LED產(chǎn)業(yè)簡(jiǎn)介L(zhǎng)ED是是LightEmittingDiode（發(fā)光二極管）的簡(jiǎn)稱，是繼火、白熾燈、熒光燈后人類照明的第四次革命。LED是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，依靠電流通過(guò)固體直接輻射光子發(fā)光，發(fā)光效率是白熾燈的十倍，是熒光燈的兩倍。同時(shí)LED元件的壽命非常長(zhǎng)，普遍在5萬(wàn)-10萬(wàn)小時(shí)之間，即使是頻繁的開(kāi)關(guān)，也不會(huì)影響到使用壽命。且防振動(dòng)，安全性好，不易破碎，不含汞，非常環(huán)保。是理想的照明用器。我國(guó)LED行業(yè)基礎(chǔ)很薄弱，但目前正在進(jìn)行大規(guī)模的產(chǎn)能擴(kuò)張，據(jù)統(tǒng)計(jì)2003年至2007年我國(guó)LED行業(yè)產(chǎn)值年均增速均在30%以上，2007年突破300億元，最近4年來(lái)更是突飛猛進(jìn)，2010年我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值就達(dá)到了1256億元（其中一半在廣東）。2010年中國(guó)企業(yè)在LED上游的外延芯片上下大功夫，一口氣引入500—600臺(tái)\o"MOCVD"MOCVD設(shè)備，這等于之前臺(tái)灣企業(yè)15年的引入總量，等于2008年全球的引入總量；2009年國(guó)務(wù)院公布戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃后，政府對(duì)于LED產(chǎn)業(yè)給予了很大的支持力度。未來(lái)5年，在“十二五”規(guī)劃的有力支持下，中國(guó)LED產(chǎn)業(yè)年復(fù)合增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)將達(dá)到42%，到2015年預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值5000億元人民幣，比2010年翻兩番。目前國(guó)內(nèi)LED行業(yè)存在的主要問(wèn)題是是產(chǎn)業(yè)化水平較低，LED的應(yīng)用仍然處于初級(jí)水平，除了\o"顯示屏"顯示屏、汽車工業(yè)、電子產(chǎn)品等傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域外，LED還有很多待開(kāi)發(fā)的應(yīng)用領(lǐng)域。僅以\o"LED照明"LED照明為例，2009年中國(guó)LED照明的滲透率不到1%，如深圳市的40萬(wàn)只路燈，而使用LED照明的不足1萬(wàn)只，具有很大的應(yīng)用潛力。過(guò)去，中國(guó)LED室內(nèi)照明和\o"顯示"顯示領(lǐng)域的產(chǎn)品80%以上都出口到國(guó)外，在今后，中國(guó)LED企業(yè)要將國(guó)內(nèi)市場(chǎng)國(guó)際化，努力耕耘國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。在技術(shù)研發(fā)層面，為提升中國(guó)LED企業(yè)在研發(fā)方面的不足，未來(lái)五年，中國(guó)將引入1446臺(tái)MOCVD設(shè)備，這至少需要100個(gè)領(lǐng)軍人才，但目前我國(guó)LED方面的人才儲(chǔ)備仍令人堪憂。人類照明的第四次革命人類的誕生和照明的起源幾乎同時(shí)，在某種意義上，人類的誕生甚至是由照明進(jìn)步引起，那就是照明的第一次革命——火（fire）的出現(xiàn)。燃燒大部分的能量都以紅外線的形式輻射出去，發(fā)光效率極低。直到1879年，愛(ài)迪生發(fā)明了用炭絲做燈絲的世界上第一盞白熾燈（Incandescence），開(kāi)始了人類照明史上的第二次革命。