《中国LED产业分析报告》25页.docx
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《中国LED产业分析报告》25页
中
国
L
E
D
产
业
分
析
报
告
二零零九年五月
（由江苏中美同济投资有限公司编攥）
目录
一、LED产业概述3
1、LED简介3
2、LED的优点3
3、LED的分类及用途5
4、LED产业链7
二、世界LED产业发展现状8
1、世界各国积极发展LED产业8
2、全球LED产业竞争格局8
3、欧日美控制高端产品9
三、我国LED产业现状及发展前景10
1、我国LED产业总体情况10
2、我国LED产业的特点12
3、我国LED产业的劣势14
4、我国LED产业的竞争格局14
5、我国LED产业的发展前景16
四、我国LED核心器件行业主要企业介绍17
1、江西联创光电科技股份有限公司17
2、杭州士兰微电子股份有限公司19
3、厦门三安电子股份有限公司19
4、广东佛山国星光电有限公司20
5、品能光电技术（上海）有限公司20
6、深圳海洋王照明工程有限公司21
五、国内LED产业投资分析21
1、投资环境分析21
2、中上游核心器件及其原材料行业投资机会分析22
3、下游封装与应用产品投资机会分析22
4、LED产业投资风险分析23
一、LED产业概述
1、LED简介
LED是半导体发光器件（LightEmittingDiode）的英文缩写，新照明光源的LED产品由于节能环保，应用越来越广泛。
半导体照明的实现方式是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，它们之间形成的过渡层叫P—N结，当P—N结加正向电压时有电流注入，电子和空穴复合而发光。
发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。
因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。
此外，在一定条件下，它还具有发光特性。
在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。
进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。
图1LED的发光原理
假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。
除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。
发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。
由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。
理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关，即λ≈1240/Eg（mm）式中Eg的单位为电子伏特（eV）。
若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间，比红光波长长的光为红外光。
现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。
2、LED的优点
目前技术条件下，LED已经显示出了众多的优点。
