led产业分析报告

M a r 2 0 0 6现 代 显 示 A d v a n c e d D i s p l a y总 第 6 1 期文 章 编 号 : 1 0 0 6 - 6 2 6 8( 2 0 0 6 ) 0 3 - 0 0 0 8 - 0 8L E D 产 业 分 析 报 告郝 金 刚1, 梁 春 军1, 刘 淡 宁2, 杨 婧2, 黄 洪 庆2, 华 超2, 陈 建 营3( 1 . 北 京 交 通 大 学 光 电 子 技 术 研 究 所 , 北 京 1 0 0 0 4 4 ； 2 . 北 京 交 通 大 学 理 学 院 , 北 京 1 0 0 0 4 4 ； 3 .北 京 交 通 大 学 产 业 经 济 研 究 中 心 , 北 京 1 0 0 0 4 4 )摘 要 : 分 析 了 L E D 发 光 二 极 管 的 基 本 特 点 、 应 用 领 域 和 巨 大 的 市 场 需 求 , 调 查 了 国 内 公 司 生产 情 况 ； 对 比 了 目 前 L E D 研 发 技 术 指 标 和 需 求 的 差 距 , 通 过 获 得 的 数 据 分 析 比 较 我 国 的 优 势 和劣 势 , 并 提 出 该 产 业 的 发 展 前 景 和 建 议 。关 键 词 : 发 光 二 极 管 ； 高 亮 度 L E D ； L E D 产 业 报 告 ；中 图 分 类 号 : T N 3 8 3 文 献 标 识 码 : AL E D I n d u s t i a l R e p o r tH A O J i n - g a n g1, L I A N G C h u n - j u n1, L I U D a n - n i n g2, Y A N G J i n g2, H U A N G H o n g - q i n g2,H U A C h a o2, C H E N J i a n - y i n g3( 1 . I n s t i t u t e O p t o e l e c t r o n i c T e c h n o l o g y , B e i j i n g J i t o n g U n i v e r s i t y , B e i j i n g 1 0 0 0 4 4 , C h i n a ；2 . S c h o o l o f S c i e n c e , B e i j i n g J i t o n g U n i v e r s i t y , B e i j i n g 1 0 0 0 4 4 , C h i n a ； 3 . C e n t e r o f I n d u s t r yR e s e a r c h , B e i j i n g J i t o n g U n i v e r s i t y , B e i j i n g 1 0 0 0 4 4 , C h i n a ； )A b s t r a c t : T h e e s s e n t i a l f e a t u r e s , a p p l i c a t i o n s a n d g r e a t m a r k e t d e m a n d o f L E D w e r ei n t r o d u c e d a n d d e p i c t e d . C o m p a r i n g t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n s u p p l y a n d d e m a n d b o t h o nm a r k e t a n d t e c h n o l o g y , t h e r i s k t h a t i n d u s t r i a l i z a t i o n m a y f a c e i s s h o w e d b y a n a l y s i s i n gd a t a a n d i n f o r m a t i o n s u p e r i o r i t y a n d i n f e r i o r i t y a r e c o n c l u d e d a n d p r o s p e c t s o f L E D i n d u s t r yi s p r o p o s e d .K e y w o r d : l i g h t e m i t i n g d i o d e ( L E D ) ； H B L E D ； L E D i n d u s t r i a l r e p o r t ；郝 金 刚 等 : L E D 产 业 分 析 报 告1 L E D 产 业 简 介 和 市 场 供 需 情 况发 光 二 极 管 ( L E D ) 由 于 具 有 工 作 电 压 低 、 低 功耗 、 色 彩 丰 富 、 价 格 低 以 及 对 环 境 污 染 少 等 优 点 , 受到 广 泛 的 欢 迎 , 并 将 在 2 1 世 纪 的 显 示 、 照 明 领 域 扮演 重 要 角 色 。 其 各 种 性 能 与 传 统 照 明 光 源 对 比 如 表1 所 示 。收 稿 日 期 : 2 0 0 5 - 1 1 - 2 38现 代 显 示 A d v a n c e d D i s p l a yM a r 2 0 0 6总 第 6 1 期表 1 L E D 灯 于 传 统 等 性 能 对 比名 称 耗 电 量 ( W ) 工 作 电 压 ( V ) 协 调 控 制 发 热 量 可 靠 性 使 用 寿 命 ( h )金 属 卤 素 灯 1 0 0 2 2 0 不 易 极 高 低 3 0 0 0霓 虹 灯 5 0 0 较 高 高 高 宜 室 内 3 0 0 0镁 氖 灯 1 6 W / m 2 2 0 较 好 较 高 较 好 6 0 0 0日 光 灯 4 1 0 0 2 2 0 不 易 较 高 低 5 0 0 0 8 0 0 0冷 阴 极 1 5 W / m 需 逆 变 较 好 较 好 较 低 1 0 0 0 0钨 丝 灯 1 5 2 0 0 2 2 0 高 高 低 3 0 0 0节 能 灯 3 1 5 0 2 2 0 2 不 宜 调 光 低 低 5 0 0 0L E D 灯 极 低 1 2 3 6 多 种 形 式 极 低 极 高 1 0 万从 上 表 可 以 看 出 , L E D 凭 借 性 能 上 的 众 多 优 势 , 必 将成 为 本 世 纪 显 示 和 照 明 行 业 的 主 流 产 品 。