2010全球LED照明市场现状及策略总结

一 LED 发展历史介绍 1907 年 Henry Joseph Round 第一次在一块碳化硅里观察到电致发光现象 由于其发 出的黄光太暗 不适合实际应用 更难处在于碳化硅与电致发光不能很好的适应 研究被 摒弃了 二十年代晚期 Bernhard Gudden 和 Robert Wichard 在德国使用从锌硫化物与铜中提 炼的的黄磷发光 再一次因发光暗淡而停止 1936 年 George Destiau 出版了一个关于硫化锌粉末发射光的报告 随着电流的应 用和广泛的认识 最终出现了 电致发光 这个术语 二十世纪 50 年代 英国科学家在 电致发光的实验中使用半导体砷化镓发明了第一个具有现代意义的 LED 并于 60 年代面世 据说在早期的试验中 LED 需要放置在液化氮里 更需要进一步的操作与突破以便能高效 率的在室温下工作 第一个商用 LED 仅仅只能发出不可视的红外光 但迅速应用于感应与光电领域 60 年 代末 在砷化镓基体上使用磷化物发明了第一个可见的红光 LED 磷化镓的改变使得 LED 更 高效 发出的红光更亮 甚至产生出橙色的光 到 70 年代中期 磷化镓被使用作为发光光源 随后就发出灰白绿光 LED 采用双层 磷化镓蕊片 一个红色另一个是绿色 能够发出黄色光 就在此时 俄国科学家利用金刚 砂制造出发出黄光的 LED 尽管它不如欧洲的 LED 高效 但在 70 年代末 它能发出纯绿色 的光 80 年代早期到中期对砷化镓磷化铝的使用使得第一代高亮度的 LED 的诞生 先是红 色 接着就是黄色 最后为绿色 到 20 世纪 90 年代早期 采用铟铝磷化镓生产出了桔红 橙 黄和绿光的 LED 第一个有历史意义的蓝光 LED 也出现在 90 年代早期 再一次利用金 钢砂 早期的半导体光源的障碍物 依当今的技术标准去衡量 它与俄国以前的黄光 LED 一样光源暗淡 90 年代中期 出现了超亮度的氮化镓 LED 随即又制造出能产生高强度的绿光和蓝光 铟氮镓 Led 超亮度蓝光蕊片是白光白光 LEDLED 的核心 在这个发光蕊片上抹上荧光磷 然后荧光 磷通过吸收来自蕊片上的蓝色光源再转化为白光 就是利用这种技术制造出任何可见颜色 的光 今天在 LED 市场上就能看到生产出来的新奇颜色 如浅绿色和粉红色 随着人类在 LED 超亮度的领域的技术进步 LED 在消费电子的运用也越来越广泛 二 LED 的分类及特点 a 常见 LED 的分类 A 按发光管发光颜色分成红色 橙色 绿色 又细分黄绿 标准绿和纯绿 蓝光等 另外 有的发光二极管发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片 根据发光二极管二极管出光处掺或不掺散 射剂 有色还是无色 上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明 无色透明 有色散 射和无色散射四种类型 散射型发光二极管不适合做指示灯用 B 按发光管出光面特征分为圆灯 方灯 矩形 面发光管 侧向管 表面安装用微型 管等 圆形灯按直径分为 2mm 4 4mm 5mm 8mm 10mm 及 20mm 等 由半值 角大小可以估计圆形发光强度角分布情况 C 从发光强度角分布图来分有三类 高指向性 一般为尖头环氧封装 或是带金属反射腔封装 且不加散射剂 半值角为 5 20 或更小 具有很高的指向性 可作局部照明照明光源用 或与光检出器联用以组成自 动检测系统 标准型 通常作指示灯用 其半值角为 20 45 散射型 这是视角较大的指示灯 半值角为 45 90 或更大 散射剂的量较大 D 按发光二极管的结构分有全环氧包封 金属底座环氧封装 陶瓷底座环氧封装及玻 璃封装等结构 E 按发光二极管的结构分有全环氧包封 金属底座环氧封装 陶瓷底座环氧封装及玻 璃封装等结构 F 按发光强度和工作电流分有普通亮度的 LED 发光强度小于 10mcd 超高亮度的 