半导体照明LED产业发展态势和广东发展的重点方向

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-emitting diode，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，Henry Joseph Round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，Nick Holonyak Jr.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，Isamu Akasaki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，Shuji Nakamura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。（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400 lm/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200 lm/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

⊙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。