1 . 1 L E D 应 用 领 域鉴 于 L E D 的 自 身 优 势 , 目 前 主 要 应 用 于 以 下 几大 方 面 :( 1 ) 显 示 屏 、 交 通 讯 号 显 示 光 源 的 应 用 L E D 灯具 有 抗 震 耐 冲 击 、 光 响 应 速 度 快 、 省 电 和 寿 命 长 等 特点 , 广 泛 应 用 于 各 种 室 内 、 户 外 显 示 屏 , 分 为 全 色 、 三色 和 单 色 显 示 屏 , 全 国 共 有 1 0 0 多 个 单 位 在 开 发 生产 。 交 通 信 号 灯 主 要 用 超 高 亮 度 红 、 绿 、 黄 色 L E D , 因为 采 用 L E D 信 号 灯 既 节 能 , 可 靠 性 又 高 , 所 以 在 全国 范 围 内 , 交 通 信 号 灯 正 在 逐 步 更 新 换 代 , 而 且 推 广速 度 快 , 市 场 需 求 量 很 大 , 是 个 很 好 的 市 场 机 会 ；( 2 ) 汽 车 工 业 上 的 应 用 汽 车 用 灯 包 含 汽 车 内 部的 仪 表 板 、 音 响 指 示 灯 、 开 关 的 背 光 源 、 阅 读 灯 和 外部 的 刹 车 灯 、 尾 灯 、 侧 灯 以 及 头 灯 等 。 汽 车 用 白 炽 灯不 耐 震 动 撞 击 、 易 损 坏 、 寿 命 短 , 需 要 经 常 更 换 。 1 9 8 7年 , 我 国 开 始 在 汽 车 上 安 装 高 位 刹 车 灯 。 由 于 L E D响 应 速 度 快 , 可 以 及 早 提 醒 司 机 刹 车 , 减 少 汽 车 追 尾事 故 , 在 发 达 国 家 , 使 用 L E D 制 造 的 中 央 后 置 高 位刹 车 灯 已 成 为 汽 车 的 标 准 件 , 美 国 H P 公 司 在 1 9 9 6年 推 出 的 L E D 汽 车 尾 灯 模 组 可 以 随 意 组 合 成 各 种汽 车 尾 灯 。 此 外 , 在 汽 车 仪 表 板 及 其 他 各 种 照 明 部 分的 光 源 , 都 可 用 超 高 亮 度 发 光 灯 来 担 当 , 所 以 均 在 逐步 采 用 L E D 显 示 。 我 国 汽 车 工 业 正 处 于 大 发 展 时期 , 是 推 广 超 高 亮 度 L E D 的 极 好 时 机 。 近 几 年 内 会形 成 年 产 1 0 亿 元 的 产 值 , 5 年 内 会 形 成 每 年 3 0 亿元 的 产 值 。( 3 ) L E D 背 光 源 以 高 效 侧 发 光 的 背 光 源 最 为 引人 注 目 , L E D 作 为 L C D 背 光 源 应 用 , 具 有 寿 命 长 、 发光 效 率 高 、 无 干 扰 和 性 价 比 高 等 特 点 , 已 广 泛 应 用 于电 子 手 表 、 手 机 、 B P 机 、 电 子 计 算 器 和 刷 卡 机 上 , 随着 便 携 电 子 产 品 日 趋 小 型 化 , L E D 背 光 源 更 具 优 势 ,因 此 背 光 源 制 作 技 术 将 向 更 薄 型 、 低 功 耗 和 均 匀 一致 方 面 发 展 。 L E D 是 手 机 关 键 器 件 , 一 部 普 通 手 机 或小 灵 通 约 需 使 用 1 0 只 L E D 器 件 , 而 一 部 彩 屏 和 带有 照 相 功 能 的 手 机 则 需 要 使 用 约 2 0 只 L E D 器 件 。现 阶 段 手 机 背 光 源 用 量 非 常 大 , 一 年 要 用 3 5 亿 只L E D 芯 片 。 目 前 我 国 手 机 生 产 量 很 大 , 而 且 大 部 分L E D 背 光 源 还 是 进 口 的 , 对 于 国 产 L E D 产 品 来 说 ,这 是 个 极 好 的 市 场 机 会 。( 4 ) L E D 照 明 光 源 早 期 的 产 品 发 光 效 率 低 , 光强 一 般 只 能 达 到 几 个 到 几 十 个 m c d , 适 用 在 室 内 场合 , 在 家 电 、 仪 器 仪 表 、 通 讯 设 备 、 微 机 及 玩 具 等 方 面应 用 。 目 前 直 接 目 标 是 L E D 光 源 替 代 白 炽 灯 和 荧 光灯 , 这 种 替 代 趋 势 已 从 局 部 应 用 领 域 开 始 发 展 。 日 本为 节 约 能 源 , 正 在 计 划 替 代 白 炽 灯 的 发 光 二 极 管 项郝 金 刚 等 : L E D 产 业 分 析 报 告9M a r 2 0 0 6现 代 显 示 A d v a n c e d D i s p l a y总 第 6 1 期目 ( 称 为 照 亮 日 本 ) , 头 五 年 的 预 算 为 5 0 亿 日 元 ,如 果 L E D 替 代 半 数 的 白 炽 灯 和 荧 光 灯 , 每 年 可 节 约相 当 于 6 0 亿 升 原 油 的 能 源 , 相 当 于 五 个 1 . 3 5 1 06k W 核 电 站 的 发 电 量 , 并 可 减 少 二 氧 化 碳 和 其 它温 室 气 体 的 产 生 , 改 善 人 们 生 活 居 住 的 环 境 。 我 国 也于 2 0 0 4 年 投 资 5 0 亿 大 力 发 展 节 能 环 保 的 半 导 体照 明 计 划 4 。