中国LED行业研究报告Word格式.docx
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按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。
3、按发光强度和工作电流分
按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED(发光强度<10mcd);
超高亮度的LED(发光强度>100mcd);
把发光强度在10-100mcd间的叫高亮度发光二极管。
一般LED的工作电流在十几mA至几十mA,而低电流LED的工作电流在2mA以下(亮度与普通发光管相同)。
1.3LED光源的特点及优劣势
1.3.1LED光源的特点
1、电压:
LED使用低压电源,供电电压在6-24V之间,根据产品不同而异,所以它是一个比使用高压电源更安全的电源,特别适用于公共场所。
2、效能:
消耗能量较同光效的白炽灯减少80%。
3、适用性:
很小,每个单元LED小片是3-5mm的正方形,所以可以制备成各种形状的器件,并且适合于易变的环境。
4、稳定性:
10万小时,光衰为初始的50%。
5、响应时间:
其白炽灯的响应时间为毫秒级,LED灯的响应时间为纳秒级。
6、对环境污染:
无有害金属汞。
7、颜色:
改变电流可以变色,发光二极管方便地通过化学修饰方法,调整材料的能带结构和带隙,实现红黄绿兰橙多色发光。
如小电流时为红色的LED,随着电流的增加,可以依次变为橙色,黄色,最后为绿色。
8、价格:
LED的价格比较昂贵,较之于白炽灯,几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当,而通常每组信号灯需由上300-500只二极管构成。
1.3.2LED的优势
1、节能:
半导体照明采用直流驱动,超低功耗(单管0.03-0.06瓦),电光功率转换接近100%,相同照明效果比传统光源节能80%以上。
LED固态照明被认为是21世纪的照明新节能光源,因为在同样亮度下,半导体灯耗电仅为普通白炽灯的1/10,而寿命却可以延长100倍。
2、环保:
相对于白炽灯照明,LED光谱中没有紫外线和红外线,既没有热量,也没有辐射,是冷光源,可以安全触摸。
相对于节能灯,LED不含汞元素,是典型的绿色照明光源。
3、寿命长:
LED是固体冷光源,环氧树脂封装,灯体内也没有松动的部分,不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点,使用寿命可达6万到10万小时,相当于白炽灯的100倍。
4、多变换:
LED光源可利用红、绿、篮三基色原理,在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合,即可产生256×
256×
256=16777216种颜色,形成不同光色的组合变化多端,实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。
5、信息化:
与传统光源单调的发光效果相比,LED光源是低压微电子产品,成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌级,灵活多变的特点。
由于半导体照明具有上述特点,所以半导体照明被誉为人类照明历史上的第三次革命。
目前全世界都在寻求解决经济发展和能源短缺的矛盾,都在寻找人类社会与环境和谐发展的途径,半导体照明产业必将带来巨大的投资机会。
中国照明用电占总用电量的12%,到2010年中国的发电量将达到3万亿度,照明用电约为3600亿度,假设采用LED照明能够节约50%的用电量,就相当于节约了两个三峡发电站的年发电量。