由于仍然是由燈絲發(fā)熱產(chǎn)生可見(jiàn)光照明，白熾燈的發(fā)光效率仍然偏低，電能轉(zhuǎn)換成光能的效率不到5%。照明的第三次革命來(lái)自熒光燈（Fluorescence），時(shí)間從20世紀(jì)40年代開(kāi)始。熒光燈是冷光源，能量轉(zhuǎn)換效率比白熾燈提高了很多，達(dá)到25%，壽命也提高到1000小時(shí)。圖1人類照明歷史的四次革命LED照明發(fā)韌于20世紀(jì)60年代，最初的GaAsP發(fā)光二極管發(fā)光效率和亮度較低，只能用作儀表指示燈。隨著二十世紀(jì)下半葉技術(shù)的快速進(jìn)步特別是新材料的不斷出現(xiàn)，LED的發(fā)光效率和能量轉(zhuǎn)換效率都在快速提高。到2000年前后，效率指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到并超過(guò)了熒光燈，被視為人類照明的第四次革命。LED晶片由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來(lái)的時(shí)候，它們之間就形成一個(gè)“P-N結(jié)”。當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長(zhǎng)也就是光的顏色，是由形成P-N結(jié)的材料決定的。圖2LED發(fā)光和封裝原理圖和白熾燈及熒光燈相比，LED照明發(fā)光效率高、壽命長(zhǎng)、電壓低、安全性高、牢固和耐震動(dòng)沖擊等特點(diǎn)，同時(shí)體積小、重量輕，響應(yīng)時(shí)間更短，色彩豐富可調(diào)，并且非常環(huán)保沒(méi)有污染表1幾種照明方式效能對(duì)比（發(fā)光強(qiáng)度的衡量單位有照度單位（勒克司Lux）、光通量單位（流明Lumen）、發(fā)光強(qiáng)度單位（燭光Candlepower）1CD（燭光）指完全輻射的物體，在白金凝固點(diǎn)溫度下，每六十分之一平方厘米面積的發(fā)光強(qiáng)度。（以前指直徑為2.2厘米，質(zhì)量為的鯨油燭，每小時(shí)燃燒，火焰高度為4.5厘米，沿水平方向的發(fā)光強(qiáng)度）1L（流明）指1CD燭光照射在距離為1厘米，面積為1平方厘米的平面上的光通量。1Lux（勒克司）指1L的光通量均勻地分布在1平方米面積上的照度。一般主動(dòng)發(fā)光體采用發(fā)光強(qiáng)度單位燭光CD，如白熾燈、LED等；反射或穿透型的物體采用光通量單位流明L，如LCD投影機(jī)等；而照度單位勒克司Lux，一般用于攝影等領(lǐng)域）同樣亮度的白熾燈、熒光燈和LED燈使用10000小時(shí)，LED燈總成本比熒光燈高，但已經(jīng)比白熾燈要低。LED燈總成本較高的原因來(lái)自于目前光源成本較高，隨著對(duì)LED的大規(guī)模投入和產(chǎn)品價(jià)格的不斷下降，LED光源成本下降是大勢(shì)所趨，到兩者價(jià)格差距不大，就是LED燈進(jìn)入普通照明之時(shí)。表2白熾燈、熒光燈和LED燈使用10000小時(shí)成本對(duì)比隨著發(fā)光效率和生產(chǎn)效率的快速提高,同樣亮度的LED燈未來(lái)幾年內(nèi)總成本將快速下降，預(yù)計(jì)到2012年左右，LED燈將在成本上可望和熒光燈一競(jìng)高低。行業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈完整清晰根據(jù)LED的生產(chǎn)流程，可以把行業(yè)分成上游外延片生長(zhǎng)、中游芯片制造和下游芯片封裝三個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。上游外延片生長(zhǎng)為L(zhǎng)ED的關(guān)鍵技術(shù)，附加值也最大。單晶片是襯底，目前使用較多的是藍(lán)寶石。