( 5 ) 其 它 应 用 例 如 一 种 受 到 儿 童 欢 迎 的 闪 光鞋 , 走 路 时 内 置 的 L E D 会 闪 烁 发 光 , 仅 温 州 地 区 一年 要 用 5 亿 只 发 光 二 极 管 ； 利 用 发 光 二 极 管 作 为 电动 牙 刷 的 电 量 指 示 灯 , 据 国 内 正 在 投 产 的 制 造 商 介绍 , 该 公 司 已 有 少 量 保 健 牙 刷 上 市 , 预 计 批 量 生 产 时每 年 需 要 3 亿 只 发 光 灯 ； 正 在 流 行 的 L E D 圣 诞 灯 ,由 于 造 型 新 颖 、 色 彩 丰 富 、 不 易 碎 破 以 及 低 压 使 用 的安 全 性 , 近 期 在 香 港 等 东 南 亚 地 区 销 势 强 劲 , 受 到 人们 普 遍 的 欢 迎 , 正 在 威 胁 和 替 代 现 有 电 泡 的 圣 诞 市场 。1 . 2 近 期 市 场 发 展 情 况光 电 子 产 业 是 本 世 纪 具 有 代 表 性 的 主 导 产 业 之一 。 国 际 公 认 : 2 1 世 纪 是 光 电 子 与 微 电 子 紧 密 结 合发 挥 作 用 的 时 代 , 以 光 通 信 为 龙 头 的 信 息 光 电 子 产业 将 成 为 2 1 世 纪 的 明 星 产 业 和 支 柱 产 业 。经 过 近 十 年 的 发 展 , 我 国 L E D 显 示 屏 产 业 发 展目 前 已 初 具 规 模 , 形 成 了 一 批 具 有 一 定 规 模 的 骨 干企 业 。 进 入 新 世 纪 , 光 电 子 产 业 得 到 广 泛 的 重 视 , 一些 颇 具 实 力 的 企 业 把 L E D 显 示 屏 作 为 经 营 战 略 发展 的 重 要 内 容 , 涉 足 L E D 显 示 屏 产 业 。 从 9 3 年 至今 , 全 国 L E D 显 示 屏 市 场 保 持 持 续 增 长 ( 据 台 湾P I D A 估 计 , 国 内 显 示 屏 市 场 年 增 长 率 为 4 0 % 左右 ) 。 光 电 基 础 产 业 的 发 展 促 进 了 L E D 显 示 产 业 近年 来 迅 速 发 展 。目 前 国 产 高 亮 度 红 光 和 橙 黄 光 L E D 已 开 始 进入 市 场 , 而 高 亮 度 蓝 绿 光 L E D 尚 属 空 白 。 2 0 0 5 年 ,中 国 市 场 L E D 的 需 求 量 超 过 1 0 0 0 亿 只 , 其 中 高 亮L E D 占 3 5 % , 普 通 亮 度 ( 中 低 亮 度 ) 占 4 0 % , 其 余 为红 外 ( 不 可 见 光 ) L E D 。 仅 白 光 L E D 的 中 国 市 场 份 额达 1 5 亿 元 。 考 虑 将 来 白 光 L E D 取 代 普 通 照 明 光 源 ,市 场 难 以 估 量 ( 仅 各 类 灯 泡 、 荧 光 灯 等 的 现 在 年 市 场额 为 1 0 0 亿 美 元 ) 。超 高 亮 度 及 白 光 L E D 行 业 , 近 几 年 来 发 展 非 常迅 速 , 在 技 术 上 和 产 品 产 业 化 方 面 均 已 取 得 很 大 突破 。 据 报 道 现 已 做 出 发 光 效 率 达 1 2 0 l m / w 的 白 光L E D , 超 高 亮 度 L E D 市 场 2 0 0 1 年 为 1 2 亿 美 元 ,2 0 0 2 年 市 场 约 为 1 6 亿 美 元 , 世 界 主 要 发 达 国 家 及相 关 大 公 司 均 已 投 入 大 量 资 金 和 人 力 , 力 争 在 近 几年 内 实 现 半 导 体 白 光 照 明 产 业 化 。C I R 的 报 告 称 , 全 球 发 光 二 极 管 的 市 场 销 售 额将 从 2 0 0 4 年 的 3 2 亿 美 元 增 至 2 0 0 8 年 的 5 6 亿 美元 。 在 2 0 0 4 年 到 2 0 0 8 年 , 高 亮 度 发 光 二 极 管( H B - L E D ) 或 基 于 半 导 体 的 灯 具 市 场 销 售 额 将 由 1 6亿 美 元 增 至 2 6 . 4 亿 美 元 ； 而 超 高 亮 度 发 光 二 极 管( U H B - L E D ) 的 市 场 销 售 额 则 会 从 2 0 0 6 年 起 实 现 快速 增 长 , 并 将 于 2 0 0 8 年 赢 得 全 球 市 场 份 额 的 2 2 % 。普 通 灯 具 将 成 为 主 要 应 用 领 域 , 并 将 于 2 0 0 8 年 实 现销 售 额 8 . 4 4 亿 美 元 。 并 且 从 2 0 0 4 年 起 , 发 光 二 极 管的 成 本 开 始 急 速 下 降 , 从 而 促 进 销 量 迅 猛 增 长 。 其中 , 标 准 的 和 用 于 显 示 器 的 发 光 二 极 管 将 占 这 类 产品 出 货 的 大 部 分 。 2 0 0 8 年 高 亮 度 发 光 二 极 管 和 超 高亮 度 发 光 二 极 管 将 占 发 光 二 极 管 营 收 的 绝 大 部 分 。为 了 适 应 市 场 对 L E D 需 求 的 快 速 增 长 , 我 国 已 将L E D 作 为 3 1 项 国 家 鼓 励 发 展 的 电 子 产 品 之 一 和 2 0 种 鼓 励 外 商 投 资 的 电 子 产 品 和 技 术 之 一 , 重 点予 以 发 展 。 随 着 政 策 的 扶 持 和 资 金 、 技 术 的 到 位 , 国内 厂 家 大 有 可 为 。1 . 3 国 内 企 业 生 产 状 况目 前 国 内 主 要 L E D 厂 商 主 要 集 中 在 华 东 、 华 北和 华 南 地 区 , 市 场 范 围 覆 盖 整 个 国 内 市 场 。 国 内 L E D产 业 的 发 展 从 2 0 世 纪 7 0 年 代 开 始 , 早 期 由 中 科 院长 春 物 理 所 、 厦 门 大 学 物 理 系 、 中 国 电 子 科 技 集 团 公司 第 1 3 所 以 及 浙 江 大 学 等 几 个 高 校 、 研 究 所 开 展 研究 工 作 , 当 时 原 电 子 工 业 部 重 点 扶 植 七 四 六 厂 ( 南昌 ) 、 苏 州 半 导 体 厂 和 长 春 半 导 体 厂 等 几 个 重 点 企郝 金 刚 等 : L E D 产 业 分 析 报 告1 0现 代 显 示 A d v a n c e d D i s p l a yM a r 2 0 0 6总 第 6 1 期业 。 