P型半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)靠近價(jià)帶，過高摻雜會(huì)進(jìn)入價(jià)帶。在本征半導(dǎo)體中摻入施主雜質(zhì)，稱為N型半導(dǎo)體。在本征半導(dǎo)體中摻入受主雜質(zhì)，稱為P型半導(dǎo)體。在P型和N型半導(dǎo)體組成的PN結(jié)界面上，由于存在多數(shù)載流子（電子或空穴）的梯度，因而產(chǎn)生擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，形成內(nèi)部電場(chǎng)，如圖2.1.1-3所示。電子擴(kuò)散漂移空穴內(nèi)建電場(chǎng)空間電荷區(qū)PN圖2.1.1-3PN結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的形成及載流子的運(yùn)動(dòng)PN結(jié)加正向電壓時(shí)導(dǎo)通：耗盡層變窄，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加劇，由于外電源的作用，形成擴(kuò)散電流，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。在擴(kuò)散過程中，導(dǎo)帶的電子可以躍遷到價(jià)帶與空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射光?！?.1.2發(fā)光二極管的工作原理、結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)一、工作原理發(fā)光二極管（LightEmittingDiode，LED），是利用正向偏置的PN結(jié)中電子與空穴的輻射復(fù)合發(fā)光的，是自發(fā)輻射發(fā)光，不需要較高的注入電流產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，也不需要光學(xué)諧振腔，發(fā)射的是非相干光。圖2.1.2-1雙異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖P-AlxGa1-xAsN-AlyGa1-yAsP-GaAs光輸出但要獲得強(qiáng)激光，需要獲得粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。如何獲得？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)。進(jìn)入對(duì)方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光，如圖所示。假設(shè)發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價(jià)帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外，還有些電子被非發(fā)光中心（這個(gè)中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復(fù)合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。發(fā)光的復(fù)合量相對(duì)于非發(fā)光復(fù)合量的比例越大，光量子效率越高。由于復(fù)合是在少子擴(kuò)散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，所在光僅在靠近PN結(jié)面數(shù)mm以內(nèi)產(chǎn)生。理論和實(shí)踐證明，光的峰值波長(zhǎng)λ與發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體材料禁帶寬度Eg有關(guān)，即λ≈1240/Eg（mm），式中Eg的單位為電子伏特（eV）。若能產(chǎn)生可見光（波長(zhǎng)在380nm紫光～780nm紅光），半導(dǎo)體材料的Eg應(yīng)在3.26～1.63eV之間?，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(jià)格較高，使用不太普遍。二、基本結(jié)構(gòu)1、面發(fā)光二極管圖2.1.2-2面發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖光纖圓形蝕刻孔接合材料金屬化層限制層SiO2絕緣層金屬化層熱沉有源區(qū)圓形金屬觸點(diǎn)襯底雙異質(zhì)結(jié)層SiO2絕緣層

有源發(fā)光區(qū)光束的水平、垂直發(fā)散角均為120度，因此與光纖的直接耦合效率很低，僅有4％。2、

邊發(fā)光二極管金屬化層(用于電接觸)SiO2絕緣層雙異質(zhì)結(jié)熱沉襯底導(dǎo)光層金屬化層(用于電接觸)條形接觸(確定有源區(qū))有源區(qū)

它的核心結(jié)構(gòu)是有源層兩邊有導(dǎo)光層（限制層），構(gòu)成了以有源層為纖芯的光波導(dǎo)，有源層產(chǎn)生的光波從其端面射出，發(fā)散角小。有利于發(fā)光功率有效地耦合入光纖。如何限制？圖2.1.2-3邊發(fā)光型LED的結(jié)構(gòu)示意圖三、驅(qū)動(dòng)電路輸出光功率被電信號(hào)所調(diào)制——數(shù)字、模擬。圖2.1.2-4LED驅(qū)動(dòng)電路+5VLEDReRb2Rb1Vin四、符號(hào)及外形LED外形可分為圓形、方形、矩形、三角形和組合形等多種塑封LED按管體顏色又分為紅色、琥珀色、黃色、橙色、淺藍(lán)色、綠色、黑色、白色、透明無色等多種§2.1.3LED的特性一、光譜特性1300波長(zhǎng)/nmΔλ=70nm相對(duì)光強(qiáng)圖2.1.3-1LED光譜發(fā)光二極管發(fā)射的是自發(fā)輻射光，沒有諧振腔對(duì)波長(zhǎng)的選擇，譜線較寬，如圖2.1.3-1所示。二、