LED 发光强度大于 100mcd 把发光强度在 10 100mcd 间的叫高亮度发光二极管 一般 LED 的工作电流在十几 mA 至几十 mA 而低电流 LED 的工作电流在 2mA 以下 亮度与普通发 光管相同 b LED 的特点 发光二极管 LED 作为第三代半导体照明半导体照明光源 这种产品具有很多梦幻般优点 1 光效率高 光谱几乎全部集中于可见光频率 效率可以达到 50 以上 而光效差 不多的白炽灯可见光效率仅为 10 20 2 光线质量高 由于光谱中没有紫外线和红外线 故没有热量 没有辐射 属于典 型的绿色照明光源 3 能耗小 单体功率一般在 0 05 1w 通过集群方式可以量体裁衣地满足不同的需要 浪费很少 以其作为光源 在同样亮度下耗电量仅为普通白炽灯的 1 8 10 4 寿命长 光通量衰减到 70 的标准寿命是 10 万小时 一个半导体灯正常情况下可 以使用 50 年 即使长命百岁的人 一生最多也就用 2 只灯 5 可靠耐用 没有钨丝 玻壳等容易损坏的部件 非正常报废率很小 维护费用极 为低廉 6 应用灵活 体积小 可以平面封装 易开发成轻薄短小的产品 做成点 线 面 各种形式的具体应用产品 7 安全 单位工作电压大致在 1 5 5v 之间 8 绿色环保 废弃物可回收 没有污染 不像荧光灯一样含有汞成分 9 响应时间短 适应频繁开关以及高频运作的场合 三 LED 产业链分析 a LED 产业链情况 LED 元件按照其制作过程分为上游单晶片与磊晶片制作 中游晶粒制作 将单晶片经 过光刻 腐蚀等程序切割出 LED 晶粒 下游则通过封装制成 LED 成品 详见下图 b 国际市场产业链分布情况分析 位于产业链中 上游的芯片制作及晶圆材料的制作由于技术难度较高 且西方对中国 的技术封锁 该领域的为美国 欧洲 主要是德国 及日本的企业所垄断 有少数台湾企 业具备这个领域的核心技术 有竞争力的本土企业较少 特别是在大功率大功率 LEDLED 方面 几乎 没有本土企业 我国 LED 封装企业总体上以民营企业为主 从业人员年轻化 文化程度参差不齐 企 业增长较快 对外来产品 技术的模仿能力极强 企业注重短期效益 忽视品牌建设 缺 乏长期的战略规划 位于下游的 LED 封装企业 60 分布在中国大陆地区 且臣不断上市的趋势 所以 中国大陆地区是名符其实的世界 LED 封装基地 c 我国 LED 产业投资态势分析 LED 行业具有比较长的产业链 包括上游 中游 下游及应用产品 每一领域的技 术特征和资本特征差异很大 从上游到中游再到下游 行业进入门槛逐步降低 上游外延 片具有典型的 双高 高技术 高资本 特点 中游芯片技术含量高 资本相对密集 下游封装在技术含量和资本投入上要低一些 而应用产品的技术含量和资本投入最低 仅 从投资规模看 LED 产业链各环节的情况大致如下 LED 产业链的不同特点吸引了不同的投资对象 从我国国内来看 上游和中游的外延 芯片领域受到资本实力强大的企业的关注 这些企业有上市公司 如江西联创 长电科技 等 也有资本雄厚的民营企业 如深圳世纪晶源 厦门三安 大连路美等 目的是通 过上游和中游高端切入 力争在 LED 领域占据主导地位 但该领域投资额度大 专业技术 人才比较匮乏 投资风险比较大 已投资企业的回报率还不高 下游封装领域近期也受到 投资者的高度关注 相对于外延芯片 双高 的特点 投资封装领域不但可以降低技术风 险 且投资规模适中 更加接近于应用市场而降低市场风险 故受到投资者的青睐 尤其 是对功率型封装更加充满期望 应用产品的市场准入门槛最低 是直接面对终端市场的领 域 技术风险小 投资额低而且回收快 是小额资本进入 LED 行业的首选 如圣诞灯 草 坪灯 手电筒 指示灯 信号灯等产品 这类企业在深圳 广州 厦门 宁波等地已经形 成了产业集聚 但因该领域进入门槛低 市场竞争日益激烈 定单对企业的生存与发展致 关重要 多数厂商采取低价竞争策略 产品品质缺乏基本保证 四 LED 的应用领域市场分析 