这 些 单 位 主 要 以 G a P 、 G a A l A s 材 料 为 主 , 开 展 气相 、 液 相 外 延 生 长 、 芯 片 制 造 和 后 工 序 环 氧 封 装 , 他们 做 出 了 以 G a P 为 主 的 红 、 橙 、 黄 、 绿 色 L E D , 并 开发 出 G a A l A s 高 亮 度 红 、 橙 色 L E D 。 在 应 用 上 开 展 各种 显 示 器 的 研 发 , 能 基 本 满 足 国 内 仪 器 仪 表 、 设 备 和各 种 显 示 器 的 要 求 , 特 别 在 屏 幕 显 示 方 面 , 开 发 各 种大 、 中 、 小 屏 幕 显 示 器 , 这 些 产 品 能 满 足 各 种 不 同 要求 的 屏 幕 显 示 用 途 。 在 红 外 L E D 方 面 , 有 中 电 科 技集 团 公 司 第 1 3 所 、 上 海 冶 金 所 、 中 国 电 子 科 技 集 团公 司 第 4 4 所 等 单 位 进 行 研 究 开 发 , 主 要 是 以 G a A s和 G a A l A s 材 料 为 主 , 开 发 出 多 种 近 红 外 L E D , 并 取得 很 多 研 究 成 果 , 均 已 达 到 产 业 化 水 平 。目 前 比 较 上 规 模 的 ( 年 产 值 在 3 0 0 万 元 以 上 ) 估计 有 1 5 0 余 家 , 其 中 年 产 值 上 千 万 的 有 2 0 余 家 。 实力 较 强 的 企 业 主 要 包 括 : 厦 门 华 联 、 宁 波 爱 米 达 、 大连 路 明 、 江 西 联 创 、 天 津 天 星 等 。2 技 术 研 发 上 的 供 需 矛 盾我 国 的 L E D 行 业 正 在 由 前 些 年 的 以 跟 踪 为主 、 创 新 为 辅 向 创 新 为 主 、 跟 踪 为 辅 的 方 向 转变 , 这 将 有 利 于 我 国 L E D 行 业 的 可 持 续 发 展 。2 . 1 技 术 研 发 情 况对 于 目 前 我 国 L E D 技 术 情 况 , 主 要 可 从 以 下 几方 面 分 析 。2 . 1 . 1 超 高 亮 度 L E D 和 高 亮 度 L E D 技 术 研 发 情 况超 高 亮 度 L E D 主 要 指 A l G a I n P 的 红 、 橙 、 黄 色L E D , G a N 基 蓝 、 绿 、 紫 和 紫 外 光 L E D 。 A I G a I n P L E D具 有 其 他 常 规 材 料 ( 例 如 G a A I A s 、 G a A s P 、 G a P ) 不 能达 到 的 性 能 水 平 , 而 作 为 新 一 代 半 导 体 材 料 , 氮 化 镓( G a N ) 材 料 具 有 许 多 优 异 的 性 能 , 包 括 满 足 大 功 率 、高 温 高 频 和 高 速 半 导 体 器 件 的 工 作 要 求 。在 四 元 系 A l G a I n p 超 高 亮 度 L E D 方 面 , 早 期 投入 研 究 开 发 的 有 1 3 所 、 山 东 大 学 、 中 科 院 半 导 体 所等 单 位 , 主 要 在 材 料 外 延 方 面 取 得 突 破 , 并 同 时 研 发红 、 橙 、 黄 色 超 高 亮 度 L E D 芯 片 , 现 已 通 过 相 关 部 门的 鉴 定 , 并 与 企 业 合 作 开 展 产 业 化 工 作 。 山 东 华 光 光电 子 公 司 、 1 3 所 、 厦 门 三 安 公 司 在 材 料 外 延 和 芯 片制 造 的 产 业 化 方 面 都 取 得 进 展 , 能 批 量 提 供 红 、 橙 、黄 色 超 高 亮 度 L E D 外 延 片 和 芯 片 。 在 芯 片 制 造 方面 , 还 有 上 海 大 晨 公 司 、 南 昌 欣 磊 公 司 和 深 圳 普 光 公司 等 多 家 企 业 均 能 够 批 量 提 供 超 高 亮 度 A l G a I n P红 、 橙 、 黄 色 L E D 芯 片 。在 G a N 基 蓝 、 绿 色 L E D 方 面 , 早 期 投 入 研 究 、开 发 的 有 北 京 大 学 、 清 华 大 学 、 南 昌 大 学 和 中 科 院 半导 体 所 、 物 理 所 等 单 位 。 这 些 高 校 、 研 究 机 构 分 别 研制 出 G a N 基 蓝 光 L E D 芯 片 , 有 的 单 位 还 研 制 出G a N 基 绿 色 、 紫 外 L E D 芯 片 , 而 且 通 过 了 相 关 部 门的 鉴 定 。 接 着 这 些 研 究 机 构 与 企 业 结 合 或 转 让 科 研成 果 , 逐 步 进 行 产 业 化 。 北 大 与 上 海 有 关 方 面 合 作 成立 了 上 海 北 大 蓝 光 公 司 , 清 华 大 学 与 山 东 有 关 方 面合 作 成 立 山 东 英 克 莱 公 司 , 物 理 所 与 有 关 单 位 合 作成 立 上 海 蓝 宝 公 司 , 半 导 体 所 、 南 昌 大 学 分 别 把 科 研成 果 有 偿 转 让 给 深 圳 方 大 公 司 , 厦 门 三 安 公 司 与 美国 某 公 司 谈 判 合 作 事 宜 , 大 连 路 明 科 技 公 司 与 美 国A X T 公 司 合 作 成 立 新 公 司 。一 些 单 位 在 上 述 基 础 上 还 开 发 了 白 光 L E D , 都取 得 很 好 的 研 究 成 果 。 这 些 企 业 目 前 均 能 小 批 量 提供 G a N 基 蓝 、 绿 色 L E D 芯 片 , 他 们 正 在 逐 步 解 决蓝 、 绿 L E D 产 业 化 过 程 中 所 出 现 的 各 种 技 术 、 工 艺和 管 理 问 题 。 