半导体灯具有节能、环保、寿命长、免维护、易控制等特点。
无论从节约电能、降低温室气体排放的角度,还是从减少环境污染的角度,LED作为新型照明光源都具有替代传统照明光源的极大潜力。
如同晶体管替代电子管一样,半导体灯替代传统的白炽灯和荧光灯,必将在照明领域引发一场革命。
1.3.3LED的劣势
1、大功率发光二极管器件价格高
2006年,1瓦的大功率白光发光二极管的市场价格约15-40元,3瓦的20-80元,5瓦的50-120元,是传统光源价格的十几倍到几十倍。
2、大功率应用光效低
商品化的3瓦以上大功率发光二极管发光效率每瓦只有20-30流明,远低于光效每瓦100流明以上的高强度气体放电灯,也低于每瓦60流明以上的稀土三基色荧光灯。
因此,半导体照明省电、节能,只是在微小功率范围内成立,做大功率照明灯具时和现有高效光源相比不是省电而是费电。
光效低的另一个问题是电能大量的转变成了热能,说发光管是冷光源仅仅是指发光体本身不是灼热体,但是大电流在半导体材料上产生的电阻热还是会使发光管产生较高的温度,会使其使用寿命大幅度降低,用散热器散热使半导体光源体积小、重量轻的优势消失。
解决这些问题需要发光管发光效率大幅度的提高和生产成本大幅度的降低。
从理论上分析,发光二极管的光效还可以大幅度的提高,业内各企业和研究机构竞相投入人力物力开发研究,核心技术进步很快。
第二章全球半导体照明产业的发展
2.1国际半导体照明产业发展概况
2.1.1全球LED照明市场发展状况
2007年高亮LED照明市场规模约为3.3亿美元,较2006年增幅超过60%,预计到2012年将达到14亿美元。
2008年,LED照明市值约为8-9亿美元,其中亚洲,特别是中国的LED照明市场非常活跃,许多美国、日本、欧洲的风险投资公司都将目标瞄准在亚洲的高亮LED照明企业。
但目前LED照明公司良莠不齐,产品质量差别很大,其中有一些LED照明产品价格比较低,但质量却让人不敢恭维。
LED照明市场存在着一些亟待解决的问题,首先,LED照明市场细分度极高,包括许多很窄的应用领域。
而且,多数主要应用有色光,虽然白光LED照明应用也在持续增加。
其次,LED照明产品性能、质量、价格差别都非常大,一些高性能、高质量的照明产品价格也非常高。
令人欣慰的是,目前在世界范围内,包括美国、我国及我国台湾地区,都有一系列的LED照明方面的标准和规范已经出台,或正在紧锣密鼓地筹备及完善中,这些标准对LED照明灯具的性能、参数等都做了详细的规定,例如美国能源部的能源之星对固态照明产品的要求。
节能是驱动LED普通照明市场发展的主要驱动因素,但并不是唯一的因素。
政府的策略及财政补贴也至关重要,2008年美国、我国台湾地区等许多国家和地区已经颁布了全面淘汰白炽灯的政策,政府对于LED照明产品给予了很大的支持,这在早期发展市场十分重要。
但是,从长远来看,LED灯具本身的效率和寿命仍是制约其发展的决定力量,LED照明产品必须能为消费者提供物有所值的购买体验,这才能提高消费者对LED产品的信心和认可度。
此外,LED厂商应该认真学习紧凑型荧光灯(CFL)的市场推广经验。
2.1.2全球LED照明市场持续增长
自从20世纪七十年代能源危机、环保节能意识抬头,国际大厂开始开发更省电的灯泡如电子灯、节能荧光灯等,1991年美国环保局率先提出实施绿色照明与推广计划,并获联合国、英德法日等先进国家及开发中国家的关注,为此,具有100lm/W发光效率LED逐渐成为绿色照明的主角。
由于全球照明用电量高居全年总用电量20%,其中多达90%的电能被转换成热能消耗,非常不具经济效益,在环保、节能考虑下,LED照明已快速成为一门显学;