利用不同材料可以在襯底基板上成長(zhǎng)不同材料層的外延晶片，現(xiàn)有的規(guī)格大小是2寸及3寸的外延晶片，厚度很薄就像平面金屬一般，之后供中游使用。中游廠商根據(jù)LED元件結(jié)構(gòu)的需要，先進(jìn)行金屬蒸鍍，然后在外延晶片上光罩蝕刻及熱處理而制作LED兩端的金屬電極，接著將襯底磨薄、拋光后切割為細(xì)小的LED芯片。由于襯底較脆且機(jī)械加工性差，芯片切割過(guò)程的成品率為中游制作階段的重點(diǎn)。中游的最后一步是測(cè)試分選。下游把從中游來(lái)的芯片粘貼并焊接導(dǎo)線架，經(jīng)由測(cè)試、封膠，然后封裝成各種不同的產(chǎn)品。原則上芯片越小、封裝的技術(shù)難度越高。但相對(duì)于上游而言，技術(shù)含量仍然比較低。所以制作重點(diǎn)除了封裝能力的多樣化外，還有在于如何增加封裝難度高的大功率LED產(chǎn)品以提升利潤(rùn)與競(jìng)爭(zhēng)力。由于中游芯片制作質(zhì)量的好壞主要由上游的外延片決定，兩者相關(guān)性非常密切。一般而言，上游廠商同時(shí)會(huì)進(jìn)行芯片制作流程，中游廠商為了控制質(zhì)量，也會(huì)向上游延伸。所以往往上游外延片生長(zhǎng)和中游芯片制造是一體的，兩者合計(jì)占整個(gè)LED產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的70%以上。圖3LED生產(chǎn)流程除這三者外，更加寬泛的LED產(chǎn)業(yè)鏈還包括襯底（基板）的制造和芯片封裝后LED應(yīng)用的開(kāi)發(fā)，前者也可歸于材料行業(yè)，后者可以歸入各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。LED的外延片生長(zhǎng)主要有LPE（液相外延）、VPE（氣相外延）和MOCVD（有機(jī)金屬氣相外延）技術(shù)，前兩者主要用來(lái)生產(chǎn)傳統(tǒng)LED，后者用于生產(chǎn)高亮度LED。隨著高亮度LED越來(lái)越成為L(zhǎng)ED的主流，目前新購(gòu)置的外延片生長(zhǎng)設(shè)備均是MOCVD。表4LED主要外延片生長(zhǎng)技術(shù)不同的基板材料，和不同的發(fā)光層材料，對(duì)應(yīng)不同的波長(zhǎng)，也對(duì)應(yīng)不同的顏色。由于藍(lán)綠光和白光是未來(lái)的發(fā)展方向，也是現(xiàn)在的主流產(chǎn)品，藍(lán)寶石作為基板目前使用最多。表5LED外延片材料分類LED產(chǎn)品封裝結(jié)構(gòu)通常分為點(diǎn)光源、面光源和發(fā)光顯示器三類，單個(gè)管芯一般構(gòu)成點(diǎn)光源，多個(gè)管芯組裝一般可構(gòu)成面光源和線光源，作信息、狀態(tài)指示及顯示用，發(fā)光顯示器也是用多個(gè)管芯串聯(lián)和并聯(lián)組合而成的。表6LED主要封裝技術(shù)目前全球LED主要廠商為日亞化學(xué)、豐田合成、CREE、GELCORE、LUMILEDS和OSRAM等，這些國(guó)際大公司主要分布在歐美日，擁有LED技術(shù)的主要專利，也是LED前沿技術(shù)的主要開(kāi)發(fā)力量。表7全球主要LED生產(chǎn)廠商應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬無(wú)限廣闊LED最初用于儀表儀器的指示性照明，隨后擴(kuò)展到交通信號(hào)燈，再到景觀照明、車用照明和手機(jī)鍵盤(pán)及背光源。由于LED芯片的細(xì)微可控性，LED在小尺寸照明上和CCFL有明顯的成本和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但在大尺寸上成本仍然較高。隨著LED技術(shù)的不斷進(jìn)步，發(fā)光效率不斷提高，大尺寸LED價(jià)格逐步下降，未來(lái)發(fā)展空間非常廣闊。