光束的空間分布在垂直于發(fā)光平面上，面發(fā)光LED輻射圖呈朗伯分布，即，半功率點(diǎn)輻射角。邊發(fā)光型LED，。三、

輸出光功率特性

LED實(shí)際輸出的光子數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于有源區(qū)產(chǎn)生的光子數(shù)，一般外微分量子效率（單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光子數(shù)與注入的電子－空穴對(duì)數(shù)的比值）小于10%。發(fā)光二極管的輸出光功率特性如圖2.1.3-2所示。驅(qū)動(dòng)電流較小時(shí)，P-I曲線的線性較好；電流過大時(shí)，由于PN結(jié)發(fā)熱產(chǎn)生飽和現(xiàn)象，使P-I曲線的斜率減小。0200400電流I/mA發(fā)射光功率P/mW

面發(fā)光

邊發(fā)光151050圖2.1.3-2LED的P-I曲線§2.1.4LED的特點(diǎn)及應(yīng)用一、特點(diǎn)1、高效節(jié)能：一千小時(shí)僅耗幾度電（普通60W白熾燈十七小時(shí)耗1度電，普通10W節(jié)能燈一百小時(shí)耗1度電）；

2、超長(zhǎng)壽命：半導(dǎo)體芯片發(fā)光，無燈絲，無玻璃泡，不怕震動(dòng)，不易破碎，使用壽命可達(dá)五萬小時(shí)（普通白熾燈使用壽命僅有一千小時(shí)，普通節(jié)能燈使用壽命也只有八千小時(shí)）；3、光線健康：光線中不含紫外線和紅外線，不產(chǎn)生輻射（普通燈光線中含有紫外線和紅外線）；4、綠色環(huán)保：不含汞和氙等有害元素，利于回收和，而且不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾（普通燈管中含有汞和鉛等元素，節(jié)能燈中的電子鎮(zhèn)流器會(huì)產(chǎn)生電磁干擾）；5、保護(hù)視力：直流驅(qū)動(dòng)，無頻閃（普通燈都是交流驅(qū)動(dòng)，必然產(chǎn)生頻閃）；6、光效率高：發(fā)熱小，90%的電能轉(zhuǎn)化為可見光（普通白熾燈80%的電能轉(zhuǎn)化為熱能，僅有20%電能轉(zhuǎn)化為光能）；7、安全系數(shù)高：所需電壓、電流較小，發(fā)熱較小，不產(chǎn)生安全隱患，可用于礦場(chǎng)等危險(xiǎn)場(chǎng)所；8、市場(chǎng)潛力大：低壓、直流供電，電池、太陽能供電，于邊遠(yuǎn)山區(qū)及野外照明等缺電、少電場(chǎng)所。二、

應(yīng)用1、

指示燈、信號(hào)燈2、數(shù)字顯示用顯示器利用LED進(jìn)行數(shù)字顯示，有點(diǎn)矩陣型和字段型兩種方式。圖2.1.4-1點(diǎn)矩陣型數(shù)字顯示圖2.1.4-2字段型數(shù)字顯示樹脂反射框引線框架LED芯片擴(kuò)散片3、平面顯示器

LED用于平面顯示，其優(yōu)點(diǎn)是：LED為固體元件，可靠性高，可以制作對(duì)于CRT及LCD來說不容易做出的大型顯示器。4、光源

LED除用做顯示器件外，還可用做各種裝置、系統(tǒng)的光源。如電視機(jī)遙控器的光源、通用照明、景觀照明、特殊照明等。附：LED的應(yīng)用電路舉例由于發(fā)光二極管的顏色、尺寸、形狀、發(fā)光強(qiáng)度及透明情況等不同，所以使用發(fā)光二極管時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行恰當(dāng)選擇。由于發(fā)光二極管具有最大正向電流IFm、最大反向電壓URm的限制，使用時(shí)，應(yīng)保證不超過此值。為安全起見，實(shí)際電流IF應(yīng)在0.6IFm以下；應(yīng)讓可能出現(xiàn)的反向電壓UR<0.6URm。LED被廣泛用于種電子儀器和電子設(shè)備中，可作為電源指示燈、電平指示或微光源之用。紅外發(fā)光管常被用于電視機(jī)、錄像機(jī)等的遙控器中。利用高亮度或超高亮度發(fā)光二極管制作微型手電直流電源、整流電源及交流電源指示電路單LED電平指示電路單LED可充作低壓穩(wěn)壓管用

