半导体照明LED产业发展态势和广东发展的重点方向图文精.docx
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半导体照明LED产业发展态势和广东发展的重点方向图文精
半导体照明/LED产业发展态势和广东发展的重点方
向
梅霆教授
华南师范大学光电子材料与技术研究所所长
提纲:
⊙LED技术及产业简介
⊙全球LED产业发展现状与趋势
⊙国内LED产业发展现状及基础
⊙广东LED产业发展重点及路径选择
⊙广东LED产业发展对策与建议
一、LED技术及产业简介
(一)发光原理
光源可以分为:
⊙热效应发光(黑体辐射),如太阳光,白炽灯等,光随着温度的变化会改变颜色。
⊙原子发光,荧光灯灯管内壁涂抹的荧光物质被电磁波能量激发而产生光,此外霓虹灯的原理也是一样。
原子发光具有独自的基本色彩。
⊙同步辐射发光,将高能量粒子的动能转换为电磁辐射,日常生活中几乎接触不到。
1、原子发光
荧光灯:
移动粒子碰撞—电子和部分带电原子与气态汞原子碰撞
光激励—汞原子释放的紫外线光子激发灯管磷粉产生可见光
2、LED工作原理
发光二极管(Light-emittingdiode,LED)是一种能把电能转化为光能的固体器件。
3、LED材质与发光范围
(二)LED的发展历史
1907年,HenryJosephRound开发出了世界上第一个LED(金属-SiC肖特基接触发光),在10V电压驱动下发黄光。
1962年,NickHolonyakJr.开发出了第一个具有实用价值的红光LED,被称为“发光二极管之父”。
1992年,IsamuAkasaki开发出第一个基于蓝宝石衬底的GaN基p-n结LED,发光效率为1%。
1993年,ShujiNakamura开发出具有实用价值的GaN/InGaN量子阱结构的蓝光LED,发光效率为10%,随后还开发出了蓝光激光器和白光LED。
(三)LED的结构
LED经历了由小功率到大功率得发展,其基本结构包括芯片、反射杯、透镜、电极和散热部件。
传统小功率
LED
大功率LED
(四)LED制造工艺
封装工艺是一个非常重要的环节,主要是完成输出电信号,保护管心正常工作,使其不受到机械、热、潮湿及其它的外部冲击,输出可见光的功能。
LED的应用:
显示、交通信号灯、背光源、城市亮化、投影、照明、其它。
(五)LED产业
产业:
产业链长,多学科、多领域交叉融合
二、全球LED产业发展现状与趋势
■各种光源性能比较
■LED特点
⊙耗能低⊙寿命长
⊙无汞污染⊙低电压、安全、易集成化⊙响应速度快
根据理论预期,半导体照明发光效率可以达到400lm/W左右,是节能灯预期效率的3—4倍。
按照技术发展预期,如果半导体照明光源的发光效率达到200lm/W以上,并取代传统照明光源,则至少可使我国的照明用电每年节省1/3以上。
按照当前的照明用电量计算,每年节电近1000亿度,超过三峡工程的全年发电量,并减少二氧化碳排放1亿多吨。
■人类的照明发展史
■各种光源的发光效率
■LED的海茨法则
⊙海茨法则:
每10年价格下降到原来的1/10,性能提高20倍。
⊙光效每年增加30%,价格每年下降40%。
■LED的光效及发展目标
■国内外的LED照明工程⊙美国:
“能源之星”⊙欧洲:
“彩虹计划”⊙日本:
“21世纪光计划”⊙韩国:
“GaN半导体发光计划”
⊙中国:
1996年“中国绿色照明工程”;2003年“国家半导体照明工程;2006年“十一五”863计划、“半导体照明工程”;2009年“十城万盏”绿色照明工程
■全球企业在LED产业中的布局
■全球LED封装产业发展情况
■LED产业发展趋势