目前筆記本液晶面板背光已經(jīng)開(kāi)始啟動(dòng)，滲透率有望在近幾年內(nèi)獲得極大提高。之后是更大尺寸的液晶顯示器和液晶電視，最后是普通照明。圖4LED應(yīng)用領(lǐng)域廣闊不同的LED技術(shù)應(yīng)用于不同的產(chǎn)品。從大類上來(lái)看，按照發(fā)光波長(zhǎng)可以分為不可見(jiàn)光（850～1550mm）和可見(jiàn)光（450～780mm）兩類，可見(jiàn)光中又分為一般亮度LED和高亮度LED，目前發(fā)展的重點(diǎn)是高亮度LED。其中紅橙黃光芯片使用四元的AlGaInP做為材料，藍(lán)綠光芯片則用三元的InGaN。在藍(lán)光技術(shù)成熟后，更具通用性的白光LED也可以通過(guò)不同技術(shù)生成，為L(zhǎng)ED進(jìn)入各類照明領(lǐng)域鋪平了道路。表8LED分類及應(yīng)用領(lǐng)域2009年，全球LED市場(chǎng)分布中，手持設(shè)備（包括手機(jī)、PDA等）使用量最大，占整個(gè)LED應(yīng)用市場(chǎng)的36%。其次是滲透較早的信號(hào)指示領(lǐng)域，包括交通燈和儀器儀表等，占比為17%。汽車照明占15%，大尺寸屏幕背光和普通照明均占10%，這三個(gè)行業(yè)為L(zhǎng)ED目前正在大力拓展的領(lǐng)域。其他用途占12%，包括景觀照明等。由于交通燈和儀器儀表對(duì)亮度和色彩豐富度的要求不高，對(duì)防震和牢固性要求較高，這些要求正好是LED相較于白熾燈和節(jié)能燈最突出的特點(diǎn)，是LED較早應(yīng)用的領(lǐng)域。在小尺寸屏幕背光領(lǐng)域，LED相較于CCFL具有成本優(yōu)勢(shì)，目前LED在手機(jī)屏幕背光和鍵盤(pán)背光基本已經(jīng)普及。景觀照明領(lǐng)域的應(yīng)用主要考慮到LED發(fā)光細(xì)微可調(diào)和顯色度及色彩豐富度較好，通過(guò)數(shù)字化的組合，可以調(diào)成渲染多姿的顏色，新建景觀普遍得到采用。圖7使用LED照明的“水立方”和“鳥(niǎo)巢”由于LED是固體燈，牢固性好，很適合使用于振動(dòng)較大的汽車上。同時(shí)汽車上感應(yīng)器眾多，要求制作小巧精密，也是LED的長(zhǎng)處。可見(jiàn)光領(lǐng)域，大功率LED已被大量用于汽車照明，特別是汽車尾燈中，到2012年LED將占據(jù)絕大部分汽車尾燈照明(包括倒車燈和牌照燈)。LED可用作汽車的主剎車燈、尾燈、方向燈、指示燈，也用于儀表和車內(nèi)照明，通常一個(gè)燈具使用20～30只LED。表9LED在汽車上的主要應(yīng)用筆記本屏幕背光是LED行業(yè)目前發(fā)展的最大拉動(dòng)力所在。目前大部分筆記本均使用CCFL（冷陰極熒光燈）作為背光源，由于CCFL需要鍥型導(dǎo)光板，厚度降低受到限制，目前只能做到9毫米的水平。使用LED作為背光源則不需要導(dǎo)光板，大大降低了背光板厚度，顯示屏可以降低到5毫米以下。屏幕變薄的另一個(gè)結(jié)果就是重量的降低，新出品的LED背光筆記本重量普遍在2kg同時(shí)由于LED能量轉(zhuǎn)換效率是CCFL的兩倍，也就意味著同樣的電池下，使用LED作為背光源的筆記本，續(xù)航能力是CCFL背光源筆記本的兩倍。輕薄、續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)，是筆記本未來(lái)發(fā)展的方向，隨著LED成本的下降，用做筆記本背光源將越來(lái)越多，是目前LED行業(yè)最重要的開(kāi)拓領(lǐng)域。圖8LED用作筆記本背光原理和實(shí)物圖從成本角度來(lái)看，LED在小尺寸屏幕上占有優(yōu)勢(shì)，7英寸的液晶屏，LED做為背光源比CCFL還要低，8.9英寸兩者基本相當(dāng)。到11英寸以上，LED背光源的成本則要高出50%以上。