電平表

普通發(fā)光二極管的檢測(cè)（1）用萬用表檢測(cè)利用具有×10kΩ擋的指針式萬用表可以大致判斷發(fā)光二極管的好壞。正常時(shí)，二極管正向電阻阻值為幾十至200kΩ，反向電阻的值為∝。如果正向電阻值為0或?yàn)椤?，反向電阻值很小或?yàn)?，則易損壞。這種檢測(cè)方法，不能實(shí)地看到發(fā)光管的發(fā)光情況，因?yàn)椤?0kΩ擋不能向LED提供較大正向電流。如果有兩塊指針萬用表（最好同型號(hào)）可以較好地檢查發(fā)光二極管的發(fā)光情況。用一根導(dǎo)線將其中一塊萬用表的“+”接線柱與另一塊表的“-”接線柱連接。余下的“-”筆接被測(cè)發(fā)光管的正極（P區(qū)），余下的“+”筆接被測(cè)發(fā)光管的負(fù)極（N區(qū)）。兩塊萬用表均置×10Ω擋。正常情況下，接通后就能正常發(fā)光。若亮度很低，甚至不發(fā)光，可將兩塊萬用表均撥至×1Ω若，若仍很暗，甚至不發(fā)光，則說明該發(fā)光二極管性能不良或損壞。應(yīng)注意，不能一開始測(cè)量就將兩塊萬用表置于×1Ω，以免電流過大，損壞發(fā)光二極管。（2）外接電源測(cè)量用3V穩(wěn)壓源或兩節(jié)串聯(lián)的干電池及萬用表（指針式或數(shù)字式皆可）可以較準(zhǔn)確測(cè)量發(fā)光二極管的光、電特性。為此可按下圖所示連接電路即可。如果測(cè)得UF在1.4～3V之間，且發(fā)光亮度正常，可以說明發(fā)光正常。如果測(cè)得UF=0或UF≈3V，且不發(fā)光，說明發(fā)光管已壞。UF=IFR量程3VIF隨著全球LED市場(chǎng)需求的進(jìn)一步加大，未來我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨巨大機(jī)遇。然而，目前LED核心技術(shù)和專利基本被國(guó)外壟斷，國(guó)內(nèi)企業(yè)在“快樂”中“痛苦”前行……附：現(xiàn)階段中國(guó)LED產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀與展望

2008年，北京奧運(yùn)會(huì)開幕式上，神奇的“畫卷”彩屏出自中國(guó)金立翔科技有限公司；

2009年，國(guó)慶60周年閱兵式，天安門廣場(chǎng)上的巨幅彩屏出自中國(guó)利亞德電子科技有限公司；

2010年，上海世博會(huì)開幕式上，1萬平米的半導(dǎo)體發(fā)光二極管大屏幕出自中國(guó)銳拓顯示技術(shù)有限公司

……在這一個(gè)個(gè)看似風(fēng)光無限的企業(yè)背后，隱藏著中國(guó)LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的巨大隱患。目前，全球LED領(lǐng)域的技術(shù)和專利，一半以上被美、日、德等發(fā)達(dá)國(guó)家的少數(shù)大公司所占有。這些專利多為核心技術(shù)專利，國(guó)內(nèi)企業(yè)尤其是中小企業(yè)很難尋找到突破口。此外，這些國(guó)外企業(yè)已在全球，尤其是中國(guó)，精心部署了專利網(wǎng)，猶如頭懸一柄達(dá)摩克利斯之劍。我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)要想取得長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，必須突破這些專利的層層包圍。

LED產(chǎn)業(yè)鏈大致可分為五部分：①原材料；②LED上游產(chǎn)業(yè)；③LED中游產(chǎn)業(yè)；④LED下游產(chǎn)業(yè)；⑤測(cè)試儀器和生產(chǎn)設(shè)備。