一是寿命超长，业内公认的平均值达为10万小时，可期望目标将会达到25万小时；二是色彩丰富，LED已经实现了多个波长的单基色，有红、琥珀黄、黄、绿、蓝等，基本满足了应用领域对LED色彩的要求，随着更多新材料的开发，还会实现更多的基色及至全彩色；三是稳定可靠，在LED的寿命期内,LED差不多都能稳定的工作,维护工作量极小；四是电气安全性高,LED一般工作在低电压（6-24V）、小电流（10-20mA）情况下,属弱电级工作器件,有较好的电气安全性能；五是节能环保效率高,在同等亮度下,LED的耗电仅为普通白炽灯的1/10,而且不存在有害金属汞污染等问题,符合社会发展趋势；六是应用灵活性好，LED可进行低压供电，也可110V/220V电源供电，加上单粒LED的体积小（芯片更小，只用3-5平方毫米），大大方便了工程应用；七是受控制能力强,现有的技术已经可以实现LED的亮度、灰度、动态显示、分布控制等，是其它发光装置无可比拟的；八是抗震性能优越，LED的坚固、耐震、耐冲击性能都超过了目前所有其它类型的电光源产品；九是响应速度快，LED的响应速度在毫秒级，可以自如有效地应用于显示屏、汽车刹车灯、相机闪光灯等；十是显色性能良好，白色LED目前的显色指数Ra达到了70以上,色温范围从3600K到11000K（随荧光粉不同而变），而且已经获得了实验室提高的方案；另外还有亮度高、无干扰、方向性好等等也是十分有用的优点。
在功率、效率等指标上，2007年2月11日新华网报道，武汉光电国家实验室（筹）微光机电系统研究部和华中科技大学能源学院，采用具有中国自主知识产权的技术，成功封装了功率高达1500瓦的LED光源，这是目前世界功率最大的LED光源，而在深圳“2007LED技术论坛峰会”上，亿光电子工业股份有限公司（全球光电子产业领导厂商）则展示了高亮度LED的最新技术，并宣称他们已经成功地开发出了100（lm/W）的高效率、高亮度LED，有人预计，LED的最终发光效率可以达200（lm/W），而目前大部分家用照明采用的白炽灯,其光效约为8（lm/W）。
总之，随着技术的发展，LED的优点会越来越突出，应用范围会越来越广、应用的程度会越来越深入、应用规模会越来越大。
照明行业已经经历了三代产品，他们分别是第一代电光源：
白炽灯（卤钨灯）、第二代电光源：
荧光灯（日光灯、节能灯）和第三代电光源：
高强度气体放电灯（HID），目前正在向第四代电光源——半导体照明（LED）发展。
LED晶片的体积很小，通常只有几十到几百微米见方，属于固态光源，选择适当匹配的材料和制造工艺，电能大部分可转变成光能，理论上发光效率可达400lm/w，目前LED实验室最大发光效率为157lm/w。
LED是一种新型固态冷光源，它具有高效、节能、环保、使用寿命长、易维护体积小、响应快、可靠性高等特点。
在同样亮度下，耗电仅为普通白炽灯的1/10，荧光灯的1/3，而寿命却可以延长100倍，半导体照明是21世纪最具有发展的高技术领域之一，未来半导体灯将逐步替代白炽灯和荧光灯。
通过对比前三代产品的特点和优劣势就可以看出半导体照明强大的生命力。
如表1反映了LED产品与其他照明产品的区别。
表一各代照明产品性能对比
第一代
第二代
第三代
第四代
白炽灯
卤钨灯
日光灯
紧凑型节能灯
高效荧光屏
HID
LED
发光效率（lm/w）
8—15
30
30—60
55
80
60—80
目前157，理论400
寿命（小时）
2000
500
6000—8000
6000—8000
6000—8000
1000—3000
100000
体积
大
大
大
大
大
大
小
环保性能
较好
较好
含汞、铅，有污染难以回收
较好
绿色环保
3、LED的分类及用途
LED早已从最早的指示灯发展到照明领域，照明通常划分为通用照明和特殊照明两大领域。
随着LED发光效率和光强的不断提升，LED已经向特殊照明的纵深发展，并逐步进入通用照明领域。
LED的应用范围主要由LED芯片发光强度（mcd，毫坎德拉）和发光效率（lm/w，流明/瓦）决定。
发光强度越大、发光效率越高，则运用越发广泛。
可将LED芯片按发光强度分为普通亮度LED、高亮度LED和超高亮度LED，发光强度<10mcd为普通亮度，10mcd～100mcd间的为高亮度，达到或超过100mcd的称超高亮度。
普通亮度主要用于指示灯；高亮度用于特殊照明；而超高亮度则可以进一步用于通用照明。
