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LED(Light-Emitting-Diode)是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導體，大致可以分為可見光和不可見光兩種，其下游應用產(chǎn)品主要是平板顯示、手機顯示屏、照明、紅外線LED和OLED等領域的市場�？梢姽獍ǔＲ姷募t光LED(包括比較常見，自然界中易于獲取的其他顏色，如黃色等)、藍/白光LED。其中藍/白光LED的材料以GaN為主。不可見光LED主要是發(fā)射紅外線為主的發(fā)射器和檢測器等。
在上世紀末和本世紀初，光電產(chǎn)業(yè)尤其是LED市場經(jīng)歷了一個大發(fā)展階段，但2001年后由于受全球經(jīng)濟尤其是電子信息行業(yè)不景氣的影響，市場增長乏力。2003年隨著LED市場規(guī)模的再次提升，全球光電業(yè)將逐步復蘇，但普遍認為仍無法迅速回復到三年前的水準。
在原料市場方面，對常見的可見光LED產(chǎn)品的原材料，我國已掌握，并能夠自己生產(chǎn)。因此已經(jīng)形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，由原料生產(chǎn)到下游的封裝都有大量的企業(yè)。GaN材料前景良好，國家對以GaN為代表的藍光材料產(chǎn)業(yè)扶持的力度相當大。目前對于GaN基LED的投資相對較多，但成本的居高不下。
目前，我國LED產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初步形成珠江三角洲、長江三角洲、東南地區(qū)、北京與大連等北方地區(qū)四大區(qū)域，每一區(qū)域基本形成了比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈�？傮w而言，我國的LED產(chǎn)業(yè)格局南方產(chǎn)業(yè)化程度較高，而北方依托眾多高校和科研機構(gòu)產(chǎn)品研發(fā)實力較強。在這部分產(chǎn)業(yè)中，以LED照明產(chǎn)業(yè)最為成熟。
藍/白光LED技術(shù)主要被日本日亞公司壟斷，我國尚未掌握核心技術(shù)。雖然市場前景廣大，但較高的價格以及專利費用等制約了其發(fā)展。就2003年與2004年而言，藍/白光LED實現(xiàn)技術(shù)突破并迅速完成產(chǎn)業(yè)化的時間過于緊迫，實現(xiàn)可能性較小。因而，預計還是主要依靠規(guī)模效應來降低成本。
中國擁有巨大的照明工業(yè)和照明市場。我國現(xiàn)在是世界照明電器生產(chǎn)大國和出口大國之一。通過“863”計劃等科技計劃的支持，我國已經(jīng)初步形成從外延片生產(chǎn)、芯片制備、器件封裝集成應用的比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈，現(xiàn)在全國從事半導體LED器件及照明系統(tǒng)生產(chǎn)的規(guī)模以上的企業(yè)有400多家，封裝在國際市場上已占有相當大的份額。在裝飾照明、汽車照明市場、交通信號燈方面，LED照明都有巨大的潛力。目前，市面上還沒有出現(xiàn)大功率的LED，過高的價格都阻礙LED在照明領域的發(fā)展。
紅外線LED發(fā)射器和檢測器的使用量是顯示器及指示器LED用量的3倍多。市場人士預測，內(nèi)地的紅外線今后3年年增長率可能高達22%。內(nèi)地紅外線LED主要供應國內(nèi)市場。隨著市場競爭的日趨激烈，紅外線LED價格仍將會繼續(xù)下跌。預計2004年其價格將會保持穩(wěn)定，當然，今后幾個月內(nèi)也可能會出現(xiàn)2%的微幅下滑。
就LED顯示屏而言，中國的設計和生產(chǎn)技術(shù)水平基本與國際同步。一些具有實力和影響的企業(yè)把LED顯示屏作為經(jīng)營戰(zhàn)略發(fā)展的重要內(nèi)容，涉足LED顯示屏產(chǎn)業(yè)，中國加入WTO、北京申奧成功等，成為LED顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的契機。預計在近年內(nèi)，我國的LED顯示屏產(chǎn)業(yè)將會有較大的發(fā)展。就整個LED顯示屏系統(tǒng)而言，中國與國際處于同一水平，國內(nèi)產(chǎn)品性價比高，市場占有率在90%以上。
我國LED產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及展望