LED產(chǎn)業(yè)鏈中，LED外延片跟LED芯片（上游）大概占行業(yè)70%的利潤(rùn)，LED封裝（中游）大概10%~20%，LED應(yīng)用（下游）大概10%~20%。現(xiàn)狀：發(fā)展迅速，但企業(yè)規(guī)模偏小，產(chǎn)業(yè)鏈不完整

2009年中國(guó)大陸LED產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)達(dá)到827億元，2010年達(dá)到1200億元，增幅達(dá)45%。預(yù)計(jì)到2015年，大陸LED產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)6000億人民幣，LED照明將占有20%的照明市場(chǎng)（照明用電將超過5000億千瓦時(shí)），每年將節(jié)約用電1000億千瓦時(shí)，超過目前三峽水電站的年發(fā)電量，通過節(jié)電可減少污染物排放1億噸LED發(fā)光材料和器件的原材料包括襯底材料砷化鎵單晶、氮化鋁單晶等。它們大部分是III—V族化合物半導(dǎo)體單晶，生產(chǎn)工藝比較成熟，其他材料還有金屬高純鎵。原材料的純度一般都要在6N以上。LED上游產(chǎn)業(yè)主要是指LED發(fā)光材料外延制造和芯片制造。由于外延工藝的高度發(fā)展，器件的主要結(jié)構(gòu)如發(fā)光層、限制層、緩沖層、反射層等均已在外延工序中完成，芯片制造主要是做正、負(fù)電極和完成分割檢測(cè)。LED中游產(chǎn)業(yè)是指LED器件封裝產(chǎn)業(yè)。在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，LED封裝產(chǎn)業(yè)與其他半導(dǎo)體器件封裝產(chǎn)業(yè)不同，它可以根據(jù)用于現(xiàn)實(shí)、照明、通信等不同場(chǎng)合，封裝出不同顏色、不同形狀的品種繁多的LED發(fā)光器件。LED下游產(chǎn)業(yè)：指應(yīng)用LED顯示或照明器件后形成的產(chǎn)業(yè)。其中主要的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)有LED顯示屏、LED交通信號(hào)燈、太陽能電池LED航標(biāo)燈、液晶背光源、LED車燈、LED景觀燈飾、LED特殊照明等。LED測(cè)試儀器主要有：外延材料方面的射線雙晶衍射儀、熒光譜儀、盧瑟福背散射溝道譜儀等芯片、器件測(cè)試儀器方面的LED光電特性測(cè)試儀、光譜分析儀等。主要的測(cè)試參數(shù)有正反向電壓、電流特性、法向光強(qiáng)、光強(qiáng)分布、光通量、峰值波長(zhǎng)、主波長(zhǎng)、色坐標(biāo)、顯色指數(shù)等。LED生產(chǎn)設(shè)備：包括了MOCVD（Metal-organicChemicalVaporDeposition，金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀）設(shè)備、液相外鍍爐、光刻機(jī)、劃片機(jī)、全自動(dòng)固晶機(jī)、金絲球焊機(jī)、硅鋁絲超聲壓焊機(jī)、灌膠機(jī)、真空烘箱、芯片計(jì)數(shù)儀、芯片檢測(cè)儀、倒膜機(jī)、光色點(diǎn)全自動(dòng)分選機(jī)等。

LED上游產(chǎn)業(yè)是技術(shù)資本密集型產(chǎn)業(yè)，投資強(qiáng)度大，工藝控制技術(shù)難度大，吸納就業(yè)人員少。目前，我國(guó)上游產(chǎn)業(yè)參與單位有60多家，主要有中科院半導(dǎo)體所、中科院物理所、石家莊第十三電子研究所、清華大學(xué)、北京大學(xué)、南昌大學(xué)、深圳大學(xué)、廈門三安、南昌欣磊、江西聯(lián)創(chuàng)、深圳方大、上海藍(lán)寶、大連路明、河北立德、山東華光等，但與國(guó)際先進(jìn)水平比較，技術(shù)差距大（以GaN基LED的發(fā)光效率為例，比較結(jié)果見表（1）；因此能滿足市場(chǎng)需要且規(guī)?；a(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)綠芯片和四元芯片主要從美國(guó)Cree、Bridgelux、HP等公司進(jìn)口，中檔藍(lán)綠芯片和四元芯片主要從美國(guó)UOE，臺(tái)灣晶元、國(guó)聯(lián)公司，以及韓國(guó)公司進(jìn)口。

