剖析LED照明產業熱、市場冷現象
發布時間:2010-05-18 來源:電子元件技術網
機遇與挑戰:
用如火如荼來形容中國LED照明產業一點都不過分,但不可否認的是,中國LED照明是產業熱、市場冷。為什麼會出現這樣的尷尬呢?這是因為,以目前的技術做大功率LED照zhao明ming燈deng具ju與yu現xian有you高gao效xiao光guang源yuan相xiang比bi並bing沒mei有you明ming顯xian的de節jie能neng優you勢shi,而er初chu次ci投tou入ru成cheng本ben卻que高gao的de多duo。大da電dian流liu在zai提ti升sheng光guang效xiao的de同tong時shi也ye大da量liang轉zhuan變bian成cheng了le熱re能neng,如ru果guo散san熱re處chu理li不bu好hao又you會hui使shiLED壽命大幅降低,用散熱器又增加成本和體積,使LED光源的優勢消失。所以說,一切都是達不到照明市場要求的LED技術惹得禍。
LED的發光效率分為內、外量子效率,對於內量子效率基本可達80%甚至90%,而外量子效率由於無法有效放出光子,被LED吸收產生為熱能導致結溫升高,同時降低內量子效應,這應該是LED整體發光效率僅達到傳統照明一般水平的原因所在。因此,找到兩者的平衡點是實現科學發光效率的有效途徑。而LED發光效率的提升將通過直接減少LED顆粒帶來成本的下降。
目前絕大部分白光LED應用均為60mW以下的直插小管,由於這種封裝工藝會帶來嚴重的散熱問題,所以隻適合於指示燈應用領域。現在3528貼片封裝占據LED燈管主要地位,但其70%以上的成本均用於鋁製散熱外殼的成本和加工,使得貼片封裝的高昂成本阻礙著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,實現合理的封裝成本,將是LED照明被市場接受的最有效、最直接的途經。當然,LED芯片隨工藝、出貨量增加、采用更大尺寸晶圓製作工藝,也在不斷的降低成本,近年來每年在以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照明的應用會上到一個新數量級市場規模。
目前LED芯片約占整個燈具成本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、整體控製技術,也是LED照明得到普及應用前必需解決的技術問題。目前,散熱和可靠性是LED照明產品生命周期的製約因素,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照明的技術走向,主流光源應該是采用CoB(chiponboard)封裝的專用白色LED模塊,按燈具光學要求的CoB封裝,同時也可減少二次光學設計成本。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,還有助於實現LED芯片的科學合理配置,降低單個LED芯片的輸入電流量以確保高效率。
分布式恒流技術,不斷優化“LED恒流驅動光源”整體解決方案,可持續提升LED模組的光效。同時,小型化的開關電源、持續優化散熱設計,以及提高LED模塊的密封性提高散熱能力。這一切都是LED照明市場成長起來的必要技術條件,不客氣地說,電源是目前LED照明最薄弱的環節,嚴重影響到LED燈具的質量水平,而眾多國內企業的產品品質也確實到了必需提高的時候了。
讓成本下降、使技術成熟是整個產業鏈的事。LED產業鏈的上、中、下遊分別為外延材料與芯片加工、產品器件與模塊封裝、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企業超過3000家,其中70%集中於產業的下遊,國產LED外延材料、芯片以中低檔為主,80%以上的功率型LED芯片、器件依賴進口。
近年來,政府以撒胡椒麵的方式興建了若幹LED照明產業基地,但中國的LED產業熱仍是以70%的國人爭奪LED的10%~20%利潤份額為代價的。這就意味著,掌控LED核心技術的國外公司若不急於拉低LED成本,紮堆LED下遊的中國LED業者隻能以犧牲自己的利潤去實現低價而讓市場熱起來,但沒有技術支撐的下遊產品,就算價格再便宜,又有多少人敢用呢。
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另外,LED照明發展的阻力除了本身的技術、規格、散熱與價格等因素外,CFL節能燈、螢光燈技術也在發展,辦公室照明係統中T5燈管的發光效率已達到100lm/W的水準,CFL節能燈也有3W規格的超小型產品問世,從目前LED與節能燈的性價比而言,LED照明的普及尚有較長的路要走。