1968年我國第一批發(fā)光二極管開始進入市場，至今已有30多個年頭，在光學光電子新興產(chǎn)業(yè)中極其影響，在顯示技術(shù)領域始終占有一席之地，我國政府在電子基礎產(chǎn)品發(fā)展中，堅持樹立大市場觀念，以國民經(jīng)濟現(xiàn)代化、信息化為目標，實現(xiàn)產(chǎn)品專業(yè)化大生產(chǎn)為重點，擴大出口創(chuàng)匯能力，首選光電子器件等五種新型電子元器件作為發(fā)展目標，LED產(chǎn)業(yè)是光電子器件發(fā)展中的重點，在產(chǎn)值、產(chǎn)量、規(guī)模效應等占有優(yōu)勢，雖然在世界光電設計中占有很小的份額，但是我國巨大的市場潛力，使得制造廠商紛紛參與，擴張投資增加產(chǎn)能。
近三年來LED產(chǎn)業(yè)平均增長率大于30%，尤其是1996年之后增長較快，1998年實現(xiàn)銷售收入22.44億元，比上年增長13.44%，產(chǎn)量65.09億只，比上年增長5.2%，產(chǎn)值35.89億元。行業(yè)資料顯示，目前我國從事生產(chǎn)經(jīng)營、科研教育等單位有100多個，從業(yè)人員約15000人，其中工程技術(shù)人員占二成，行業(yè)資產(chǎn)3.5億元，初步形成了產(chǎn)業(yè)規(guī)模，同時產(chǎn)業(yè)發(fā)展也帶動了周邊支持產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，除LED芯片之外，主要原材料，零部件，所需的儀器設備國內(nèi)都有生產(chǎn)供應，國內(nèi)許多高校、研究所在發(fā)光材料、新型結(jié)構(gòu)、新器件、新應用等方面做了大量的研究工作，取得了很多成果，1998年完成科研開發(fā)，技術(shù)改造250余項，某些成果達到國際先進水平。在眾多生產(chǎn)商中，后道封裝工廠主要有佛山光電、寧波愛米達、廈門華聯(lián)、天津天星、蘇州半導體、深圳超亮等20余家;在芯片制作方面有五家，南昌欣磊公司是目前唯一能夠批量供貨的芯片廠商，每月產(chǎn)能達到200KK，據(jù)悉該公司正在擬定擴產(chǎn)計劃，目標是每月能達到200KK，據(jù)悉該公司正在擬定擴產(chǎn)計劃，目標是每月產(chǎn)能500KK，欣磊公司的成功運作，改變了我國芯片唯一依靠進口局面，上海晶田的投產(chǎn)曾經(jīng)給人鼓舞，但是之后的運作中經(jīng)歷了痛苦的合作歷程，近期有一線轉(zhuǎn)機，生產(chǎn)LED傳統(tǒng)芯片，據(jù)稱有供不應求趨勢，出現(xiàn)市場緊銷的局面，但是距離規(guī)模量產(chǎn)甚遠，其余三個廠家仍處于試產(chǎn)階段，很少有產(chǎn)品面市;在四次元芯片制造方面，也有三家企業(yè)投入，至今尚無產(chǎn)量銷售;有六個廠商投入發(fā)光材料的開發(fā)和生產(chǎn)，其中三個工廠制作傳統(tǒng)芯片的外延片，三個工廠利用MOCVD技術(shù)制作四次元的材料，目前進展不大，都處于試驗階段。
LED顯示屏是發(fā)光二極管主要應用面之一，近年來發(fā)展迅速，目前LED顯示屏制作技術(shù)先進，售價低，國外公司很難在大陸競爭市場，據(jù)不完全統(tǒng)計，1998年我國LED顯示屏生產(chǎn)廠商有150多家，制造各類顯示屏約五萬平方米，實現(xiàn)產(chǎn)值14億元，主要生產(chǎn)廠家有北京蘭通、南京落普、上海信茂、上海三思科、東北微電子、西安青松、天津數(shù)據(jù)、深圳同洲等，這些公司生產(chǎn)的戶外屏，全彩色室內(nèi)外屏都能為用戶接受，推動了信息顯示市場發(fā)展;我國臺灣地區(qū)發(fā)展LED產(chǎn)業(yè)取得了舉世矚目的成績，近年來在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，制作技術(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量，量產(chǎn)水平，市場占有方面，緊逼日本的態(tài)勢，在世界LED產(chǎn)業(yè)中緊挨美國、日本之后，位居世界第三，五年來，每年平均增長達20%以上，1997年臺灣十大光電產(chǎn)品中占第四位，產(chǎn)值18870百萬元新臺幣，EpistarCorp已經(jīng)開發(fā)成功用于全彩色燈和顯示器的紅色、綠色、藍色芯片，這些芯片光強超過70mcd，一家正在投產(chǎn)的公司利用MOVPE技術(shù)，生產(chǎn)InGaAlp超亮度的發(fā)光材料和芯片;臺灣有七家生產(chǎn)LED芯片的公司，生產(chǎn)各色傳統(tǒng)芯片占世界產(chǎn)量的七成以上，主要廠商有光磊、鼎元、光寶、國聯(lián)等，歐美、日本等著名光電公司也使用臺灣芯片，臺灣封裝工廠有30余家，有10個是大公司，主要有光寶、億光、今臺等，這些廠商大多在大陸設廠，以擴大產(chǎn)量，降低成本，增加市場競爭能力。因此我國LED產(chǎn)業(yè)的整體實力雄厚，有望成為電子基礎產(chǎn)品重要支柱產(chǎn)業(yè)。