同时,各国政府积极制定环保法规,在市场与法规双重利益刺激下,2008全球LED总产值为74亿美元,其中全球LED路灯表现抢眼,出货规模呈快速增长。
日本仍是全球第一LED生产大国,我国台湾地区排名第二。
在全球LED路灯市场热潮下,国内LED厂商应积极掌握市场快速增长的商机。
虽然LED灯泡售价仍未平民化,一般照明市场无法普及,但新兴国家对LED路灯需求大增,其中中国是全球LED路灯应用大国,约占全球一半份额。
在全球厂商积极研发生产下,全球LED路灯出货规模可望由2008年的90万盏急速攀升至2010年的230万盏,2010年渗透率可望超过1%。
世界LED产业预计将有爆发性增长,主要从几方面来看。
从需求面来看,导光板技术进步使得LEDBLU渗透率提升,光率提升将加速照明应用普及,惟售价仍过高;
但从供给面来看,日厂价竞争及台厂供过于求将使价格下跌,但供给面价格下跌反将造成薄利多销刺激市场,需求如持续增加,可舒缓供过于求的压力,加速产品渗透率,再加上能源问题升温,各国将制定法规和标准规范,推动LED产业发展。
LED价格大跌、高亮度产品问世均提升LED在液晶电视背光源应用上的普及度。
到2008年底,采用LED背光源的40-42吋液晶电视均价与采用冷阴极灯管(CCFL)机种间的价差已缩减至200-500美元。
2009年全球液晶电视市场对LED的需求总额可达1.63亿美元,较2008年的5,100万美元大增221.9%。
此外,预计2012年液晶电视对LED的需求金额将进一步成长至14亿美元,较2009年暴增近9倍。
2.1.3国际半导体照明产业发展特点
1、全球产业格局呈现垄断局面,主要集中于日本与台湾地区
半导体照明产业已形成以亚洲、美国、欧洲三大区域为主导的三足鼎立的产业分布与竞争格局。
全球LED产业主要分布在日本、台湾两大地区,其中日本2005年的LED产值达28.7亿美元,占据全球LED产值近50%;
台湾(包括台湾岛内及大陆分厂生产)LED产值2005年达12亿美元,约占全球LED产值的21%列第二。
2、国际大厂引领产业发展,利用技术优势占据高附加值产品的生产日本Nichia、ToyodaGosei,美国Cree、Lumileds、GelCore、欧洲Orsam等国际厂商代表了LED的最高水平,引领着半导体照明产品产业的发展。
日本和美国两大区域的企业利用其在新产品和新技术领域中的创新优势,主要从事最高附加价值产品的生产。
其中日本几乎垄断全球高端蓝、绿光LED市场,为全球封装产量第二大、产值第一大的生产地区。
3、产业投资继续加大,国际知名厂商间合作步伐加快,以占据有利市场地位随着市场的快速发展,美国、日本、欧洲各主要厂商纷纷扩产加快抢占市场份额。
日本Nichia、ToyodaGosei,美国Cree、Lumileds等国际著名半导体照明厂商均加大了投资力度。
随着LED产业分工与竞争的加剧,国际大厂间的参股投资、代加工、代理销售、专利交互授权、策略联盟等合作步伐正日益加快。
如日本住友电工成为美国Cree在日本的销售总代理、Cree和Osram签署长期供货协议,种种迹象表明国际厂商的合作步伐正在加快,以策略联盟共同占据有利市场地位。
4、中国已成为重要封装基地,海内外企业纷纷投资抢占国内巨大市场
自2003年实行半导体照明工程以来,中国LED产业已进入快速发展时期,中国下游封装已实现了大批量生产,正在成为世界重要的中低端LED封装基地。
受国内下游应用产品巨大的制造能力及市场消费的吸引,除积极介入的民营资本外,台湾地区、香港、韩国及日本的众多投资者都已在中国投资,在提高中国的半导体照明产业技术水平和产业国际竞争力同时,也加剧了国内市场的抢夺大战。
2.1.5半导体照明产业发展的驱动因素分析
1、新兴市场不断形成,持续推动产业规模增长