如表2所示。
表2LED的分类
分类
发光强度
用途
具体
普通亮度
<10mcd
指示灯
仪器仪表的指示光源、LED发光点阵组成的小型字符或数字显示器，用于计算器、测试仪器、指示牌等电子设备上
高亮度
10mcd-100mcd
特殊照明
全彩显示屏、交通信号灯、汽车车灯、背景光源、景观照明、特种工作照明（如强调安全生产、特殊用途的矿灯、警示灯、防爆灯、救援灯、野外工作灯等）、军事及其它应用（玩具、礼品、轻工产品等）
超高亮度
>100mcd
通用照明
各种民用及工业用照明替代现有白炽灯和荧光灯
从发光效率看，LED有着前三代照明产品无法比拟的优势，LED理论上的发光效率可以达到400lm/w，目前量产的水平是70-90lm/w，实验室的水平是120lm/w左右。
而前三代产品的发光效率分别是从8-80lm/w不等。
发光效率越高也就意味着达到同样照明效果的功率降低，其优越性也就愈发体现。
目前LED已经从早期的指示灯发展到交通信号灯、汽车车灯、背景光源、景观照明、特种工作照明、军事及其它应用（玩具、礼品、轻工产品等），一般照明已经开始起步。
鉴于LED的自身优势,目前主要应用于以下几大方面:
（1）显示屏、交通讯号显示光源的应用，LED灯具有抗震耐冲击、光响应速度快、省电和寿命长等特点,广泛应用于各种室内、户外显示屏,分为全色、三色和单色显示屏,全国共有100多个单位在开发生产。
交通信号灯主要用超高亮度红、绿、黄色LED,因为采用LED信号灯既节能,可靠性又高,所以在全国范围内,交通信号灯正在逐步更新换代,而且推广速度快,市场需求量很大,是个很好的市场机会；
（2）汽车工业上的应用为汽车用灯包含汽车内部的仪表板、音响指示灯、开关的背光源、阅读灯和外部的刹车灯、尾灯、侧灯以及头灯等。
汽车用白炽灯不耐震动撞击、易损坏、寿命短,需要经常更换。
1987年,我国开始在汽车上安装高位刹车灯。
由于LED响应速度快,可以及早提醒司机刹车,减少汽车追尾事故,在发达国家,使用LED制造的中央后置高位刹车灯已成为汽车的标准件,美国HP公司在1996年推出的LED汽车尾灯模组可以随意组合成各种汽车尾灯。
此外,在汽车仪表板及其他各种照明部分的光源,都可用超高亮度发光灯来担当,所以均在逐步采用LED显示。
（3）LED背光源以高效侧发光的背光源最为引人注目,LED作为LCD背光源应用,具有寿命长、发光效率高、无干扰和性价比高等特点,已广泛应用于电子手表、手机、BP机、电子计算器和刷卡机上,随着便携电子产品日趋小型化,LED背光源更具优势,因此背光源制作技术将向更薄型、低功耗和均匀一致方面发展。
LED是手机关键器件,一部普通手机或小灵通约需使用10只LED器件,而一部彩屏和带有照相功能的手机则需要使用约20只LED器件。
现阶段手机背光源用量非常大,一年要用35亿只LED芯片。
（4）LED照明光源早期的产品发光效率低,光强一般只能达到几个到几十个mcd,适用在室内场合，在家电、仪器仪表、通讯设备、微机及玩具等方面应用。
目前直接目标是LED光源替代白炽灯和荧光灯,这种替代趋势已从局部应用领域开始发展。
日本为节约能源,正在计划替代白炽灯的发光二极管项目（称为“照亮日本”），头五年的预算为50亿日元，如果LED替代半数的白炽灯和荧光灯，每年可节约相当于60亿升原油的能源，相当于五个1.35×106KW核电站的发电量，并可减少二氧化碳和其它温室气体的产生，改善人们生活居住的环境。
我国也于2004年投资50亿大力发展节能环保的半导体照明计划。
（5）其它应用例如一种受到儿童欢迎的闪光鞋，走路时内置的LED会闪烁发光，仅温州地区一年要用5亿只发光二极管；利用发光二极管作为电动牙刷的电量指示灯，据国内正在投产的制造商介绍，该公司已有少量保健牙刷上市，预计批量生产时每年需要3亿只发光灯；正在流行的LED圣诞灯，由于造型新颖、色彩丰富、不易碎破以及低压使用的安全性，近期在香港等东南亚地区销势强劲，受到人们普遍的欢迎，正在威胁和替代现有电泡的圣诞市场。