随着 LED 发光效率不断提升 LED 在应用上呈现多层次的变化 见图 2 从传统应用 到手机 汽车 预估在 06 年开始将应用在行动设备 汽车产业 LCD 面板及一般照明四部 份 发展趋势如下图 a LEDLED 显示屏显示屏市场分析 LED 显示屏是 LED 主要应用市场 2006 年 中国 LED 显示屏市场需求额为 40 5 亿元 比 2005 年增长 25 1 美国市场研究公司 Communications Industry Researchers CIR 预测 5 年内全球 LED 显示屏市场将从 2004 年的 32 亿美元 增长至 2008 年的 56 亿美元 目前 LED 显示屏已经广泛应用到车站 银行 证券 医院 在 LED 需求量上 LED 显 示屏仅次于 LED 指示灯名列第二 占到 LED 整体销量的 23 1 由于用于显示屏的 LED 在亮 度和寿命上的要求高于 LED 指示灯 平均价格在指示灯 LED 之上 这就导致显示屏用 LED 市场规模达到 32 4 亿元 超过指示灯位居榜首成为 LED 的主要应用市场 凭借着独特优势 LED 显示屏广泛应用在体育场馆 市政广场 演唱会 车站 机场等场所 b LED 背光源背光源市场分析 LED 早已应用在以手机为主的小尺寸液晶面板背光市场中 手机产量的持续增长带动 了背光源市场的快速发展 特别是 2003 年彩屏手机的出现更是推动白光 LED 市场的快速发 展 2007 年起 笔记本电脑屏 液晶 LCD 显示器 液晶电视采用 LED 背光源逐渐普及 这将成为全球 LED 产业新的发展动力 c LED 汽车车灯市场分析 LED 灯响应时间仅为 20ms 这也是其与传统钨灯 响应时间 25ms 相比的另一大优势 这种快速的响应时间使其入选刹车指示灯的最佳产品 在遇到事故需刹车时 它能够给驾 驶员提供更多的反应时间 这相当于使时速 60 英里的汽车少行驶 24 英尺的距离 大量数据显示车用 LED 会有一个光明的前景 根据法兰克福车展的观察报告及 LED 和 汽车制造商的调查报告 Fox 预计 到 2013 年外部应用类 LED 销售额会与内部应用类持平 车用 LED 市场总值将超过 12 亿美元 Volkswagen 和 DaimlerChrysler 也已加入该行业 车用 LED 应用增多的一个最大因素就是欧洲昼行灯的普及 昼行灯已经席卷加拿大 芬兰 瑞典和美国 成为一股风潮 据报道 昼行灯能显着降低交通事故的发生 面对昼行灯日益增加之势 欧洲各国正积极制定标准 而 LED 即是昼行灯的最佳选择 预计将占有 1 亿美元的市场份额 这与尾灯应用领域收入持平 LED 作为汽车车灯主要得 益于低功耗 长寿命和相应速度快的特点 LED 将逐步实现从汽车内部 后部到前部的转 移 最终占据整个汽车车灯市场 凭借着汽车的巨大产能 LED 车灯市场面临着巨大的发 展潜力 2005 年中国 LED 汽车应用市场规模为 0 29 亿元 其中汽车车灯市场规模为 0 21 亿元 从整个 LED 应用市场看 汽车应用市场还处于起步导入期 但随着中国汽车市场的蓬勃发 展 LED 在该领域的广泛应用是可期的 d LED 室内灯饰灯饰及交通灯市场分析 室内装饰灯市场是 LED 的另一新兴市场 通过电流的控制 LED 可以实现几百种甚至 上千种颜色的变化 在现阶段讲究个性化的时代中 LED 颜色多样化有助于 LED 装饰灯市 场的发展 LED 已经开始做成小型装饰灯 装饰幕墙应用在酒店 居室中 2005 年室内装 饰灯市场规模达到 1 58 亿元 随着白光 LED 及大功率 LED 技术的日益成熟 LED 在灯饰市 场的应用前景将更加广阔 经过多年的替换工作 全国主要城市由传统交通灯替换为 LED 交通灯的工作已经接近 尾声 LED 交通灯市场在经历了多年的高速成长期后 2005 年市场规模达到 15 2 亿元 二 三级城市的交通灯建设及替换工作使了 LED 在交通灯市场的持续增长成为可能 