- 中國LED照明是產(chǎn)業(yè)熱、市場(chǎng)冷
- 讓成本下降、使技術(shù)成熟是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的事
- LED外延片與芯片約占行業(yè)70%的利潤
- LED封裝利潤約占10%～20%，LED應用約占10%～20%
- 我國半導體照明80%以上的功率型LED芯片、器件依賴(lài)進(jìn)口
用如火如荼來(lái)形容中國LED照明產(chǎn)業(yè)一點(diǎn)都不過(guò)分，但不可否認的是，中國LED照明是產(chǎn)業(yè)熱、市場(chǎng)冷。為什么會(huì )出現這樣的尷尬呢？這是因為，以目前的技術(shù)做大功率LED照明燈具與現有高效光源相比并沒(méi)有明顯的節能優(yōu)勢，而初次投入成本卻高的多。大電流在提升光效的同時(shí)也大量轉變成了熱能，如果散熱處理不好又會(huì )使LED壽命大幅降低，用散熱器又增加成本和體積，使LED光源的優(yōu)勢消失。所以說(shuō)，一切都是達不到照明市場(chǎng)要求的LED技術(shù)惹得禍。
LED的發(fā)光效率分為內、外量子效率，對于內量子效率基本可達80%甚至90%，而外量子效率由于無(wú)法有效放出光子，被LED吸收產(chǎn)生為熱能導致結溫升高，同時(shí)降低內量子效應，這應該是LED整體發(fā)光效率僅達到傳統照明一般水平的原因所在。因此，找到兩者的平衡點(diǎn)是實(shí)現科學(xué)發(fā)光效率的有效途徑。而LED發(fā)光效率的提升將通過(guò)直接減少LED顆粒帶來(lái)成本的下降。
目前絕大部分白光LED應用均為60mW以下的直插小管，由于這種封裝工藝會(huì )帶來(lái)嚴重的散熱問(wèn)題，所以只適合于指示燈應用領(lǐng)域?，F在3528貼片封裝占據LED燈管主要地位，但其70%以上的成本均用于鋁制散熱外殼的成本和加工，使得貼片封裝的高昂成本阻礙著(zhù)LED照明的普及。
目前LED封裝成本占到50%，要想降低LED總體成本，我們就必須選擇更合適的封裝結構，所以改變現有的封裝結構，實(shí)現合理的封裝成本，將是LED照明被市場(chǎng)接受的最有效、最直接的途經(jīng)。當然，LED芯片隨工藝、出貨量增加、采用更大尺寸晶圓制作工藝，也在不斷的降低成本，近年來(lái)每年在以20%速度降低中，如果能把目前的封裝成本從占總成本的50%降低到20%～30%，LED照明的應用會(huì )上到一個(gè)新數量級市場(chǎng)規模。
目前LED芯片約占整個(gè)燈具成本15%左右，但現在真正能比傳統光源節能的LED芯片卻屈指可數。而散熱設計、恒流電源設計、整體控制技術(shù)，也是LED照明得到普及應用前必需解決的技術(shù)問(wèn)題。目前，散熱和可靠性是LED照明產(chǎn)品生命周期的制約因素，散熱設計一是要LED芯片與散熱器件路徑盡量短，二是要有足夠的散熱路徑以減少散熱阻力。
LED照明的技術(shù)走向，主流光源應該是采用CoB（chiponboard）封裝的專(zhuān)用白色LED模塊，按燈具光學(xué)要求的CoB封裝，同時(shí)也可減少二次光學(xué)設計成本。CoB封裝的LED模塊在底板上安裝了多枚LED芯片，使用多枚芯片不僅能夠提高亮度，還有助于實(shí)現LED芯片的科學(xué)合理配置，降低單個(gè)LED芯片的輸入電流量以確保高效率。