發(fā)光二極管的應用十分普遍，由于工作電壓低、耗電省、色彩豐富、價格低，因而受到電氣工程師和科研人員的歡迎，早期傳統(tǒng)的產(chǎn)品發(fā)光效率低，光強一般幾個到幾十個mcd，適宜使用在室內(nèi)場合，在家電、儀器儀表、通訊設備、微機及玩具等方面應用，由于應用技術(shù)日趨發(fā)展，傳統(tǒng)產(chǎn)品出現(xiàn)新的應用商機，正在流行的LED圣誕燈，由于造型新穎，有鴨嘴型圣誕燈、多彩球型燈、珠廉窗燈，而且色彩豐富，不易碎破，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;一種受到兒童歡迎的閃光鞋，利用走睡時LED閃鑠發(fā)光，非常醒目，既有單色光，也有雙色光，據(jù)浙江一家鞋業(yè)公司總經(jīng)理介紹，僅溫州地區(qū)一年要用去500KK的發(fā)光二極管;具有健康保健作用的牙刷，在發(fā)達國家使用普遍，利用發(fā)光二極管作為牙刷的電量指示十分方便，每把牙刷都帶一個LED燈，據(jù)國內(nèi)正在投產(chǎn)的制造商介紹，該公司已有保健牙刷少量上市，計劃生產(chǎn)時需要300KK的發(fā)光燈;在工業(yè)產(chǎn)品方面，發(fā)光二極管型AD11指示燈在電源柜上普遍使用，這種產(chǎn)品采用多芯片集成組成光源，有紅黃綠三種顏色，經(jīng)電容降壓后，可以使用220V、280V電源，江蘇一家制造商介紹，該公司年銷售達到10KK只以上，每年需要200KK-300KKLED芯片，市場還有擴張的潛力，由于主動發(fā)光指示清晰，壽命長，耗電少等特點，很受用戶歡迎，不久可以全部替代電泡型AD11產(chǎn)品，總之傳統(tǒng)發(fā)光二極管的市場不僅會隨著原有應用面產(chǎn)品的成長而提升，而且新的應用面開拓了市場商機。
隨著新材料及半導體工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，自1994年起以新型可見光材料InGaAlP和InGaN為主流，實現(xiàn)了高亮度，多色化，加之封裝技術(shù)的改進，顯示信息大型化，出現(xiàn)了LED產(chǎn)品新的應用領域，帶來了更多的市場商機，這些產(chǎn)品使得LED應用由室內(nèi)使用提升到戶外使用，能在陽光強烈的場合下清晰顯示，發(fā)光效率極高，光強超過1000mcd，同時滿足了全彩色顯示和便攜產(chǎn)品低功耗要求，這些先進的發(fā)光管包括：
1.藍色、綠色發(fā)光二極管：藍色LED材料有碳化硅(Suc)、氮化鎵(GaN)及銦氮鎵(InGaN)三元材料等，采用InGaN/AlGaN結(jié)構(gòu)制成的藍色發(fā)光燈峰值波長470nm，法向光強達到2000mcd，綠色發(fā)光燈峰值波長520nm，法向光強可達5000mcd，其中還有峰值波長500nm的藍綠色(交通綠)發(fā)光燈，在藍色發(fā)光的基礎上，包封時在其芯片上添加幾毫克的螢光物質(zhì)轉(zhuǎn)換成白色，白光二極管是微型白熾燈的最佳替代品，價格雖比電泡貴，但不易破碎，更加省電，工作時幾乎不發(fā)熱，可以連續(xù)照明10多年，這些產(chǎn)品在日本、德國、美國及臺灣等著名的光電子公司生產(chǎn)并推向市場。
2.新穎的四次元發(fā)光二極管：八十年代后期開發(fā)上市的GaAlAs材料，制成紅色發(fā)光管，首先實現(xiàn)超高亮度的要求，發(fā)光強度超過1000mcd，但是光衰較大，因此應用范圍受到限制，九十年代開發(fā)成功的InGaAlP四次元材料，制成產(chǎn)品可以獲得紅、橙、黃、琥珀四種顏色，發(fā)光效率極高，并且高溫性能很好，是戶外使用的理想產(chǎn)品。