4、LED产业链
LED产业链分为上、中、下游，上游是外延片生产、中游是芯片生产、下游是指封装业。
其中上游外延片生产的技术含量最高，投资也大，其次是中游芯片，下游封装行业低端进入容易。
但事实上，目前封装对于高亮度芯片的散热、发光提出了更高的要求，技术上的要求和重要性也越来越高。
行业呈现出上中游企业数量相对较少，而下游企业众多的金字塔形态。
综合而言，全球LED核心器件业发展迅速，外延片、芯片、显示屏技术、相关硅晶体等半导体材料生产等技术具有明显的进步。
高亮屏、GAN芯片、多芯片技术、各类色光技术等均是近几年LED核心器件业成长的代表成果。
如图2所示。
图2LED产业链
二、世界LED产业发展现状
1、世界各国积极发展LED产业
日本于1998年率先实施“21世纪照明”计划，并在2006年完成用白光发光二极管照明替代50%的传统照明。
目前，日本正计划到2010年实现LED的发光效率达到120lm/w。
2008年4月日本政府呼吁力争到2012年为止，全面实现由白炽灯向荧光灯的转换。
美国“半导体照明国家研究项目”由美国能源部制定，计划用10年时间，投资5亿美元开发半导体照明，目的是为了使美国在未来照明光源市场竞争中，领先于日本、欧洲及韩国等竞争者。
计划的时间节点是2002年达20lm/w，2007年达75lm/w，2012年达150lm/w。
预计到2010年，55%的白炽灯和荧光灯被半导体灯取代；到2025年，固态照明光源的使用将使照明用电减少一半，每年节电额达350亿美元。
2008年欧盟春季首脑会议上达成协议，决定欧盟各国将逐步用节能灯取代白炽灯；欧盟各国也拟通过立法从2009年开始禁止生产白炽灯泡。
欧盟成员国能源部长要求欧盟委员会在08年底前制订计划，从2010年起禁止在欧盟销售包括白炽灯在内的高耗能家用照明设备。
另外，阿根廷今年12日签署法案，决定从2011年起彻底禁止普通灯泡的使用。
同时新西兰能源部07年表示，将从2009年开始，禁止使用白热灯泡。
2、全球LED产业竞争格局
LED产业已形成以美国、亚洲、欧洲三大区域为主导、三足鼎立的产业分布与竞争格局，这些地区的厂商垄断着高端产品市场。
从全球看，LED的主导厂商是日本的日亚化学（Nichia）和丰田合成（ToyodaGosei）、美国的Cree以及欧洲的PhilipsLumileds和欧司朗（Osram）五大厂商，他们无一例外都在上游拥有强大技术实力和产能。
从收入看，目前日本是全球最大的LED生产地，约占一半的市场份额，其主要厂商为日亚公司和丰田合成公司。
其中日亚公司为全球最大的LED生产商，专长生产荧光粉和各种颜色的LED，年销售收入超过10亿美元，是全球INGANLED的领导者，以生产高亮度白光LED和大功率LED著称。
丰田合成从1986年开始LED的研究和开发，1991年成功开发出世界第一个氮化镓的蓝光LED，扫除了实现白光LED的最后障碍。
目前主要生产应用于移动手机的LED产品，高亮度LED年销售收入超过2.74亿美元。
欧美也是LED的传统强势区域，其主要厂商是Cree和PhilipsLumileds。
美国Cree虽然是新兴照明企业，但以其技术先进性成为LED照明产业的先锋代表。
2008年3月，Cree完成对元老级厂商LEDLightingFixtureInc公司的收购，使其在产品丰富性及技术先进性上得到进一步加强。
2008财CREE的销售收入达到5亿美元。
PhilipsLumiledsLighting目前是飞利浦的全资子公司，总部设在加州圣何塞，是世界领先的高功率LED的制造商，同时也是为日常用途，包括汽车照明、照相机闪光灯、LCD显示器和电视、便携照明、投影和普通照明等领域，开发固态照明解决方案的开创者。
台湾在全球市场份额中排名第二，其LED技术含量与日本、欧美的主要企业相比还存在一定距离。