由於下遊封裝和應用所需的資金和技術要求相對較低,目前國內80%以上的LED企業都隻有低端封裝業務;而LED芯片及外延片等上遊產業由於對技術和資金要求較高,因此涉足企業較少,發展相對滯後。由於設備占LED整個生產線購置成本近2/3,這也是LED產品難以降低的主要原因。2010年1月8日,國內首台自主研發的MOCVD設備在廣東昭信半導體裝備製造有限公司下線,在通過接下來的4個月數據測試後將進入設備量產階段。
據了解,緩衝分布式噴射反應室、整合ALD與CVD的工藝技術和MOCVD電場輔助生長,是昭信半導體MOCVD設備的創新點。采用BDSfanyingqiangti,tongguozhongxinfusheliudongyuchuizhipenlinliudongdejiehe,xishouxingxingfanyingqiangticengliu,congerwuxuxingxingfanyingqiangtisuoxudefuzayundong。caiyongdeqiliumoshikezhunqueshixianfanyingqitideshunshiqiehuan,zaibaochiqiangtiliuchangbubiandeqingkuangxia,keyishixianfanyingqiyuanconglianxudaomaichongzhurudeqiehuan。jiareluticaiyongduoqudianzupianhongwaifushejiarefangshi,meigejiarequyukeyidulikongzhi,keyishixiandamianjiwendujunyunkekong,huodegengguangfanweidejiarewenqu。kongzhixitongcaiyongwangluojiagou,shixianchuanganqiyuzhixingqishishikongzhi;根據不同外延工藝對實時性的敏感性進行了針對性設計,以保證生產的重複性與穩定性。
總部位於南昌研製GaN-on-SiMOCVD生長技術的晶能光電,近日開發出一款采用1×1mm芯片冷白光LED,在350mA電流下光輸出超過100流明。目前絕大多數LED的生產是在一個藍寶石或碳化矽襯底上沉澱多層GaN薄膜,而晶能認為,基於矽襯底生長的LED在成本節約和控製上將發揮更大潛力,並且性能絲毫不亞於傳統工藝製作的LED,晶能光電稱,其基於矽襯底的高功率InGaNLED性能接近於采用傳統襯底生長的LED。據悉,該公司目前用於顯示領域的小尺寸管芯(200micron)已經進入量產階段。
隨著中國各級政府把LED照明視為經濟新增長點,加上中國自身在技術上的提升,之前以後端應用和封裝為主進入中國的境外LED投資者,開始觸及高端技術項目。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濟開發區奠基。專業設計和生產LED外延、高亮度大功率芯片,預計2013年在三期投資完成後,旭瑞光電將擁有超過100台MOCVD機台,能夠同時生產4英寸、6英寸LED外延片和大功率、高亮度LED芯片,發光效率大於135lm/W,全麵投產後月產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金屬基座垂直結構芯片的企業。相比其它LED產品,金屬基座垂直結構LED具有更好的電學性能和導熱性能,可以增加亮度和發光效率,屬於下一代普通照明LED技術。
政府率先應用是LED照明技術實現產業化的推手。據上海市普陀區科委副主任李文波介紹,2006年9月建於上海普陀區的上海LED半導體照明研發應用中心以“政府引導、社會參與、企業為主”為運營管理模式,著力從科技研發、測試檢驗、示範基地和產業集聚4個方麵展開工作。目前,該中心成功搭建了LED檢測檢驗平台,積極推進LED標準的建立和實施;成功建設了“蘇州河沿岸景觀亮化應用項目”、“普陀區政府機關庭院燈光改造應用項目”和“普陀區圖書館新館室內照明應用項目”等首批3個LED應用示範(試驗)基地。李文波表示,2009年10月,國家發改委聯合科技部、財政部等6部委發布了《半導體照明節能發展意見》,為我國半導體照明產業確立了明確的發展方向。上海會通過政府率先應用LED技術,通過將上海LED應用中心建設成為服務於上海、長三角地區乃至全國的、開放的LED公共服務平台,以期加快LED照明應用的進程。
- 中國LED照明是產業熱、市場冷
- 讓成本下降、使技術成熟是整個產業鏈的事