3.新品種LED及功率發(fā)光二極管：工作電流為70ma，發(fā)出極強的光束，視角較大，一般為40-70度，用于汽車標志燈;貼片式(SMD)LED在小電流下工作，一般為1-2ma有足夠亮度，可節(jié)省便攜式產(chǎn)品的耗電量;恒壓發(fā)光二極管，制時將電阻封裝在內(nèi)部，使用時不需限流電阻，一般工作在12V以下，使用者十分方便，同樣在封裝時中進一塊集成電路，一般在5V以下工作，當通電時會閃爍發(fā)光，可以作為狀態(tài)顯示，使用也很方便，這種集群LED芯片、器件，元件可以制成發(fā)光模塊，實現(xiàn)特定的功能要求，利用LED多芯片的集群組成多彩色燈具，典型的紅、綠、藍三色可以組成全色燈，在三色中間交合處呈現(xiàn)白色光。
這些新器件出現(xiàn)拓展LED的應用領域，首先是交通訊號顯示光源的應用，具有抗震耐沖擊，光響應速度快，省電壽命長等特點，全國約有11個廠商在開發(fā)研制交通信號燈，其中有3家公司的產(chǎn)品通過了認證機構(gòu)的檢測，近期在北京、上海、天津城市都有交通訊號燈作現(xiàn)場試驗，1997年北京第五屆多國城市交通展覽上，國內(nèi)許多交通記號燈生產(chǎn)廠商展示了LED交通燈的樣品;其次是汽車工業(yè)上的應用，汽車使用白熾燈不耐振動撞擊，及易損壞，使用壽命短，經(jīng)常需要換，1987年開始，我國開始在汽車上安裝高位剎車燈，由于LED響應速度快，可以及早提醒司機剎車，減少汽車追尾事故，增加安全性，在汽車儀表板及各種照明部分的光源，都可有超高亮度發(fā)光燈來擔當，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準件，美國HP公司在1996年推出的LED汽車尾燈模組可以隨意組合成各種汽車尾燈;第三是LED背光源，特別是高效側(cè)部發(fā)光的背光源最為引人注目，LED作為LCD背光源應用，具有壽命長，出光效率高，無干擾和性價比高等特點，有電子手表、手機、BP機、電子計算器、刷卡機等廣泛應用，隨著便攜電子產(chǎn)品日趨小型化，LED背光源更具優(yōu)勢，在手機中都選用LED背光源，因此背光源制作技術(shù)將向更薄型、低功耗，均勻一致方面發(fā)展，LED側(cè)部背光板的厚度可做到0.7-3.5mm，出光效率達到50-70%，并且有綠色、紅色、藍色及各種混合色隨客戶選用，不久可能出現(xiàn)厚度相同于EL的超薄背光源;第四是人們最感興趣的LED照明光源，直接目標是LED光源替代白熾燈和螢光燈，這種趨勢已從局部領域和由小到大的開始替代，日本通產(chǎn)省號召全國節(jié)約能源，正在計劃替代白熾燈的發(fā)光二極管項目(稱為照亮日本的項目)，頭五年的予算為50億日元，如果LED替代半數(shù)的白熾燈和螢光燈，每年可節(jié)約相當于60億升原油的能源相當于五個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，因此人們正面臨照明變革，期待LED給人們帶來福音。
由于發(fā)光二極管產(chǎn)業(yè)不斷涌現(xiàn)新技術(shù)、新產(chǎn)品、新的應用，呈現(xiàn)了朝陽工業(yè)的欣欣向榮的景象，相信在下世紀的頭十年中，LED產(chǎn)業(yè)會得到持續(xù)發(fā)展：
1.制造廠商會在超高亮、全彩色技術(shù)面擴張投資，提升產(chǎn)能，從業(yè)人員會有增加，我國(包括臺灣和香港地區(qū))將成為世界LED的主要產(chǎn)地，預計占世界總量的六成以上，五年之后產(chǎn)值達到七十億元，超高亮度LED會有30%速度增長，而傳統(tǒng)LED也會有5%——10%速度增長。
2.目前許多色別的發(fā)光二極管都達到燭光級水平，相信隨著器件結(jié)構(gòu)的改進，發(fā)光效率的飛速提高，今后LED發(fā)展的主注是照明光源，開始在一些領域取代白熾燈，期間會與其它光源互補，并存，共同發(fā)展，人們面臨著照明光源的變革，有人預言LED是21世紀的照明光源。
3.世界光電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展推動應用領域的變化發(fā)展，相信隨著LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展會有更多的資金投向LED的研究和生產(chǎn)，因此現(xiàn)有超高亮度、藍色、綠色LED的技術(shù)為少數(shù)廠商壟斷將會突破，預計產(chǎn)品成本會有大幅度的下降，從而促進市場再開發(fā)，應用于的再拓展。
可以相信，半導體發(fā)光技術(shù)不會被其它技術(shù)產(chǎn)品取代，而且會繼續(xù)沿著原來的軌道向前發(fā)展。
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