台湾地区LED产业是典型的下游切入模式，即通过二十多年下游封装领域的经验积累，逐步延伸拓展到上游/中游的外延片/芯片领域。
目前上游已有多家较有实力的外延片厂商，其中最大的是晶元（Epistar）（06年整合另外两家小厂元砷、连勇而壮大），07年销售收入102亿新台币，合25亿人民币。
我国大陆地区LED起步较晚，也从下游封装做起，逐步进入上游外延片生产。
特别是在2000开始加大了对高亮度四元芯片和GaN芯片的投资。
随着厦门三安、大连路美等一批高亮度芯片生产企业的产能释放，国内高亮度芯片产量出现井喷式增长。
在经历了2003年-2005年产量增长率过100%的快速增长期后，2006年高亮度芯片产量继续保持过100%的增长速度，增长率达到101.4%，芯片产值增长率也达到45.0%。
目前厦门三安、北京同方股份的清芯、深圳世纪晶源和江西晶能光电都在量产或投资扩产。
3、欧日美控制高端产品
（1）拥有核心专利
欧日美五大国际厂商代表了当今LED的最高水平，对产业的发展具有重大的影响。
他们对LED的影响不仅体现在产品和收入上，更重要的是对技术的垄断。
据CMPConsulting统计,LED50%以上的核心专利都掌握在五大厂商手中。
早期日亚在专利方面又有优势，2002年以前，日亚凭借1991年至2001年间取得的74件基本专利，涵盖了LED结构、外延、芯片、封装的制造全过程技术及荧光粉等相关原材料，在LED领域具有绝对垄断地位。
这个时期，日亚主要依靠构建专利壁垒及专利诉讼阻止其它厂商进入市场与其竞争，以获取高额的独占市场利益。
CMPConsulting曾经对1992年至2003年6月间美国、欧洲和日本GaN基LED专利共计14609件进行研究，并对其中最重要的1038件专利加以分析，最后将有系列性的专利归合为一，共得到235件本领域得核心专利，如表3所示。
表3领导厂商的专利数
产业链
Cree
Lumileds
Nichia
ToyodaGosei
其他
总数
主要厂商占比
外延
12
10
10
31
64
127
49.6%
工艺
5
2
15
17
7
46
84.8%
封装
6
9
1
1
8
25
68.0%
应用
4
4
4
1
13
26
50.0%
荧光粉
0
2
2
0
7
11
36.4%
总计
27
27
32
50
99
235
57.9%
数据来源：
CMPConsulting
同时，五大厂商在产品与市场方面各具特色，日亚化学和丰田合成在LED发展中占有重要地位，都形成了LED完整的产业链，其中日亚化学1994年第一个生产出蓝光芯片，并在专利技术方面具有垄断优势；Cree、GelCore等都有自己成熟的技术体系，但其在产业链上只集中在外延和芯片的制备上；Lumileds则关注于大功率LED的研发，在白光照明领域实力雄厚。
LED上游产品为芯片、中游产品为晶粒、下游主要为封装应用，日本是LED的主要产出国家，占全球LED产能一半，台湾约占21％，欧美约占14％；其中又以Nichia为主要白光LED制造厂商，欧美主要厂商为Osram、Lumiled最早切入车用光源，韩国以三星为主，在台厂一连串扩厂动作，使三星从原本芯片制造转型为下游封装。
（2）控制关键设备
MOCVD是制备氮化镓发光二极管和激光器外延片关键设备，同时也是制备砷化镓、磷化铟等光电子材料和器件的主流方法，在半导体制造业中比不可少。
目前MOCVD设备制造商主要有两家：
分别是德国爱思强（AIXTRON）公司和美国VEECO公司。
著名厂商英国THOMASSWAN公司已被AIXTRON收购。
另一家美国公司EMCORE则在2003年被VEECO收购。
AIXTRON公司（含THOMASSWAN公司）大约占60%的国际市场份额，累计销售超过1000台，而VEECO公司占约30%。
其他厂家主要包括日本酸素（NIPPONSanso）和日新电机（NissinElectric）等，其市场基本限于日本国内。