- LED外延片與芯片約占行業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、器件依賴進口
用如火如荼來形容中國LED照明產業一點都不過分,但不可否認的是,中國LED照明是產業熱、市場冷。為什麼會出現這樣的尷尬呢?這是因為,以目前的技術做大功率LED照zhao明ming燈deng具ju與yu現xian有you高gao效xiao光guang源yuan相xiang比bi並bing沒mei有you明ming顯xian的de節jie能neng優you勢shi,而er初chu次ci投tou入ru成cheng本ben卻que高gao的de多duo。大da電dian流liu在zai提ti升sheng光guang效xiao的de同tong時shi也ye大da量liang轉zhuan變bian成cheng了le熱re能neng,如ru果guo散san熱re處chu理li不bu好hao又you會hui使shiLED壽命大幅降低,用散熱器又增加成本和體積,使LED光源的優勢消失。所以說,一切都是達不到照明市場要求的LED技術惹得禍。
LED的發光效率分為內、外量子效率,對於內量子效率基本可達80%甚至90%,而外量子效率由於無法有效放出光子,被LED吸收產生為熱能導致結溫升高,同時降低內量子效應,這應該是LED整體發光效率僅達到傳統照明一般水平的原因所在。因此,找到兩者的平衡點是實現科學發光效率的有效途徑。而LED發光效率的提升將通過直接減少LED顆粒帶來成本的下降。
目前絕大部分白光LED應用均為60mW以下的直插小管,由於這種封裝工藝會帶來嚴重的散熱問題,所以隻適合於指示燈應用領域。現在3528貼片封裝占據LED燈管主要地位,但其70%以上的成本均用於鋁製散熱外殼的成本和加工,使得貼片封裝的高昂成本阻礙著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,實現合理的封裝成本,將是LED照明被市場接受的最有效、最直接的途經。當然,LED芯片隨工藝、出貨量增加、采用更大尺寸晶圓製作工藝,也在不斷的降低成本,近年來每年在以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照明的應用會上到一個新數量級市場規模。
目前LED芯片約占整個燈具成本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、整體控製技術,也是LED照明得到普及應用前必需解決的技術問題。目前,散熱和可靠性是LED照明產品生命周期的製約因素,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照明的技術走向,主流光源應該是采用CoB(chiponboard)封裝的專用白色LED模塊,按燈具光學要求的CoB封裝,同時也可減少二次光學設計成本。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,還有助於實現LED芯片的科學合理配置,降低單個LED芯片的輸入電流量以確保高效率。
分布式恒流技術,不斷優化“LED恒流驅動光源”整體解決方案,可持續提升LED模組的光效。同時,小型化的開關電源、持續優化散熱設計,以及提高LED模塊的密封性提高散熱能力。這一切都是LED照明市場成長起來的必要技術條件,不客氣地說,電源是目前LED照明最薄弱的環節,嚴重影響到LED燈具的質量水平,而眾多國內企業的產品品質也確實到了必需提高的時候了。
讓成本下降、使技術成熟是整個產業鏈的事。LED產業鏈的上、中、下遊分別為外延材料與芯片加工、產品器件與模塊封裝、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企業超過3000家,其中70%集中於產業的下遊,國產LED外延材料、芯片以中低檔為主,80%以上的功率型LED芯片、器件依賴進口。
近年來,政府以撒胡椒麵的方式興建了若幹LED照明產業基地,但中國的LED產業熱仍是以70%的國人爭奪LED的10%~20%利潤份額為代價的。這就意味著,掌控LED核心技術的國外公司若不急於拉低LED成本,紮堆LED下遊的中國LED業者隻能以犧牲自己的利潤去實現低價而讓市場熱起來,但沒有技術支撐的下遊產品,就算價格再便宜,又有多少人敢用呢。
[page]
另外,LED照明發展的阻力除了本身的技術、規格、散熱與價格等因素外,CFL節能燈、螢光燈技術也在發展,辦公室照明係統中T5燈管的發光效率已達到100lm/W的水準,CFL節能燈也有3W規格的超小型產品問世,從目前LED與節能燈的性價比而言,LED照明的普及尚有較長的路要走。