分布式恒流技術(shù)，不斷優(yōu)化“LED恒流驅動(dòng)光源”整體解決方案，可持續提升LED模組的光效。同時(shí)，小型化的開(kāi)關(guān)電源、持續優(yōu)化散熱設計，以及提高LED模塊的密封性提高散熱能力。這一切都是LED照明市場(chǎng)成長(cháng)起來(lái)的必要技術(shù)條件，不客氣地說(shuō)，電源是目前LED照明最薄弱的環(huán)節，嚴重影響到LED燈具的質(zhì)量水平，而眾多國內企業(yè)的產(chǎn)品品質(zhì)也確實(shí)到了必需提高的時(shí)候了。
讓成本下降、使技術(shù)成熟是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的事。LED產(chǎn)業(yè)鏈的上、中、下游分別為外延材料與芯片加工、產(chǎn)品器件與模塊封裝、顯示與照明應用。
LED外延片與芯片約占行業(yè)70%的利潤，LED封裝約占10%～20%，LED應用約占10%～20%。統計顯示，我國半導體照明生產(chǎn)企業(yè)超過(guò)3000家，其中70%集中于產(chǎn)業(yè)的下游，國產(chǎn)LED外延材料、芯片以中低檔為主，80%以上的功率型LED芯片、器件依賴(lài)進(jìn)口。
近年來(lái)，政府以撒胡椒面的方式興建了若干LED照明產(chǎn)業(yè)基地，但中國的LED產(chǎn)業(yè)熱仍是以70%的國人爭奪LED的10%～20%利潤份額為代價(jià)的。這就意味著(zhù)，掌控LED核心技術(shù)的國外公司若不急于拉低LED成本，扎堆LED下游的中國LED業(yè)者只能以犧牲自己的利潤去實(shí)現低價(jià)而讓市場(chǎng)熱起來(lái)，但沒(méi)有技術(shù)支撐的下游產(chǎn)品，就算價(jià)格再便宜，又有多少人敢用呢。
[page]
另外，LED照明發(fā)展的阻力除了本身的技術(shù)、規格、散熱與價(jià)格等因素外，CFL節能燈、螢光燈技術(shù)也在發(fā)展，辦公室照明系統中T5燈管的發(fā)光效率已達到100lm/W的水準，CFL節能燈也有3W規格的超小型產(chǎn)品問(wèn)世，從目前LED與節能燈的性?xún)r(jià)比而言，LED照明的普及尚有較長(cháng)的路要走。
由于下游封裝和應用所需的資金和技術(shù)要求相對較低，目前國內80%以上的LED企業(yè)都只有低端封裝業(yè)務(wù)；而LED芯片及外延片等上游產(chǎn)業(yè)由于對技術(shù)和資金要求較高，因此涉足企業(yè)較少，發(fā)展相對滯后。由于設備占LED整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)購置成本近2/3，這也是LED產(chǎn)品難以降低的主要原因。2010年1月8日，國內首臺自主研發(fā)的MOCVD設備在廣東昭信半導體裝備制造有限公司下線(xiàn)，在通過(guò)接下來(lái)的4個(gè)月數據測試后將進(jìn)入設備量產(chǎn)階段。
據了解，緩沖分布式噴射反應室、整合ALD與CVD的工藝技術(shù)和MOCVD電場(chǎng)輔助生長(cháng)，是昭信半導體MOCVD設備的創(chuàng )新點(diǎn)。采用BDS反應腔體，通過(guò)中心輻射流動(dòng)與垂直噴淋流動(dòng)的結合，吸收行星反應腔體層流，從而無(wú)需行星反應腔體所需的復雜運動(dòng)。采用的氣流模式可準確實(shí)現反應氣體的瞬時(shí)切換，在保持腔體流場(chǎng)不變的情況下，可以實(shí)現反應氣源從連續到脈沖注入的切換。加熱爐體采用多區電阻片紅外輻射加熱方式，每個(gè)加熱區域可以獨立控制，可以實(shí)現大面積溫度均勻可控，獲得更廣范圍的加熱溫區?？刂葡到y采用網(wǎng)絡(luò )架構，實(shí)現傳感器與執行器實(shí)時(shí)控制；根據不同外延工藝對實(shí)時(shí)性的敏感性進(jìn)行了針對性設計，以保證生產(chǎn)的重復性與穩定性。