表（1）我國(guó)GaN基LED發(fā)光效率與國(guó)際水平比較顏色波長(zhǎng)（nm）發(fā)光效率（lm/w）(中國(guó)大陸)發(fā)光效率（lm/w）

（國(guó)際水平）綠色50538蘭色465515紫外390421白光40100中游封裝產(chǎn)業(yè)從上個(gè)世紀(jì)六七十年代開始發(fā)展，傳統(tǒng)引線型LED封裝技術(shù)已相對(duì)成熟，但新型LED包括ChipLED、TopLED、PowerLED的封裝剛剛起步，仍面臨一些設(shè)備和技術(shù)問題需要克服。不同封裝結(jié)構(gòu)、不同折射率的封裝材料條及光在封裝材料中的光程、光線在反射杯壁的反射次數(shù)和熒光粉對(duì)光子的散射等封裝技術(shù)對(duì)提高光提取效率有顯著的影響，而封裝中的散熱技術(shù)處理對(duì)LED的發(fā)光效率和壽命起決定性作用，封裝角度的選擇對(duì)LED的光度關(guān)系也非常重大。由此可見，一個(gè)LED的綜合質(zhì)量是由芯片質(zhì)量和封裝質(zhì)量所決定的，二者各占50%的比重。因此，中游的封裝技術(shù)在整個(gè)LED產(chǎn)業(yè)中占據(jù)重要地位。目前我國(guó)中游企業(yè)有1000多家，在技術(shù)上和國(guó)外差距不大，但規(guī)模與國(guó)外大公司比，差距較大。

下游半導(dǎo)體照明光源與燈具制造業(yè)是新興行業(yè)，九十年代末國(guó)內(nèi)開始把發(fā)光二極管用作室內(nèi)外裝飾照明光源。近幾年，隨著GaN基LED材料技術(shù)快速發(fā)展，藍(lán)光白光得以實(shí)現(xiàn)，亮度大幅度提高，LED用于亮化和照明得以變成現(xiàn)實(shí)。相對(duì)于上游和中游，半導(dǎo)體照明光源與燈具制造業(yè)是勞動(dòng)技術(shù)密集型行業(yè)，進(jìn)入壁壘小，同時(shí)，市場(chǎng)需求增長(zhǎng)快，從而吸引了一批封裝企業(yè)、傳統(tǒng)電光源企業(yè)以及其他行業(yè)的企業(yè)進(jìn)入半導(dǎo)體照明光源與燈具制造業(yè)。目前我國(guó)涉足下游的企業(yè)有3000多家，產(chǎn)品主要有草坪燈、地埋燈、輪廓燈、射燈、景觀燈、車用燈等，還有LED和太陽能結(jié)合，衍生出一大類產(chǎn)品。但總體上我國(guó)LED下游產(chǎn)業(yè)目前還處于發(fā)展初期，產(chǎn)品五花八門，缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有待進(jìn)一步完善LED和控制技術(shù)、電源技術(shù)、太陽能等技術(shù)的結(jié)合。

表（2）是我國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)優(yōu)劣勢(shì)的具體比較。從表中可以看出，我國(guó)發(fā)展半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)必須認(rèn)清產(chǎn)業(yè)狀況，不斷培育優(yōu)勢(shì)，化解劣勢(shì)，把發(fā)展的重心放到應(yīng)用技術(shù)產(chǎn)品及開發(fā)創(chuàng)新能力走在全球前列，產(chǎn)業(yè)配套的能力較強(qiáng)，且市場(chǎng)潛力巨大的中下游產(chǎn)業(yè)。表（2）我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)上中下游優(yōu)劣勢(shì)比較