⊙半导体照明有着巨大的市场和发展潜力
◇全球半导体照明产业市场规模年均增长率超过20%◇2010年LED(管子、光源)市场规模将超过100亿美元◇2015年半导体照明产业规模可达1000亿美元⊙各国政府高度重视,加大研发投入,技术进步速度快
⊙世界照明工业巨头与半导体公司强势介入,形成激烈的竞争格局◇形成美、日、德为龙头,韩国、中国台湾与大陆奋起直追的竞争格局。
⊙专利与标准已成为全球竞争的焦点
◇主流产业化技术核心专利已被国际巨头垄断并交叉授权,中国企业已遭遇“337”起诉。
随着应用领域的不断拓展,标准和检测已成为各国竞争的又一块战场。
⊙应用结构将发生巨大的改变
◇手机、显示屏、信号、指示的应用比例将逐步降低
◇LCD背光、汽车、普通照明是未来潜力最大的三个应用领域⊙美国能源部将半导体照明纳入能源之星计划◇美国在2009年实施节能补贴推广LED■目前LED产业发展的特点
⊙全球掀起LED产业投资热潮,发展LED照明产业成为全球市场的焦点。
⊙技术创新步伐明显加快,知识产权及标准成为竞争热点。
中国特色:
道路照明先行,独一无二
美国特色:
户外户内并重,能源之星引领绿色照明日本特色:
始于厅内车站商场内
三、国内LED产业发展现状及基础
■国内LED产业发展概况
中国大陆LED产业发展,主要是以七大半导体照明工程产业化基地为主体,分别是:
上海、大连、石家庄、扬州、厦门、南昌、深圳。
⊙上海:
高端应用产品,是全国最大的交通信号灯的研发生产基地。
⊙大连:
拥有国际化的研发技术团队。
⊙南昌:
基础技术较强,偏重于普通亮度的LED芯片。
⊙厦门:
在上中游的外延、芯粒生产规模居全国首位。
⊙深圳:
国内最完整的产业链,是国内最大的户外广告牌供应地,也是背光源、照明等应用产品的主要生产基地。
■国内LED产业发展现状
数据来源:
国家半导体照明工程研发及产业联盟
■外延、芯片
⊙2009年全国MOCVD已超过153台,年增长率25%⊙功率型芯片从无到有,产业化水平80lm/W,80%依赖进口
■国内LED芯片企业数量
数据来源:
LEDinside
■封装
数据来源:
国家半导体照明工程研发及产业联盟
■应用
数据来源:
国家半导体照明工程研发及产业联盟
■福建省LED产业发展概况
⊙福建厦门是最早的半导体照明基地之一。
⊙2008年,整个产业年产值达到100亿元,成为福建信息产业新的经济增长点,跃居全国前列。
■湖南省LED产业发展概况
2009年8月28日,全国最大的半导体照明产业化基地——湖南省华磊光电公司LED项目第一期工程竣工投产成功。
■江西省LED产业发展概况
⊙江西省半导体照明主要以南昌晶能光电为核心,晶能光电被认为是国内唯一一家具有自主知识产权LED生产企业。
能有效降低LED的成本,产品很有竞争力。
⊙该公司是世界上唯一一家在硅上生产氮化镓的公司,其生产的硅衬底氮化镓基LED材料与器件技术,改写了氮化镓基LED的历史,打破了日美等发达国家垄断LED核心技术的局面,走出了一条具有中国特色的LED发展之路。
■长三角地区LED产业发展概况
⊙长三角LED产业线比较完整,从外延到应用都有大公司从事,如上海蓝光,上海蓝宝,杭州士兰微公司等等。
⊙江苏扬州政府还宣布,凡LED企业每购一台MOCVD(LED芯片制造设备),都将获得800万元至1000万元的政府补贴,加速LED企业在当地的集聚效应。
■环渤海经济圈的发展概况
⊙研发力量比较强。
目前,大连从事半导体照明工程企业40余家。
■国内LED产业发展区域性
形成珠三角、长三角、闽三角及北方地区四大产业集中区域。
数据来源:
国家半导体照明工程研发及产业联盟■国内LED产业的整合性