總部位于南昌研制GaN-on-SiMOCVD生長(cháng)技術(shù)的晶能光電，近日開(kāi)發(fā)出一款采用1×1mm芯片冷白光LED，在350mA電流下光輸出超過(guò)100流明。目前絕大多數LED的生產(chǎn)是在一個(gè)藍寶石或碳化硅襯底上沉淀多層GaN薄膜，而晶能認為，基于硅襯底生長(cháng)的LED在成本節約和控制上將發(fā)揮更大潛力，并且性能絲毫不亞于傳統工藝制作的LED，晶能光電稱(chēng)，其基于硅襯底的高功率InGaNLED性能接近于采用傳統襯底生長(cháng)的LED。據悉，該公司目前用于顯示領(lǐng)域的小尺寸管芯（200micron）已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)階段。
隨著(zhù)中國各級政府把LED照明視為經(jīng)濟新增長(cháng)點(diǎn)，加上中國自身在技術(shù)上的提升，之前以后端應用和封裝為主進(jìn)入中國的境外LED投資者，開(kāi)始觸及高端技術(shù)項目。日前，旭瑞光電股份有限公司總投資3.5億美元LED外延芯片項目在佛山市南海經(jīng)濟開(kāi)發(fā)區奠基。專(zhuān)業(yè)設計和生產(chǎn)LED外延、高亮度大功率芯片，預計2013年在三期投資完成后，旭瑞光電將擁有超過(guò)100臺MOCVD機臺，能夠同時(shí)生產(chǎn)4英寸、6英寸LED外延片和大功率、高亮度LED芯片，發(fā)光效率大于135lm/W，全面投產(chǎn)后月產(chǎn)LED芯片3.8億顆。
據悉，旭瑞光電主要股東——美國SemiLED（旭明光電），是全球唯一可以批量生產(chǎn)金屬基座垂直結構芯片的企業(yè)。相比其它LED產(chǎn)品，金屬基座垂直結構LED具有更好的電學(xué)性能和導熱性能，可以增加亮度和發(fā)光效率，屬于下一代普通照明LED技術(shù)。
政府率先應用是LED照明技術(shù)實(shí)現產(chǎn)業(yè)化的推手。據上海市普陀區科委副主任李文波介紹，2006年9月建于上海普陀區的上海LED半導體照明研發(fā)應用中心以“政府引導、社會(huì )參與、企業(yè)為主”為運營(yíng)管理模式，著(zhù)力從科技研發(fā)、測試檢驗、示范基地和產(chǎn)業(yè)集聚4個(gè)方面展開(kāi)工作。目前，該中心成功搭建了LED檢測檢驗平臺，積極推進(jìn)LED標準的建立和實(shí)施；成功建設了“蘇州河沿岸景觀(guān)亮化應用項目”、“普陀區政府機關(guān)庭院燈光改造應用項目”和“普陀區圖書(shū)館新館室內照明應用項目”等首批3個(gè)LED應用示范（試驗）基地。李文波表示，2009年10月，國家發(fā)改委聯(lián)合科技部、財政部等6部委發(fā)布了《半導體照明節能發(fā)展意見(jiàn)》，為我國半導體照明產(chǎn)業(yè)確立了明確的發(fā)展方向。上海會(huì )通過(guò)政府率先應用LED技術(shù)，通過(guò)將上海LED應用中心建設成為服務(wù)于上海、長(cháng)三角地區乃至全國的、開(kāi)放的LED公共服務(wù)平臺，以期加快LED照明應用的進(jìn)程。