產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)上游1.有一定的技術(shù)積累2.各類資金有積極性進(jìn)入1.缺乏對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和工藝技術(shù)的掌握2.企業(yè)規(guī)模小，缺乏產(chǎn)業(yè)化人才；3.與國(guó)際先進(jìn)水平相比有較大差距。中游1.技術(shù)相對(duì)成熟；2.擁有產(chǎn)業(yè)化人才；3.國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)巨大。1.企業(yè)規(guī)模不夠，創(chuàng)新能力不強(qiáng)；2.高檔芯片、封裝輔料國(guó)內(nèi)不配套。下游1.應(yīng)用技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新能力走在全球前列；2.與產(chǎn)業(yè)配套的能力強(qiáng)3.市場(chǎng)已啟動(dòng)且潛力巨大1.缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；2.缺乏定型的主導(dǎo)產(chǎn)品，低水平重復(fù)與競(jìng)爭(zhēng)。癥結(jié)：缺乏核心專利，產(chǎn)學(xué)研合作松散

來自日、美、歐的五大國(guó)際廠商代表了當(dāng)今LED的最高水平，對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重大影響。這種影響不僅體現(xiàn)在產(chǎn)品和收入上，更重要的是對(duì)技術(shù)的壟斷，50%以上的核心專利都掌握在這五大廠商手中。截至2008年底，全球已有22個(gè)國(guó)家和地區(qū)在我國(guó)申請(qǐng)了專利，排名前五位的國(guó)家分別是日本、韓國(guó)、美國(guó)、德國(guó)和荷蘭。其中，其中，日本以1306件專利申請(qǐng)的數(shù)量遙遙領(lǐng)先，占申請(qǐng)總量的24%，其余四國(guó)分別占申請(qǐng)總量的分別占申請(qǐng)總量的7%、5%、4%、和3%。據(jù)調(diào)查，截至2008年底，中國(guó)的LED相關(guān)專利申請(qǐng)共2.6071萬件，其中處于中游和下游的專利接近50%。盡管我國(guó)在電極、微結(jié)構(gòu)、反射層、襯底剝離/健合等方面具有一定優(yōu)勢(shì)，但大多屬于外圍專利，發(fā)明專利只占60%，且通過《專利合作條約》（PCT）途徑提交的國(guó)際專利申請(qǐng)和向國(guó)外申請(qǐng)的專利不多。另外，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合比較松散也是制約LED發(fā)展的主要因素。我國(guó)的LED專利有很大一部分集中在科研院所，例如，在外延領(lǐng)域，專利擁有量排前三名的分別是中科院半導(dǎo)體所、中科院物理所和北京工業(yè)大學(xué)；在芯片領(lǐng)域，排前三位的分別是中科院半導(dǎo)體所、北京工業(yè)大學(xué)和北京大學(xué)。與科研院校相比，國(guó)內(nèi)企業(yè)申請(qǐng)的實(shí)用新型專利較多。對(duì)策：加強(qiáng)自主研發(fā)，重視專利的重要作用北京奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)等重大賽事活動(dòng)對(duì)LED照明的集中展示讓人們對(duì)其有了全新的認(rèn)識(shí)，有力推動(dòng)了中國(guó)LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)而言，加強(qiáng)自主研發(fā)、壯大規(guī)模、提高產(chǎn)品質(zhì)量與技術(shù)水平是現(xiàn)階段的首要任務(wù)。《半導(dǎo)體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展意見》發(fā)改環(huán)資[2009]2441號(hào)由國(guó)家發(fā)展改革委、科技部、工業(yè)和信息化部、財(cái)政部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、國(guó)家質(zhì)檢總局六部委聯(lián)合下發(fā)?！兑庖姟分赋鏊拇髥栴}專利和核心技術(shù)缺乏產(chǎn)業(yè)整體水平較低標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)體系尚未建立低水平盲目投資現(xiàn)象嚴(yán)重提出發(fā)展目標(biāo)到2015年，半導(dǎo)體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值年均增長(zhǎng)率在30%左右；產(chǎn)品市場(chǎng)占有率逐年提高，……初步建立半導(dǎo)體照明標(biāo)準(zhǔn)體系；實(shí)現(xiàn)年節(jié)電400億千瓦時(shí)，相當(dāng)于年減排二氧化碳4000萬噸。目標(biāo)：2015年，中國(guó)要擠進(jìn)LED前3強(qiáng)！*國(guó)內(nèi)LED上市公司（至2011年底）1、國(guó)內(nèi)LED上市公司產(chǎn)業(yè)鏈布局目前，國(guó)內(nèi)LED企業(yè)數(shù)量較多，形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈，相關(guān)上市公司有22家，這些企業(yè)在LED