目前已經(jīng)有不少筆記本生產(chǎn)企業(yè)推出LED背光源的筆記本，價(jià)格都偏高。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，其他配置相同的筆記本，LED背光源筆記本要比CCFL背光源貴3000表10筆記本CCFL和LED背光源對(duì)比目前LED在低成本（小屏幕）筆記本上的滲透率已經(jīng)很高，估計(jì)2010年超過(guò)一半以上，未來(lái)幾年將迅速普及。主流筆記本（10英寸以上）LED的滲透率目前較低，只有3%，隨著LED液晶顯示器、液晶電視的顯示原理和筆記本一樣，只是尺寸大小有差別，在筆記本普及LED后，液晶顯示器和液晶電視將是LED行業(yè)接下來(lái)發(fā)展的領(lǐng)域。普通照明總是跟白光緊密結(jié)合在一起，1999年，白光LED的發(fā)光效率已經(jīng)達(dá)到15lm/w，趕上了普通白熾燈。兩年后達(dá)到25lm/w，和鹵鎢燈相若。2006年，已經(jīng)研制出超過(guò)70lm/w的白光LED，達(dá)到了熒光燈的水平。但LED在普通照明領(lǐng)域大量使用尚需時(shí)日，普遍預(yù)期在2012年左右。如進(jìn)入普通照明，又將為L(zhǎng)ED行業(yè)開(kāi)拓一塊巨大的市場(chǎng)。LED正在重演新興產(chǎn)業(yè)的故事LED做為一種新的產(chǎn)品，一種新的照明方式和一個(gè)新興的行業(yè)，雖然擁有廣闊的發(fā)展前景和巨大的商機(jī)，但目前也碰到不少問(wèn)題。這些也是所有新興爆發(fā)式增長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)共同面臨或曾經(jīng)面臨的問(wèn)題，我們相信，前途是美好的，道路是曲折的。技術(shù)進(jìn)步在增長(zhǎng)中扮演決定性角色新技術(shù)的發(fā)明發(fā)現(xiàn)是新產(chǎn)品快速涌現(xiàn)、發(fā)展，直至形成一個(gè)行業(yè)的前提，技術(shù)的不斷革新和推進(jìn)，則是行業(yè)爆發(fā)性增長(zhǎng)的基礎(chǔ)。1999年，白光LED發(fā)光效率達(dá)到15lm/w，和普通白熾燈相若。2001年達(dá)到25lm/w，相當(dāng)于鹵鎢燈的水平。2006年則突破70lm/w，超過(guò)目前普遍使用的熒光燈的發(fā)光效率。預(yù)計(jì)到2015年將達(dá)到150lm/w。圖23白光LED發(fā)光效率快速提高表16美國(guó)白光LED發(fā)展計(jì)劃開(kāi)發(fā)區(qū)協(xié)鑫光電項(xiàng)目介紹2011年香港協(xié)鑫光電科技控股有限公司正式簽約，在江蘇省張家港經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)投資建設(shè)LED外延片與芯片及藍(lán)寶石襯底基地項(xiàng)目。該項(xiàng)目已于3月1日開(kāi)工。協(xié)鑫光電將實(shí)施LED藍(lán)寶石襯底、外延片與芯片等產(chǎn)品基地專案，計(jì)劃總投資25億美元，購(gòu)置500臺(tái)LED外延片磊晶設(shè)備MOCVD（金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積Metal-OrganicCh\o"emi"emicalVaporDeposition，簡(jiǎn)稱MOCVD），征用土地1000畝。項(xiàng)目建成后預(yù)計(jì)年銷售200億元人民幣，預(yù)計(jì)產(chǎn)能將達(dá)到全球的20%。2011年將建辦的項(xiàng)目：2011年1月簽約并將批辦的為協(xié)鑫光電一期項(xiàng)目。該項(xiàng)目將投資的產(chǎn)品為：LED外延片項(xiàng)目，建設(shè)規(guī)模為100臺(tái)LED外延片磊晶機(jī)臺(tái)MOCVD（設(shè)備為德國(guó)制造，平均每臺(tái)約