此外，日亚公司和丰田合成的设备主要是自己研发，其GaN-MOCVD设备不在市场上销售，仅供自用。
如果按生产能力计算，2006年GaN-MOCVD设备在全球市场的主要分布为：
中国台湾地区48%，美国15%，日本15%，韩国11%，中国大陆7%，欧盟4%。
值得庆幸的是MOCVD的主要厂商虽然为欧美，但最大的两家AIXTRON和VEECO都是单纯设备制造商，不会对新进入厂商构成进入障碍。
表4反映了各厂商对LED关键设备的控制。
表4各厂商对LED关键设备的控制
主要厂商
MOCVD设备
Aixtron\VEECO\日本酸素、日新电机
原材料
基板
GaAS
日立电线、住友电气、三菱化学、同和矿业、信越半导体、美国AXT等公司
Sapphire
Kyocera、BICRON、SHINKOSHA、Honeywell、晶向等公司
有机金属
Shipley、AkzoNobel、Epichem、Sumitomo等公司
荧光粉
根本特殊化学（Nenoto）、化成Optonix、南帝化工、飞利浦等公司
Epoxy
宜加、义典、Epifine（Japan）、Hysol（USA）、Nitto（Japan）等公司
三、我国LED产业现状及发展前景
1、我国LED产业总体情况
经过多年的发展，中国LED产业链已经日趋完善，企业遍布衬底、外延、芯片、封装、应用各产业环节。
纵观整体产业链条，由于上游产业对于技术和资金要求较高，导致国内企业极少涉足，因此产业存在企业数量少，规模小的特点。
相比之下，由于下游封装和应用对企业提出的资金和技术要求相对较低，这恰恰与国内企业资金少，技术弱的特点相匹配，因此，国内从事这两个环节的企业数量较多。
这种企业结构分布不均的局面导致中国LED产业多以低端产品为主，企业长期面临严峻的价格压力。
随着国家半导体照明工程的启动，中国LED产业发展“一头沉”的状态正在发生改变，中国LED上游产业得到了较快的发展，其中芯片产业发展最为引人注目。
但单从产业规模看，封装仍是中国LED产业中最大的产业链环节。
2006年包括了衬底、外延、芯片、封装四个环节的中国LED产业总产值达到105.5亿元，其中封装环节产值达到87.5亿元。
不断扩大的市场需求以及政府的大力支持是保证LED产业发展的有利因素。
近几年，诸如显示屏、景观照明、交通指示灯、汽车应用、背光源等LED应用市场迅速兴起。
新兴应用市场对LED发光效率要求的不断提升催生了对中高端产品的需求。
随着市场需求的增大，LED芯片产业产品升级步伐逐渐加快，LED芯片产品将整体走向高端。
另一方面，LED封装产业的快速发展，也为LED芯片提供了广阔的市场需求，进而为LED产业的发展提供了良好的外部环境。
国家对LED产业的发展也给予了大力支持。
2006年，根据我国半导体照明产业的发展现状，有关部门制定半导体照明产业发展计划和2006年技术发展路线图提出，对于LED芯片的投资将占LED产业投资的20%，研究重点将放在GaN芯片的生产以及功率芯片的研发上。
同时，随着LED芯片生产企业的不断增多，LED芯片产值的增长速度一直高于封装环节，导致芯片产值在我国LED产业产值中所占比重不断提升，由2002年的5.4%上升至2006年的11.3%。
由此可见，我国LED产业正在由低端走向高端，向附加值更高、更具核心价值的芯片环节迈进。
表5和图3反映了我国2005年—2007年LED器件、高亮度LED器件、LED芯片、高亮度LED芯片的产量和年增长率。
从表中可以看出LED芯片产量从2005年的180亿只上升为2007年的360亿只，保持着较高的年增长率，而高亮度LED芯片在2005年的产量为60亿只，到2007年味210亿只，增长了3.5倍。
表5LED器件、高亮度LED器件、LED芯片、高亮度LED芯片的产量和年增长率
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