预计 2008 年 LED 在交通灯市场的规模将达到近 30 亿元 e LEDLED 景观照明景观照明市场分析 景观照明市场主要以街道 广场等公共场所装饰照明为主 推动力量主要来自于政府 受到 2008 年北京奥运会和 2010 年上海世博会的影响 北京 上海等举办地加快了景观照 明的步伐 由于 LED 功耗低 在用电量巨大的景观照明市场中具有很强的市场竞争力 目 前 LED 已经越来越多地应用到景观照明市场中 2005 年中国景观照明市场规模超过 7 亿 元 在上述两个主要活动的带动下 景观照明市场会在 2007 年达到 72 的高增长率 此外 奥运会和世博会的主要作用远远不再于自身带动景观照明市场的成长 更重要 的是其榜样作用 为了迎接奥运会和世博会的召开 北京 青岛 上海等地将建成一批 LED 景观照明工程 这些工程在装饰街道的同时还将起到示范作用 其他城市在看到 LED 在景观照明中的出色表现会减少对于 LED 景观照明的使用顾虑 加快使用 LED 在景观照明 中的应用 LED 将会从一级城市快速向二级 三级城市扩展 f 通用照明市场分析 LED 作为一种新型的照明技术 其应用前景举世瞩目 尤其是高亮度 LED 更被誉为 21 世纪最有价值的光源 必将引起照明领域一场新的革命 自从白光 LED 出现 无论是发光 原理还是功能等方面都具有其它传统光源无法匹敌的优势 因此 LEDLED 照明照明已成为 21 世纪 居室照明领域的一种趋势 LED 将取代传统白炽灯和日光灯 传统照明灯具灯具已面临严峻挑 战 对于进入通用照明市场而言 功率白光 LED 除面临着诸如发光效率低 散热不好 成 本过高等问题外 还将面临到光学 机构与电控等的整合以及 LED 照明产品通用标准的制 订 但这些问题 已得到逐步解决 这为 LED 进入通用照明市场奠定了基础 赛迪顾问预 计 LED 进入通用照明市场已成必然之势 我国已成为世界第一大照明电器生产国和出口国 2006 年中国照明行业产值约 1600 亿元 全国现有照明电器生产企业 6000 家 灯饰 灯具生产企业约 4000 家 预计未来 5 年内约有 30 的企业将涉足 LED 照明产品的生产 这必将导致 LED 需求量的大幅提升 g 产品应用分布 产品应用分布主要在以下三类 第一类 信号指示应用 所有电子设备的功能指示灯 交通指示灯等 第二类 显示应用 指示牌 广告牌 大屏幕显示 背光显示等 第三类 照明应用 便携灯具 汽车用灯 景观灯饰 路灯照明 特殊照明 普通照 明 应用市场分布见下表 单位 百万美元 五 我国 LED 市场分析 a 发展情况 自 20 世纪 60 年代末 中科院长春物理所研发成功 GaAsP 红光 LED 至今近 40 年来 中 国 LED 的发展已具有相当的规模 至 2006 年 全国约有 LED 各类企业 4000 多家 从业人 员超过 100 万 其中从事 LED 生产的企业 600 多家 且主要集中在下游封装行业 LED 器 件年产量 500 亿只 以上 LED 应用的成品产量与规模无法统计 年市场规模约 400 亿元 b 市场范围 近年来中国制造业规模与水平得到很大提升 中国已成为世界工厂 中国制造的各种 产品分布在世界的各个角落 LEDLED 产品产品之芯片 封装 模块在国内流通 经组装成各种成 品后销往世界各地 按地域划分 LED 的市场主要集中在经济发达的珠三角及长三角地区 市场占据全国应用市场的 95 以上 六 LED 制造装备 封装设备 发展现状分析 a 上 中游的外延生产及芯片制造设备行业 全球有近 200 家公司和 300 多所大学以及研究机构从事氮化镓基 LED 的材料生长 器 件制作工艺和相关装备制造的研究和开发工作 居于领先水平的公司主要有日本的 Nichia ToyotaGosei 索尼 三洋 美国的 CreeLeLumiledsleds 欧洲的 Osram 菲利普 中国 台湾的芯片厂家主要有国联 晶元 光磊 