由於下遊封裝和應用所需的資金和技術要求相對較低,目前國內80%以上的LED企業都隻有低端封裝業務;而LED芯片及外延片等上遊產業由於對技術和資金要求較高,因此涉足企業較少,發展相對滯後。由於設備占LED整個生產線購置成本近2/3,這也是LED產品難以降低的主要原因。2010年1月8日,國內首台自主研發的MOCVD設備在廣東昭信半導體裝備製造有限公司下線,在通過接下來的4個月數據測試後將進入設備量產階段。
據了解,緩衝分布式噴射反應室、整合ALD與CVD的工藝技術和MOCVD電場輔助生長,是昭信半導體MOCVD設備的創新點。采用BDSfanyingqiangti,tongguozhongxinfusheliudongyuchuizhipenlinliudongdejiehe,xishouxingxingfanyingqiangticengliu,congerwuxuxingxingfanyingqiangtisuoxudefuzayundong。caiyongdeqiliumoshikezhunqueshixianfanyingqitideshunshiqiehuan,zaibaochiqiangtiliuchangbubiandeqingkuangxia,keyishixianfanyingqiyuanconglianxudaomaichongzhurudeqiehuan。jiareluticaiyongduoqudianzupianhongwaifushejiarefangshi,meigejiarequyukeyidulikongzhi,keyishixiandamianjiwendujunyunkekong,huodegengguangfanweidejiarewenqu。kongzhixitongcaiyongwangluojiagou,shixianchuanganqiyuzhixingqishishikongzhi;根據不同外延工藝對實時性的敏感性進行了針對性設計,以保證生產的重複性與穩定性。
總部位於南昌研製GaN-on-SiMOCVD生長技術的晶能光電,近日開發出一款采用1×1mm芯片冷白光LED,在350mA電流下光輸出超過100流明。目前絕大多數LED的生產是在一個藍寶石或碳化矽襯底上沉澱多層GaN薄膜,而晶能認為,基於矽襯底生長的LED在成本節約和控製上將發揮更大潛力,並且性能絲毫不亞於傳統工藝製作的LED,晶能光電稱,其基於矽襯底的高功率InGaNLED性能接近於采用傳統襯底生長的LED。據悉,該公司目前用於顯示領域的小尺寸管芯(200micron)已經進入量產階段。
隨著中國各級政府把LED照明視為經濟新增長點,加上中國自身在技術上的提升,之前以後端應用和封裝為主進入中國的境外LED投資者,開始觸及高端技術項目。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濟開發區奠基。專業設計和生產LED外延、高亮度大功率芯片,預計2013年在三期投資完成後,旭瑞光電將擁有超過100台MOCVD機台,能夠同時生產4英寸、6英寸LED外延片和大功率、高亮度LED芯片,發光效率大於135lm/W,全麵投產後月產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金屬基座垂直結構芯片的企業。相比其它LED產品,金屬基座垂直結構LED具有更好的電學性能和導熱性能,可以增加亮度和發光效率,屬於下一代普通照明LED技術。
政府率先應用是LED照明技術實現產業化的推手。據上海市普陀區科委副主任李文波介紹,2006年9月建於上海普陀區的上海LED半導體照明研發應用中心以“政府引導、社會參與、企業為主”為運營管理模式,著力從科技研發、測試檢驗、示範基地和產業集聚4個方麵展開工作。目前,該中心成功搭建了LED檢測檢驗平台,積極推進LED標準的建立和實施;成功建設了“蘇州河沿岸景觀亮化應用項目”、“普陀區政府機關庭院燈光改造應用項目”和“普陀區圖書館新館室內照明應用項目”等首批3個LED應用示範(試驗)基地。李文波表示,2009年10月,國家發改委聯合科技部、財政部等6部委發布了《半導體照明節能發展意見》,為我國半導體照明產業確立了明確的發展方向。上海會通過政府率先應用LED技術,通過將上海LED應用中心建設成為服務於上海、長三角地區乃至全國的、開放的LED公共服務平台,以期加快LED照明應用的進程。
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