另 外 , 他 们 均 在 寻 找 合 作 对 象 , 希 望 增加 资 金 投 入 , 扩 大 产 业 化 规 模 。1 9 9 7 年 中 国 科 学 院 半 导 体 研 究 所 首 先 在 国 内研 制 了 大 于 1 c d 的 A l G a I n P 橙 黄 色 超 高 亮 度 L E D 。其 对 蓝 光 L E D 芯 片 的 研 究 居 国 内 国 际 领 先 地 位 , 对功 率 型 L E D 芯 片 的 特 性 也 有 非 常 深 入 的 研 究 , 这 些都 为 功 率 型 高 亮 度 发 光 二 极 管 及 封 装 产 业 化 关 键技 术 的 攻 关 提 供 了 雄 厚 的 技 术 保 证 。2 0 0 0 年 清 华 的 G a N 基 蓝 光 L E D 的 研 发 工 作在 国 内 率 先 打 通 中 试 线 并 成 功 开 发 出 高 亮 度 蓝 色 发光 二 极 管 , 器 件 的 主 要 性 能 指 标 为 : 正 向 电 流 为2 0 m A 时 , 工 作 电 压 3 . 6 V , 峰 值 波 长 为4 7 0 n m , 输 出 功 率 1 . 5 m W , 反 向 电 压 为 5 V时 的 漏 电 流 为 5 A 。2 0 0 1 年 研 制 成 功 氮 化 镓 材 料 的 高 亮 度 蓝 光 发郝 金 刚 等 : L E D 产 业 分 析 报 告1 1M a r 2 0 0 6现 代 显 示 A d v a n c e d D i s p l a y总 第 6 1 期光 二 极 管 并 成 功 实 现 了 产 业 化 , 标 志 着 我 国 全 部 依赖 进 口 这 一 产 品 历 史 的 结 束 。2 0 0 1 年 4 月 南 昌 大 学 成 功 研 制 出 紫 外 发 光 二极 管 。 该 发 光 二 极 管 光 输 出 功 率 大 于 5 0 0 W 。这 一 项 目 属 于 紧 跟 国 际 前 沿 的 研 究 项 目 。 紫 外 发 光二 极 管 直 径 小 于 5 m m , 寿 命 达 到 1 0 万 小 时 , 比紫 外 灯 长 1 0 0 倍 , 具 有 单 色 性 好 、 体 积 小 、 寿 命长 、 响 应 速 度 快 以 及 可 靠 性 高 等 特 点 。2 0 0 2 年 3 月 , 由 清 华 与 山 东 英 克 莱 集 团 合 作 研制 的 高 亮 度 G a N 蓝 色 发 光 二 极 管 项 目 在 G a N 材料 外 延 、 芯 片 制 作 、 封 装 技 术 等 方 面 获 得 了 突 破 性 成果 2 , 研 制 的 发 光 二 极 管 产 品 性 能 与 目 前 国 际 市 场 上具 有 同 类 结 构 的 产 品 水 平 相 当 , 在 国 内 率 先 形 成 了高 亮 度 G a N 蓝 色 发 光 二 极 管 的 批 量 制 造 技 术 。 2 0 0 2年 9 月 厦 门 三 安 电 子 有 限 公 司 的 超 高 亮 度 发 光 二极 管 项 目 已 达 到 产 业 化 水 平 , 产 品 质 量 稳 定 可 靠 。1 0 月 实 现 了 高 亮 度 A l G a I n P 红 、 黄 发 光 管 研 制 及 产业 化 ； 通 过 采 用 新 工 艺 , 使 G a N 蓝 光 L E D 外 延 片 功率 达 到 5 m W , 蓝 光 波 长 为 4 6 0 n m 4 6 5 n m ； G a N绿 光 L E D 光 强 达 到 1 8 0 m c d , 绿 光 光 强 大 于2 6 0 m c d ( 5 2 5 n m ) ； 通 过 可 靠 性 研 制 , 使 红 、 黄 、 蓝 、 绿发 光 二 极 管 寿 命 大 于 1 0 万 小 时 。 通 过 对 现 有 封 装 技术 的 创 新 , 实 现 对 多 电 极 A l G a I n N 发 光 二 极 管 的 倒装 , 改 善 了 热 特 性 。2 0 0 3 年 5 月 , 清 华 大 学 深 圳 研 究 生 院 的 半 导 体照 明 实 验 室 重 点 研 究 高 亮 度 G a N 基 白 光 显 示 器 件和 大 功 率 特 种 照 明 光 源 。 该 实 验 室 在 白 光 L E D 发 光器 件 方 面 已 经 进 行 了 大 量 的 工 艺 研 究 工 作 , 采 用 清华 自 行 研 发 的 G a N 基 芯 片 , 并 在 国 内 首 先 应 用 倒 装焊 技 术 处 理 芯 片 , 同 时 在 散 热 、 色 度 、 出 光 效 率 等 各方 面 尝 试 了 新 的 工 艺 技 术 , 制 作 出 了 国 内 领 先 水 平的 大 功 率 发 光 器 件 。2 0 0 4 年 1 0 月 在 中 科 院 半 导 体 所 、 中 科 镓 英 半导 体 有 限 公 司 和 北 京 大 学 承 担 的 功 率 型 高 亮 度 发光 二 极 管 及 封 装 产 业 化 关 键 技 术 课 题 中 , 关 键 技术 取 得 了 突 破 性 进 展 : 大 芯 片 倒 装 结 构 氮 化 镓 ( G a N )蓝 光 L E D 测 试 结 果 : 正 向 电 流 3 5 0 m A , 电 压 3 . 6 3 . 8 V , 光 功 率 1 1 9 . 8 8 m W , 峰 值 波 长 4 6 0 n m ； 大 芯 片倒 装 结 构 氮 化 镓 ( G a N ) 白 光 L E D 测 试 结 果 : 正 向 电流 3 5 0 m A , 电 压 3 . 6 3 . 8 V , 光 功 率 7 9 . 5 1 m W , 光 通量 2 5 . 6 6 l m / W , 光 效 1 9 . 2 9 l m / W 。此 外 , 在 宽 禁 带 半 导 体 发 光 和 激 光 方 面 。 清 华 大学 的 项 目 组 成 功 地 将 2 0 m A 电 流 时 二 极 管 正 向 电 压降 低 到 3 . 