广镓 灿元 连威等 由于核心技术为欧美等 发达国家所掌握 国内厂商尚处在研究阶段 尚未形成规模生产 其中中电科技集团公司 第四十五研究所 第四十八研究所 第二研究所 3 个研究所在该领域已取得一些成就 b 下游封装设备行业 下游封装设备行业 全球有近 50 家公司 居于领先地位的有 瑞士的 ESEC 美国的 K S 日本的 SHINKAWA 日本的 RENESAS 德国的西门子 F K 香港的 ASM 国内从事下游 封装设备制造的有约 30 家 从技术实力来及规模来说以大族光电 翠涛自动化 大赢数控 实力最强 大族 2006 年才进入该行业 产品仅限于固晶机 分光机 需财力较强但技术能 力一般 翠涛自动化 仅固晶机 焊线机两条产品线 其中在焊线机产品线在市场上有较 好的口碑 大赢数控产品线较全面 几乎涵盖了 LED 封装所需设备的全线产品线 主要有 固晶机 焊线机 喷胶机 分光机 灌胶机 一切机 其中在分光机 灌胶机有较强的实 力 c 总体情况 A 国外 LEDLED 封装设备封装设备因价格过高 国内 LED 制造企业难以接受 所以国外设备在大陆 地区的市场占有率并不高 B 国内设备厂商除大族光电 翠涛自动化 大赢数控规模稍大之外 其它设备厂商的 规模都较小 平均人数不足 100 人 且融资能力较差 这已成为其发展壮大的主要瓶颈 谁能突破这个瓶颈谁就能在竞争中占据优势 C 国内厂商技术能力普遍较低 由于该行业刚刚起步 国内厂商技术积累较薄弱 所 以技术能力普遍较弱 且国内厂商大都急功近利 真正培养自己技术人员的企业较少 导 致该行业技术层次普遍较低 D 国内 LED 设备行业尚处在行业生命周期的快速发展 竞争态势不明了 具有较强技 术及经济实力的领导厂商尚未形成 此时正是投资该行业的最佳时期 七 行业机遇与挑战简析 A LED 设备行业的机遇 1 LED 的诸多优势决定了其广阔的发展情景 LED 具有省电 寿命长 耐震动 响应速度快 散热低等特点 LED 正取代传统光源 被广泛应用于指示灯 信号灯 显示屏 景观照明等领域 在我们的日常生活中的家用电 器 电话机 仪表板照明 汽车防雾灯 交通信号灯交通信号灯等设备中随处可见 近几年来 LED 制造工艺和相关新材料的开发和应用不断进步 各种颜色的高亮度 LED 取得了突破性进展 其发光效率提高了近 1000 倍 色度方面已实现了可见光波段的所有颜 色 其中最重要的是超高亮度白光 LED 的出现 使 LED 应用领域跨越至高效率照明光源市 场成为可能 业界专家指出 高亮度 LED 是继爱迪生发明白炽灯泡后最伟大的发明之一 更有人认为 利用火光摆脱日光照明束缚是人类光源的第一次革命 爱迪生发明的电灯泡 是光源的第二次革命 而 LEDLED 光源光源将会成为人类光源的第三次革命 LED 照明产品以其固有的优越性吸引着全世界的目光 LED 电子节能灯以其高光效 高 显色 节电能 长寿命的优异性能被誉为民用第三代新光源 绿色环保产品 代表二十一 世纪照明光源的发展方向 在我国 照明用电量约占全社会总用电量的 12 如果把现有普 通白炽灯全部换成节能灯 全国一年可节电 600 多亿度 相当于三峡电站的年发电量 2 政府的大力扶持必将有利于 LED 产业链的飞速发展 我国 LED 产业起步于 1970 年代 上世纪 90 年代后期高亮度 LED 产业得到迅速发展 2003 年科技部启动国家半导体照明工程 同时推动国家半导体照明产业化基地的建设 共 建成大连光产业园 上海张江高科技园 南昌联创光电科技园 厦门开元科技园 北京亦 庄经济技术开发区和深圳光明高新区六个产业基地 据深圳 LED 照明产业促进会的资料显示 深圳 LED 照明产业近年来发展迅猛 截至去 年底 深圳已有 700 多家 LED 照明相关企业 覆盖了从衬底到外延片 芯片 封装等环节 初步形成一个完整的 LED 产业链 产值占去了全国产业的半壁江山 出口方面则为全国出 口总额的三分之二左右 市科技信息局有关负责人透露 为促进