■国内LED产业的示范性
十城万盏和二十一城
2009年11月19-20日第360次香山科学会议在北京召开,会议主题为“高效氮化物半导体白光照明材料及芯片基础问题”。
■国内LED产业的不足与趋势
⊙劣势
◇国内企业普遍规模小
◇技术受限,高端客户少
◇LED上游产品制造基础薄弱,与国外还有一定差距
◇核心专利缺乏限制产业国际化战略发展
⊙未来市场发展趋势
◇存在巨大的替代性市场
◇技术和成本上的突破速度不断地超出预期
四、广东LED产业发展重点及路径选择
■广东省LED产业基本情况
⊙中国乃至整个世界工业LED产业最为集中的地区
◇据统计,广东省LED产值占到了全国的70%。
⊙产业规模继续位居全国首位
■珠三角地区主要城市LED产业特点
⊙广东省半导体照明产业集中在珠江三角洲,主要分布在深圳、广州、佛山、江门、中山、惠州、东莞等地市,有着各自的优势和核心企业。
⊙珠三角的半导体照明产业链比较完善,覆盖了衬底材料、外延、芯片、封装、应用产品以及设备、配套产品(零部件、原辅材料)等各个产业环节,在封装和应用环节优势突出,在国内外都具有重要的地位和较强竞争力。
⊙主要研发单位:
华南师范大学、中山大学、华南理工大学、深圳大学、中科院能源所、清华大学深圳研究生院、中山大学佛山研究院等。
⊙主要检测单位:
广州电气安全检验所、中国赛宝实验室、中国电器科学研究院、广东省节能监察中心、家工业和信息化部电子四所(赛思)。
主要企业:
杭州精英在线系列课件⊙外延及芯片—深圳方大国科、广州欣磊(前广州普光)、广州晶科、深圳奥伦德、世纪晶源、惠州科锐、江门真明丽、东莞福地等。
⊙封装—广州鸿利光电、佛山国星光电、中山木林森、惠州科锐、健隆达、深圳超亮、中山朗玛、深圳量子、东莞佰鸿等。
⊙应用—江门真明丽、深圳海洋王、东莞勤上、帝光电子、联创仲和等。
数据来源:
LEDinside■广东省LED产业优势⊙在封装和应用方面具有产业优势,形成了若干龙头企业。
⊙在传统照明上占有明显优势,为LED灯具提供良好的营销渠道;市场呈现多元化。
■广东省LED产业劣势⊙企业研发投入不足⊙技术研发人才不足,发展后劲不够强⊙标准不建全,质量参差不齐⊙缺少检测认证平台■广东省LED产业机遇与挑战机遇⊙LED已成为大力发展的新兴战略产业⊙LED照明是传统产业转型和新兴产业培育的亮点挑战⊙必须面对国外企业的挑战⊙与兄弟省市的竞争日趋激烈⊙必须制定更积极的产业发展政策■SWOT分析:
发展重点
杭州精英在线系列课件五、广东LED产业发展对策与建议■加大政府支持引导力度⊙加大LED照明产品的政府采购力度⊙实施税收优惠政策⊙支持垂直整合和传统照明产业转型升级⊙完善LED照明市场标准规范■建立完善产学研架构■完善产业配套服务能力⊙推动产学研用合作⊙促进科技与金融结合⊙积极培育节能服务机构■关于转变经济发展方式几点思考⊙低附加值产业→高附加值产业(制鞋→制LED)=转变经济发展方式?
⊙劳动密集型→知识密集型(DVD)=转变经济发展方式?
杭州精英在线系列课件⊙产业链低端→产业链高端(封装应用→外延芯片)=转变经济发展方式?
⊙转变经济发展方式是HOW还是WHAT的问题?
◇知识不断更新,社会不断进步。
◇如何追求所谓“先进”,而不做夸父追日?
⊙从生产者角度看◇转变经济发展方式=制造→创造⊙从管理者角度看◇转变经济发展方式=改变施政方式:
政策化→体制化⊙转变经济发展方式要把科技储备作为我国重要储备战略⊙汪洋书记:
LED产业=照明+显示+背光源转变经济发展方式要把科技储备作为我国重要储备战略⊙人才◇以人为本VS以“知识”为本⊙基地◇美国BellLabs◇法国LETI,Thales◇比利时IMEC◇韩国Samsung