5 V 左 右 , 反 向 漏 电 流 降 低 到 4 A 以 下 。优 化 生 长 条 件 及 器 件 制 作 工 艺 , 使 得 L E D 的 亮 度 得到 了 成 倍 的 增 长 , 使 蓝 光 管 的 发 光 功 率 在 2 m W 以上 , 绿 光 管 的 发 光 功 率 在 1 m W 以 上 。 中 科 院 物 理 研究 所 采 用 了 与 国 际 上 不 同 的 三 步 生 长 法 , 较 大 程 度地 提 高 了 G a N 缓 冲 层 的 质 量 , 使 得 该 层 的 X 射 线 扫描 半 峰 宽 达 到 了 1 8 2 秒 。 同 时 使 发 光 二 极 管 的 发 光效 率 提 高 到 了 3 m W ( 2 0 m A ) , 透 明 电 极 材 料 的 透 过率 超 过 7 0 % , 改 善 了 蓝 宝 石 减 薄 后 的 平 整 度 , 划 片的 成 品 率 提 高 到 8 0 % 。2 0 0 2 年 4 月 , 一 种 能 为 掌 上 电 脑 、 中 小 型 液 晶显 示 器 配 套 的 新 型 L E D 液 晶 显 示 背 照 明 光 源 由中 科 院 长 春 光 机 与 物 理 所 研 制 成 功 。 据 介 绍 , 这 种L E D 液 晶 显 示 背 照 明 光 源 具 有 亮 度 高 、 色 纯 度 高 、 寿命 长 和 易 于 产 业 化 等 特 点 , 达 到 了 国 际 先 进 水 平 , 是中 小 型 液 晶 显 示 器 理 想 的 背 光 源 。 除 了 可 为 液 晶 显示 屏 配 套 外 , 这 种 背 照 光 源 还 可 广 泛 应 用 于 飞 机 、 汽车 、 火 车 坐 舱 、 驾 驶 室 的 仪 器 、 仪 表 照 明 和 安 全 通 道照 明 等 。2 . 1 . 2 半 导 体 外 延 材 料 与 管 芯 技 术近 年 来 国 内 外 超 高 亮 度 及 白 光 L E D 迅 速 发 展 。我 国 进 行 超 高 亮 度 L E D 外 延 、 芯 片 研 究 开 发 的 主 要单 位 有 北 京 大 学 、 清 华 大 学 和 中 科 院 半 导 体 所 等 十几 家 研 究 机 构 。 我 国 进 行 超 高 亮 度 L E D 外 延 、 芯 片研 发 和 生 产 的 主 要 企 业 也 有 十 几 家 。 芯 片 的 主 要 光电 性 能 、 成 品 率 和 抗 光 衰 能 力 都 有 较 大 提 高 , 特 别 是四 元 系 A l G a I n P 的 红 、 橙 、 黄 色 芯 片 和 G a N 基 绿 色芯 片 已 逐 步 批 量 生 产 , G a N 基 蓝 色 芯 片 也 已 进 入 批量 生 产 阶 段 。 近 年 来 , 我 国 在 这 方 面 取 得 的 主 要 成 果有 :2 0 0 2 年 3 月 3 1 日 , 由 山 东 大 学 与 山 东 英 克 莱 集 团合 作 研 制 成 功 高 亮 度 G a N 蓝 色 发 光 二 极 管 , 该 项 目在 G a N 材 料 外 延 、 芯 片 制 作 、 封 装 技 术 等 方 面 获 得郝 金 刚 等 : L E D 产 业 分 析 报 告1 2现 代 显 示 A d v a n c e d D i s p l a yM a r 2 0 0 6总 第 6 1 期了 突 破 性 成 果 , 研 制 的 发 光 二 极 管 产 品 性 能 与 目 前国 际 市 场 上 具 有 同 类 结 构 的 产 品 水 平 相 当 , 在 国 内率 先 形 成 了 高 亮 度 G a N 蓝 色 发 光 二 极 管 的 批 量 制造 技 术 ；山 东 大 学 晶 体 材 料 国 家 重 点 实 验 室 研 制 成 功 半导 体 G a N 基 紫 色 ( 近 紫 外 ) L E D 、 蓝 色 L E D 、 绿 色L E D 外 延 材 料 , 并 完 成 了 铟 镓 氮 蓝 光 L E D 外 延 材 料生 产 技 术 成 果 的 转 化 ； 研 制 成 功 研 究 型Z n O - M O C V D 系 统 ； 在 半 导 体 发 光 器 件 外 延 工 艺与 管 芯 技 术 开 发 项 目 中 , 历 经 3 年 多 时 间 使 高 亮度 红 、 橙 、 黄 、 黄 绿 发 光 二 极 管 外 延 材 料 及 管 芯 达 到了 产 业 化 水 平 。 这 标 志 着 我 国 半 导 体 发 光 器 件 拥 有了 自 己 的 中 国 心 , 打 破 了 半 导 体 外 延 材 料 与 管 芯技 术 被 欧 美 发 达 国 家 垄 断 的 局 面 。 此 外 , 该 项 目 中 的 A l G I n P 高 亮 度 发 光 二 极 管 外 延 材 料 、 6 5 0 n m 应 变量 子 阱 激 光 器 外 延 材 料 及 管 芯 技 术 、 A l G I n P 高 亮度 发 光 二 极 管 管 芯 等 技 术 , 具 有 创 新 性 , 达 到 国 际先 进 水 平 , 并 具 有 自 主 知 识 产 权 , 产 品 指 标 国 内 领先 ；山 东 半 导 体 材 料 与 器 件 实 验 室 A l G a I n P 四 元 系可 见 光 高 亮 度 和 超 高 亮 度 发 光 二 极 管 产 业 化 技 术 研究 中 , A l G a I n P 高 亮 度 发 光 二 极 管 外 延 材 料 和 管 芯多 达 到 了 国 际 先 进 水 平 。2 0 0 4 年 3 月 方 大 集 团 在 2 0 0 4 中 国 ( 上 海 ) 国际 半 导 体 照 明 论 坛 上 首 次 展 出 自 主 研 发 成 功 的 我国 首 颗 大 功 率 高 亮 度 蓝 光 半 导 体 芯 片 , 这 是 大 功 率高 亮 度 半 导 体 芯 片 , 是 我 国 半 导 体 照 明 领 域 关 键 技术 的 重 大 突 破 。 该 芯 片 能 够 在 1 5 0 m A 的 大 电 流 下工 作 , 封 装 成 白 色 L E D 器 件 后 , 功 率 可 以 达 到 0 . 