2006年國內LED發展概況
發布日期:[2007-6-8]    共閱[6033]次
    前言:半導體光電器件包含內容很廣,有半導體發光二極管LED、半導體紅外發射、接收器、光耦合器、光生伏特器件等。由于半導體發光二極管LED產業近幾年發展很快,已形成很大的產業鏈,并已逐步進入照明領域,引起各方的極大重視,為此將重點分為二個方面介紹半導體發光二極管LED產業情況及發展中的問題。


一、國內LED產業基本情況
根據中國光學光電子行業協會光電器件分會的統計和分析估計,2005年全國具有一定規模的LED生產和研究單位約500家(不含外商投資企業),包含小規模封裝企業和應用產品開發企業,已超過1000家。從業人員為6~7萬人,其中技術人員約7000人。從LED的原材料、外延、芯片、封裝、應用及相關配套件、設備儀器儀表等已形成完整的LED產業鏈。有關LED產業相關數據分別列入表1、表2和表3中。
1、LED外延、芯片的技術和產業動態
LED的核心技術在于外延、芯片技術,特別是超高亮LED和功率LED的核心技術,主要指四元系InGaAlP發紅、橙、黃色LED和GaN基綠、藍、紫和紫外LED,近幾年來發展非常迅速,有關政府部門及相關大學、研究所、企業均高度重視,投入大量的資金、人力加以研究、開發和產業化,其主要的研究機構和企業列于表3 。經過幾年的努力,2005年已生產LED芯片約180億只,其中超高亮LED芯片60億只,1W的功率LED芯片也可產業化,其主要技術指標已達國際水平,如國產GaN基藍光芯片封裝的白光LED,其發光效率為30~40lm/w,最高可達47.5 lm/w,單個器件發射功率為150mw,最高可達189 mw。在技術上主要解決硅襯底上生長GaN外延層,GaN基藍光波長漂移、P區歐姆接觸、激光剝離Al2O3襯底、采用ITO透明電極、提高內量子效率和取光效率、提高抗光衰能力等問題。在此著重介紹南昌大學近年來開展在硅襯底上生長GaN外延材料的情況,該研究成果取得突破性進展,已研發出藍光LED芯片,其發光功率達6~9 mw,成品率達70%,對面積0.3×0.3mm2的芯片通電50mA、1000小時后,其發光效率衰減在10%以內,同時也研發出綠光LED芯片,而且批次的重復性很好。許多研究機構和企業在取得研究和開發成果的同時,申報了幾百項專利,這些專利大部分是具有自主產權的發明專利和實用新型專利。另外,這些LED外延、芯片的主要產業化企業,如廈門三安、大連路美、深圳方大、上海藍光、上海藍寶和山東華光等單位,近幾年來在研發和工藝技術改進方面做了大量的工作,在提高產品性能、成品率、工藝重復性、提高光衰和可*性等方面卓有成效,保障了LED芯片的批量生產,為我國LED芯片產業化作出了貢獻。
2、LED封裝技術和產業動態
國內LED封裝企業特點是規模小、數量多。據初步統計和估算,全國LED封裝企業超過500家,有一定規模的約200家左右,其封裝能力達300億只/年,若包含外資企業,其封裝能力超過500億只/年。主要企業有廈門華聯、佛山國星、江蘇穩潤、惠州華崗、深圳量子光電、寧波和譜、江西聯創、天津天星、廊坊鑫谷等。這些企業均有一定的產品研發力量、較好的封裝設備、產品產量較大、質量較好。國內LED封裝企業可封裝各種LED產品,如各種外型尺寸的LED顯示器件,包含單管、復合管、像素管、數碼顯示器、背光源、貼片LED、矩陣顯示器、專用顯示器、白光LED和功率LED器件。而且國內LED封裝材料的配套能力也較強,主要有金絲、硅鋁絲、環氧樹脂、有機膠、銀膠、支架、條帶以及塑封料、封裝模具和工夾具等,已形成一定規模的產業鏈。這里要著重提到白光LED封裝用熒光粉,國內研發和生產企業有十幾家,如北京有色金屬研究院和中山大學化學系,近年來做了大量研究工作,取得了可喜成果,還有中科院化學所、長春物理所等單位對熒光粉也進行了研究開發,這些研究機構近年來在提高黃色熒光粉的光激發效率和抗光衰性能方面均取得了一些成果,同時研發出紅色熒光粉和紫外光激發的三基色熒光粉。這些成果無疑對推動白光LED封裝技術起了積極作用。