随着LED发光效率与性能的持续提升与改善,LED已从指示灯、手机背光、显示屏、交通信号灯等成熟应用领域,正逐步向中大尺寸LCD背光、汽车、照明等新兴应用市场渗透应用。
从市场发展情况看,中大尺寸液晶背光和汽车灯用LED正在成为增长最快的应用市场,预计未来几年高亮LED的市场仍将以14%的速度增长,2009年高亮度LED市场将达到72亿美元。
2、技术创新步伐明显加快,推动LED照明实用化进程
面对巨大的市场机会,世界主要公司的新技术不断取得突破性进展,半导体照明技术创新的步伐正在不断加快。
日本Nichia继2006年6月推出100lm/W的白光LED产品后,2006年12月又开发出了150lm/W的实验室内照明灯用白光LED;
2006年7月Cree开发出了发光效率达131lm/W的白光LED;
2007年初Lumileds成功开发出了发光效率达115lm/W,光通量为136lm的大功率白光LED。
可以说,白光LED进入普通照明领域的曙光已经显现。
3、联合制定检测与安全标准,规范与促进照明市场发展
美日等LED发达国家已广泛联合业界相关机构与厂商,共同协商制定白光LED照明技术标准。
检测标准与安全认证的制定出台,将为LED的消费使用保驾护航。
如2006年8月美国能源部和北美照明工程(IESNA)联合制定固态照明技术的产业规则和标准,这些规则将是把固态照明产业带入“能源之星”计划的基础之一。
“能源之星”标准计划有助于消费者认清市场上LED照明产品的能源效率和高性能,从而促进LED照明产品的采购使用。
4、传统照明巨头主动出击,垂直整合加速形成LED照明体系
传统照明巨头Philips、Osram、GE等纷纷看好LED照明发展前景,均已通过外部收购或内部培植组建LED照明业务公司,并已形成LED与照明技术的垂直整合的优势体系。
随着LED产业的在照明领域的快速发展,传统照明巨头也希望通过引入新光源的设计而使照明产品更富创新性。
因此,LED照明和传统照明两个领域正逐步合二为一,加速形成一种新的照明商业模式,这非常有利于LED照明的迅速推广使用。
2.1.6半导体照明新兴应用领域
1、太阳能LED光源
LED是低压、直流供电,与太阳能光伏电池低压、直流供电的方式非常匹配,两者结合不需要交流逆变器,真正实现新能源与新光源的结合。
太阳能半导体照明草坪灯、庭院灯、信号指示灯等已开始在国内的小区、园林建设、农村地区道路照明中使用,目前中国已占领全球太阳能半导体照明产品80%以上市场。
2、农业生产用人工光源
农业生产中的植物光照与动物培育生长所用人工光源,主要有荧光灯、高压钠灯、卤素灯以及白炽灯等。
长久以来,发光效率高、均匀度以及光质好的人工光源一直是业界关注与努力的重点与方向。
与传统人工光源相比,LED具有绿色节能、直流驱动、体积小、寿命长、波长固定,光强、光质,红/蓝光比例(或红/红外光比例)均可调整,冷却负荷低、单位面积栽培量高等一系列优点。
目前中国已开展半导体照明光源在植物组培中的应用研究工作,采用LED光源的植物组培苗生长实验的第一批实验数据已经获得。
随着实验的不断深入和数据的不断积累,将得到适宜于植物组培育苗和植物设施种植照明需要的优化参数和控制技术,研制出植物组培专用高效LED光源系统和设施植物专用高效LED光源系统。
3、医疗用光源
科学试验证实,LED光源具有消炎、杀菌及诱导促进人体组织变化、影响人体生物节律等医疗效果,因此,迄今已有大量LED光源治疗皮肤、视力、伤口以及美容等成功医疗案例。
如利用LED红光的消炎效用治疗皮肤溃疡与辅助伤口愈合:
结合蓝光与红光并用治疗轻微至中度严重的青春痘:
采用LED红外光治疗关节炎、肌腱炎、背痛等:
采用白色LED光源内窥镜,再现了对象物的色彩,而且在内窥镜前端配备可击退人体内病原菌的近紫外LED。