5 W以 上 , 发 光 效 率 为 1 5 l m / W 以 上 。 另 外 , 方 大 集 团 还自 主 研 制 的 功 率 型 芯 片 、 1 4 / 4 0 m i l 倒 装 芯 片 以 及 氮化 镓 ( G a N ) 基 蓝 光 L E D 外 延 片 、 芯 片 等 一 系 列 高 科技 产 品 。2 . 1 . 3 封 装国 内 L E D 封 装 的 能 力 较 强 , 封 装 的 品 种 也 较全 , 可 封 装 各 种 外 形 尺 寸 和 不 同 颜 色 的 L E D 显 示 器件 , 包 含 各 种 单 管 、 复 合 管 、 数 码 显 示 器 、 专 用 显 示器 、 背 光 源 和 S M D 器 件 等 。 大 部 分 企 业 均 可 封 装A l G a I n P 超 高 亮 度 红 、 橙 、 黄 色 L E D , 而 对 需 要 一 定投 入 和 技 术 支 持 的 G a N 基 蓝 、 绿 色 及 白 光 L E D , 只有 部 分 实 力 较 强 的 企 业 可 以 封 装 。2 . 1 . 4 技 术 需 求 情 况国 内 外 所 研 发 和 生 产 的 白 光 L E D 还 远 远 不 能达 到 照 明 光 源 的 要 求 。 据 了 解 , 目 前 市 面 上 的 单 体L E D 功 率 一 般 在 1 W 以 下 , 还 没 有 出 现 大 功 率 的L E D , 这 是 L E D 难 以 立 刻 成 为 照 明 光 源 最 大 的 障碍 。 由 于 L E D 照 明 导 致 的 光 特 征 存 在 白 光 光 色 不 均匀 等 问 题 , 在 发 光 效 率 、 色 温 及 显 色 指 数 的 可 操 作 性上 有 其 局 限 性 、 进 展 慢 , 实 现 高 光 通 量 、 高 光 效 都 是今 后 白 光 L E D 发 展 过 程 中 急 需 解 决 的 技 术 难 题 。 到目 前 还 没 有 生 产 白 光 L E D 元 件 厂 家 提 供 元 件 失 效的 详 细 资 料 或 技 术 规 范 , 更 没 有 照 明 光 源 用 L E D 灯具 的 标 准 。 国 内 企 业 还 无 法 提 供 发 射 功 率 较 大 的 高档 次 芯 片 , 芯 片 参 数 的 一 致 性 、 抗 光 衰 、 可 靠 性 指 标等 也 有 待 进 一 步 提 高 。例 如 , C T S N L C D 彩 屏 手 机 要 求 L E D 背 光 源 的亮 度 达 到 2 0 0 0 c d / m2到 4 0 0 0 c d / m2, T F T - L C D 屏 手机 对 L E D 背 光 源 的 亮 度 要 求 是 4 0 0 0 c d / m2到6 0 0 0 c d / m2, 而 3 G 手 机 对 L E D 背 光 源 的 亮 度 要 求更 达 到 8 0 0 0 c d / m2以 上 。 因 此 , 国 内 L E D 厂 商 在 3 G手 机 L E D 背 光 源 设 计 、 制 造 上 将 会 面 临 较 大 的 技 术挑 战 。3 目 前 L E D 产 业 存 在 的 问 题 和 解 决途 径3 . 1 产 业 发 展 中 存 在 的 问 题产 业 化 水 平 包 括 产 业 的 技 术 水 平 和 生 产 规 模 两方 面 。 仅 就 L E D 产 业 链 而 言 ( 非 固 态 照 明 产 业 链 ) , 一般 分 为 材 料 生 长 , 芯 片 制 备 和 器 件 封 装 三 阶 段 , 也 称之 为 上 游 、 中 游 和 下 游 。总 的 来 讲 , 目 前 我 国 L E D 产 业 链 各 环 节 的 产 业化 水 平 较 低 , 仍 以 一 般 传 统 形 式 封 装 的 中 低 档 产 品为 主 , 在 大 功 率 L E D 封 装 领 域 的 产 业 化 技 术 研 发 尚处 于 起 步 阶 段 , 竞 争 实 力 较 弱 ； 大 功 率 L E D 用 外 延郝 金 刚 等 : L E D 产 业 分 析 报 告1 3M a r 2 0 0 6现 代 显 示 A d v a n c e d D i s p l a y总 第 6 1 期片 和 芯 片 , 目 前 也 还 处 在 研 发 阶 段 , 离 产 业 化 水 平 相距 甚 远 ； 主 要 原 材 料 、 制 造 设 备 依 靠 进 口 ； 外 延 、 芯 片现 有 一 定 规 模 , 但 产 量 远 不 能 满 足 国 内 市 场 需 求 , 高性 能 和 大 功 率 的 芯 片 还 是 依 靠 进 口 ； L E D 应 用 产 品 ,如 显 示 屏 、 交 通 信 号 灯 、 景 观 装 饰 照 明 等 有 一 定 规模 , L E D 灯 具 虽 然 开 发 了 不 少 应 用 品 种 , 但 尚 未 形 成产 业 化 规 模 。具 体 讲 , 上 游 环 节 很 薄 弱 , 尤 其 在 芯 片 生 长 这 个领 域 差 距 是 全 方 位 的 , 包 括 技 术 、 人 才 、 产 业 化 、 市 场化 等 各 个 层 面 。 作 为 高 技 术 核 心 的 外 延 生 长 , 虽 然 起步 很 早 , 近 年 研 究 单 位 引 进 研 究 型 设 备 , 生 产 厂 家 也引 进 最 新 生 产 型 设 备 , 但 目 前 设 备 数 量 还 少 , 生 产 规模 不 大 。 不 过 设 备 硬 件 处 于 一 流 水 平 , 只 要 开 发 出 先进 的 材 料 生 长 技 术 和 提 高 设 备 的 生 产 能 力 , 产 业 化水 平 是 可 以 大 大 提 升 的 。 在 超 高 亮 度 L E D 产 业 领域 , 国 内 外 延 材 料 生 产 和 芯 片 加 工 产 业 正 处 于 起 步阶 段 , 国 内 几 个 主 要 企 业 目 前 还 处 在 产 业 化 初 期 阶段 , 产 量 还 比 较 低 , 企 业 均 没 有 实 现 盈 利 。