對近幾年發展起來的白光LED和功率LED封裝技術,不少封裝企業均投入力量進行研究開發,如中電集團13所、廈門華聯、佛山國星、深圳光量子、惠州華崗等單位,并逐步解決了相關技術問題,如提高封裝出光效率、提高襯底散熱性能、減少熱阻、白光LED出光均勻性、一致性、色溫、顯色性、抗光衰能力、可*性和相關的白光測試問題等,目前封裝的功率為1W的白光LED,其發光效率達30~40 lm/w,熱阻為10℃/W。
3、超高亮度及白光LED的應用
由于超高亮度及白光LED除具有節能、環保、長壽命三大優點外,還具有體積小、驅動電壓低、彩色可調、聚光性能好等優點,隨著LED發光強度的不斷增大,其應用范圍也不斷擴大,因而介入超高亮度和白光LED應用產品開發和生產的企業也愈來愈多,據了解,目前已超過200家,主要集中在特種照明、光色照明和汽車應用開發。國內LED產品除了大量用于各種電器及裝置、儀器儀表、設備顯示外,主要集中在:
①大、中、小LED顯示屏:室內外廣告牌、體育場館記分牌、信息顯示屏。
②交通信號燈:全國各大、中城市的市內交通信號燈。
③用于特種照明和光色照明的LED燈:景觀照明、裝飾照明和各種不同用途的特種LED燈。
目前各種LED背光源,主要瞄準手機、PDA、大尺寸顯示器和彩電顯示屏。在汽車應用上有剎車燈、轉向燈及內部照明和儀表盤顯示等。上述兩個方面的應用市場潛力很大。另外,2008年的北京奧運會和2010年的上海世博會都是LED應用的巨大市場。
LED應用產品,特別是特種照明和光色照明的主要配套件,如驅動電路、支架、燈具、接頭、燈管、塑料件和金屬件,國內的配套能力是很強的,特別值得一書的是LED應用產品的關鍵配套件-LED驅動集成電路,目前已有中電18所、上海貝嶺、廈門聯創、北京航天鱗象科技、南京微盟和大連杰碼等十幾個單位正在開發、生產,其產品可針對LED不同功率和不同連接方式進行恒壓、恒流驅動,特別是可直接驅動功率LED的驅動電路已經批量生產,這將大大地推動LED應用的發展。


二、LED產業發展中存在的問題
近幾年,我國LED產業發展非?,但在發展中也存在一些問題,主要是:
1、國家對研究開發LED項目投入不少資金,研發生產單位也投入大量人力和資金進行開發,但由于力量過于分散、重復研究等原因,使取得自主知識產權的技術和產品太少,與國外水平的差距較大。
2、LED企業其產業化規模偏小,特別是外延、芯片企業規模太小,技術難以提高,成本難以下降,不能與國外同行競爭。因此必須進行整合,形成規模,參與國際大市場競爭。
3、要加強LED應用產品的開發,特別是在汽車燈、背光源和特種照明方面的應用開發,要有創新的應用產品,同時要瞄準國內和國際市場。
4、目前LED產業中關鍵的原材料和設備裝置均要進口,這將極大地限制國內LED產業的發展。相關部門要大力支持這方面的研究開發和生產。
5、LED產品標準和檢測手段落后于產業化的發展,產品光電參數、特別是LED應用產品沒有統一的檢測和計量標準。

 
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