美国研发的以LED进行光动力皮肤癌及脑肿瘤疗法的设备,已获得美国食品药品管理局(FDA)的批准进行人体临床实验。
LED光源在人体诊断与治疗方面存在广泛的应用,预计未来面向医疗的LED市场将会逐步扩大。
4、航空用光源
LED照明航空应用产品种类繁多,如航空灯、飞机内灯、飞机外灯、机场灯、障碍预警灯、闪灯、灯塔灯、跑道信号灯等。
国际著名波音公司已经指定LED照明系统用于全新的波音787梦幻客机主舱,为旅客飞行提供更舒适休闲的航空旅行。
此外,该系统由LED的天花板灯具、侧墙灯具、入口灯、走廊灯以及重点照明灯组成,提供了较低的维护成本和较长的修理间隔等附加优势。
2.3半导体照明产业并购整合现象分析
2.3.1欧美巨头产业链垂直整合带来竞争优势
1、传统照明巨头介入,力维照明业领导地位
随着LED技术日渐发展前景不断看好,传统照明巨头也纷纷介入其中,如世界五大LED制造商中除了Cree和日亚(Nichia)外,Lumileds、欧司朗光电(OsramOS)、丰田合成(ToyodaGosei)则分别隶属于飞利浦(Philips)、欧司朗(Osram)和丰田(Toyota)。
而这些大集团并不满足于现况,他们不断发掘新兴公司纳入掌控之中,以期完善产业构成、长久占据照明市场制高点。
在这一点上,飞利浦的举动无疑是最多的。
2006年12月继收购安捷伦(Agilent)持有的47%的Lumileds公司股份后,飞利浦以800万欧元收购员工持有的3.5%的Lumileds股份,实现了对Lumileds的全资掌控。
仅仅时隔半年,2007年6月飞利浦又以7100万美元将加拿大白光LED生产商TIRSystems公司纳入旗下,8月底则以7.91亿美元左右的价格完成对美国LED照明系统集成商COLORKINETICS(CK)公司的收购。
Lumileds制造LED芯片和功率型封装,TIR拥有Lexel平台(Lexel是白光LED光源主要组件,包括散热、光学设计、反馈和驱动技术等),而CK则在LED照明色彩控制设备及系统领域走在世界前列。
这一连串的收购将照明产业链的中下游都进行了纵连,丰盈了飞利浦的专利产品组合,也加大了品牌效应,为飞利浦赢得了强大的竞争优势。
预计LED市场每年平均成长将超过20%,并可望在2025年达到200亿-300亿美元。
短期来看,这些收购是飞利浦在这一期望下,巩固集成半导体照明产品线、完成全球LED照明市场布局、确保在大功率LED领域地位的战略行动。
而从长远上来看,飞利浦上述举动不仅仅是巩固其在LED照明业的根基,而且是其如何在整个照明业长期占据技术、资源等优势的所做的全面战略部署。
与飞利浦、欧司朗同属世界三大照明业巨头的通用电气也参与了LED业。
GE拥有的Lumination可生产小、中及大功率的LED产品,但大功率产品目前还相对不成熟。
如果想长期占有照明市场份额,GE就不得不壮大LED产品组合。
在Philips宣布完成对CK的收购后,GE将收购Cree,以加强与Philips竞争的传言浮出了水面。
尽管目前还未有证据证实,但有理由相信,面对其他两巨头的积极行动,GE也会有所举动。
2、Cree收购华刚,垂直整合产业链
2007年4月2日,Cree宣布完成对华刚光电零件有限公司的收购,华刚光电(集团)有限公司控有Cree约9%的股份,成为Cree单一最大股东。
这次战略合并涉及华刚集团旗下三大主要业务范畴,包括LED封装事业部、模组事业部,以及显示器件事业部。
通过此次收购,Cree拥有了从外延片、芯片到封装的完整产业链,改变以往只售芯片的单一营销模式。
此次收购为Cree提供了个低成本制造平台,有助于补充Cree在LED芯片技术、知识产权以及营销方面的投资,是Cree进入中国半导体照明市场的战略性一步。
2.3.2台湾地区业内横向整合靠规模寻求竞争优势