在 外 延 片 方 面 , 客 观 上 我 们 红 黄 外 延 片 还 没 有形 成 产 业 化 , 产 品 在 产 量 、 亮 度 及 稳 定 性 上 都 有 待 进一 步 提 高 。 而 红 黄 L E D 的 市 场 实 际 上 是 非 常 大 的 ,因 此 国 内 相 关 企 业 还 需 努 力 减 少 差 距 。 而 在 蓝 绿 外延 片 方 面 , 国 内 主 要 面 临 缺 乏 技 术 来 源 问 题 。 目 前 ,国 外 的 技 术 来 源 主 要 都 来 自 A X T 公 司 , 国 内 技 术 来源 还 处 于 由 研 发 向 产 业 化 转 换 的 过 程 中 , 虽 然 进 步很 快 , 但 真 正 要 与 国 外 技 术 抗 衡 , 还 有 一 段 路 要 走 。中 游 和 国 外 的 差 距 很 大 , 从 技 术 层 面 来 看 , 有 限 的 几家 生 产 厂 力 图 引 进 最 新 的 工 艺 、 切 割 和 测 试 分 类 等先 进 设 备 , 正 在 形 成 规 模 。下 游 , 我 国 L E D 封 装 总 生 产 能 力 很 大 , 已 具 备一 定 规 模 , 但 大 部 分 企 业 规 模 小 、 数 量 众 虽 多 但 非 常零 散 , 没 有 形 成 有 明 显 领 先 优 势 的 优 势 企 业 和 优 势企 业 群 体 ； 自 动 化 程 度 低 , 特 别 是 封 装 用 材 料 、 模 具 、制 作 工 艺 和 器 件 测 试 分 类 等 技 术 和 设 备 我 们 还 没 有真 正 掌 握 , 所 以 说 产 业 化 水 平 还 不 够 高 ； 下 游 半 导 体照 明 光 源 及 灯 具 制 造 业 是 新 兴 行 业 , 市 场 需 求 增 长快 , 目 前 处 于 发 展 初 期 , 但 缺 乏 统 一 的 行 业 标 准 , 下游 市 场 庞 大 , 但 主 要 得 益 于 庞 大 的 内 需 市 场 拉 动 , 低水 平 建 设 的 现 象 非 常 普 遍 , 量 大 但 面 窄 , 技 术 层 次 不高 ； 在 L E D 模 块 和 应 用 产 品 领 域 我 国 已 形 成 了 相 当的 产 业 化 规 模 , 绝 大 部 分 L E D 企 业 都 集 中 在 这 两 个领 域 , 但 由 于 很 多 企 业 投 资 较 少 , 规 模 偏 小 , 以 手 工设 备 为 主 , 再 加 上 激 烈 的 市 场 竞 争 和 行 业 的 低 技 术含 量 , 这 些 产 品 的 附 加 值 较 低 。 国 内 虽 然 已 经 有 几 家领 头 企 业 , 但 与 国 际 企 业 相 比 仍 不 在 一 个 数 量 级 上 ；L E D 封 装 技 术 与 国 外 差 距 小 , 在 国 际 市 场 上 已 占 有相 当 大 的 份 额 , 有 可 能 取 得 关 键 技 术 突 破 , 形 成 自 主知 识 产 权 ； 另 外 , 芯 片 封 装 与 照 明 应 用 产 业 , 既 是 技术 密 集 型 产 业 , 又 是 劳 动 密 集 型 产 业 , 我 国 具 有 劳 动力 比 较 优 势 , 因 此 有 能 力 承 接 国 际 半 导 体 照 明 产 业的 转 移 。总 结 产 业 进 程 不 快 主 要 原 因 , 一 是 对 L E D 照 明有 个 认 识 过 程 ； 二 是 制 约 发 展 速 度 的 要 害 还 在 于 关键 技 术 的 突 破 尚 需 时 日 ； 三 是 市 场 成 熟 速 度 不 可 能太 快 ； 四 是 成 本 问 题 。 当 然 这 与 技 术 成 熟 和 市 场 突 破都 是 相 关 联 的 。 另 外 , 我 们 的 劣 势 一 是 技 术 落 后 , 二是 投 资 分 散 ； 企 业 数 目 多 , 但 企 业 规 模 小 ； 三 是 装 备与 材 料 国 内 不 配 套 ； 四 是 缺 乏 主 导 产 品 , 低 水 平 重 复与 竞 争 。 由 此 看 来 产 业 化 进 程 看 起 来 比 较 慢 也 仍 然是 符 合 客 观 规 律 的 。3 . 2 加 速 L E D 产 业 发 展 的 途 径要 加 速 发 展 我 国 L E D 产 业 的 发 展 , 可 以 采 取 以下 措 施 :( 1 ) 制 订 国 家 产 业 政 策 , 引 导 产 业 发 展 ；( 2 ) 以 科 技 部 国 家 半 导 体 照 明 工 程 为 主 体 ,建 立 多 层 次 的 半 导 体 工 程 体 系 , 带 动 L E D 产 业 发展 ；( 3 ) 产 业 界 要 从 战 略 高 度 建 立 起 合 作 伙 伴 关系 ；( 4 ) 集 中 精 力 在 一 些 技 术 关 键 点 上 获 得 突 破 ,形 成 自 主 知 识 产 权 ； 引 进 来 、 走 出 去 , 两 个 市 场 两 种资 源 并 重 , 不 断 扩 大 企 业 和 产 业 规 模 ；( 5 ) 抓 紧 主 要 原 材 料 的 开 发 和 产 业 化 ；( 6 ) 主 要 设 备 仪 器 的 国 产 化 ；( 7 ) 增 加 投 入 , 加 速 研 究 开 发 有 自 主 知 识 产 权郝 金 刚 等 : L E D 产 业 分 析 报 告1 4现 代 显 示 A d v a n c e d D i s p l a yM a r 2 0 0 6总 第 6 1 期的 技 术 , 尽 快 突 破 高 性 能 和 大 功 率 芯 片 的 技 术 , 并 尽早 实 现 产 业 化 的 规 模 生 产 ；( 8 ) 大 力 宣 传 L E D 产 品 的 优 点 , 让 更 多 的 行 业和 老 百 姓 接 受 L E D 产 品 , 使 L E D 产 品 逐 步 进 入 其他 各 行 业 和 千 家 万 户 。参 考 文 献 1 新 型 L E D 液 晶 显 示 背 照 明 光 源 研 制 成 功 E B / O L . 长 春 科 技 网