1、晶元、元砷与连勇合并,建立霸主地位2006年9月28日晶元光电(中国台湾地区第一大LED芯片商)、元砷光电(中国台湾地区第二大LED芯片商)以及连勇光电宣布合并,晶电为存续公司。
新晶电将藉由集团的优势,扩增产能,成为全球最大的红光LED厂,以及第四大的蓝光LED厂。
这次合并最大的意义是中国台湾地区第一次出现一家国际级的LED上游外延/芯片公司,未来在与国际大厂进行策略联盟和交叉授权将更居有利的地位。
观察LED产业态势,此次合并的对象为目前中国台湾地区LED芯片的主要供货商,由于客户的重迭性高且产品特性相近,其合并后短期优势是可使LED价格稳定,而长期优势则是稳定原物料的来源及价格与下游LED封装厂的的议价空间。
2、曜富、洲磊抱团以御列强
2007年3月28日,中国台湾地区曜富科技与洲磊科技宣布以1股对1.7股的换股比例合并,合并后的存续公司为曜富科技,这次合并被业界认为是LED中小厂商抱团以御列强的典型。
近年来由于LED的应用面大幅扩大,同业巨头因看好后市而大幅设厂或扩厂,造成多数中小型厂商各自为战的局面。
由于晶电合并国联后,再合并元砷、连勇,已使小厂的生存空间遭到压缩,因此,在李洲支持下,洲磊及曜富两家决定合并。
曜富和洲磊同是LED上游芯片厂,洲磊主要产品为LED外延和芯片,曜富则主攻LED芯片。
这次合并主要着眼于结合洲磊科技的蓝光LED芯片和曜富科技的四元LED芯片,除可使产品线更加完整、也可掌握原料源,降低原料成本及风险。
2.3.3中国LED企业积极整合谋求发展
与照明巨头们或“产业大腕”们相比,经过多年艰苦创业而成长起来的中国本土企业受资金限制,无法大笔投入研发及生产,导致技术与产能扩张落后于市场需求,在海外企业纷纷进驻国内抢占市场的形势下面临着更大的竞争压力。
虽然国内LED业上中下游的大大小小企业多达数千家,但产业集中度低,造成了重复投入、竞争无序的不利局面。
为扭转这种局面,进行产业整合,吸引更多有实力的企业介入,已逐渐成为业界共识。
而LED良好的前景也让国内很多有实力的大企业跃跃欲试,希望切入LED市场抢占市场份额。
彩虹集团控股LED芯片厂商上海蓝光以及方大投资沈阳方大半导体照明产业园,就是两个很好的范例。
1、相联产业加盟,寻求战略转型
2007年7月16日,国资委属下的彩虹集团投资1.3亿进军LED产业、控股上海蓝光51%股份的签约仪式在上海举行,此次控股是彩虹集团进入光电子领域并实施产业转型的重要战略步骤。
进军LED产业的投资较另两项主营业务(另两项为等离子、液晶面板)少很多,而这却是彩虹三大主营业务中最可能产生收益的项目。
从彩虹集团投资收购上海蓝光可以看出,具有资金实力与资本运作能力的集团化公司,通过跨产业收购LED企业,可以有效跨过LED技术门槛与人才瓶颈,迅速切入处于高速发展时期LED产业,从而实现在积极寻求战略转型过程中的投资策略与发展宏图。
而实力集团的加入,可以缓解国内LED企业快速发展进程中的资金压力,这对两方来说都非常有利。
2、国内LED企业延展业务范围
2007年9月28日,“沈阳方大半导体照明产业园”在沈阳高新技术产业开发区举行开工建设奠基仪式。
该产业园是由方大集团股份有限公司与沈阳高新技术产业开发区合作共建。
方大集团与沈阳市浑南新区国有资产经营公司在园区共同投资设立沈阳方大半导体照明有限公司,总投资3.571亿元人民币,注册资本2亿元人民币,占地127亩。
方大集团以持有的深圳市方大国科光电技术有限公司100%的股权和深圳沃科半导体照明有限公司100%的股权作价2.321亿元人民币出资,占投资总额的65%,园区以光电半导体材料生长和芯片制作为龙头,以封装、器件及照明、显示等终端应用产品制造为配套,打造集研发、制造、测试和设计为一体的完整产业集