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LED:新应用 新机遇

在采访过程中,专家们都提到目前LED产业最热门的话题是Mini LED和Micro LED显示。在Micro LED市场的推动下,起核心作用的Micro LED芯片市场也会被相应带动,值得期待。
发布时间:2019-08-13 13:36        来源:中国电子报        作者:诸玲珍

2008年北京奥运会开幕式上,LED大放异彩,那一刻成为国内LED发展史上浓墨重彩的一笔,而后续的新中国成立60周年大庆、2010世博会、广州亚运会以及人民大会堂灯光改造等一系列重大事件,不仅充分展示了我国LED产业技术创新成果,更是掀起了我国LED产业发展的热潮。未来,微型显示技术的发展、深紫外LED的应用以及农业LED照明将给LED产业带来变革。

LED产业取得快速发展

自上世纪90年代初,三位日本科学家突破了蓝光LED的关键技术起,LED技术在全球的发展开始驶上快车道。

中国科学院半导体研究所半导体照明研发中心主任王军喜给记者梳理了国内LED产业发展历程。他说,2003年是中国LED产业发展非常关键的一年。那一年,在国家有关部委的支持下,在中科院半导体所等单位多位院士、专家的建议下,“国家半导体照明工程”紧急启动并上升为国家战略。2008年,LED技术在北京奥运会上得到了有力的市场推广。同一时期,科技部开展推广“十城万盏”工程,极大推动了中国LED产业的发展。2012年,“半导体照明联合创新国家重点实验室”启动建设。2015年左右,LED超越照明领域,在农业、医疗、通信等领域得到了快速发展,正在由半导体照明产业向更大的第三代半导体材料产业发展。

LED在中国的发展速度之快也是有目共睹的。南昌大学副校长江风益教授表示,从普亮红光LED、高效红光LED、蓝宝石蓝光LED、硅衬底蓝光LED、荧光型LED照明、高效黄光LED,到纯LED照明;从LED应用技术、封装技术、芯片技术,到外延技术;从配套原材料、检测设备、芯片设备,到外延装备,中国LED产业从无到有发展到现在,从跟跑到并跑到部分领跑,每个环节都值得书写。

三安光电股份有限公司副总经理徐宸科告诉记者,从全球视角看,当前LED产业处于稳健发展期,全球LED产业可以分为四大地区:一是欧美地区,以通用照明为主攻方向,产品特点是高可靠性和高亮度;二是日本,在通用照明和背光显示技术方面领先,并且兼顾通用照明、汽车、手机和电视;三是我国台湾地区和韩国,以背光显示为主,包含手机、电视、电脑背光,出货量大,但毛利率低;四是中国大陆,主要业务为户外显示屏、广告屏和照明灯等。

国内LED产业链条完整

LED产业链主要包括原材料、设备、上游芯片制造、中游LED封装以及下游LED应用。王军喜告诉《中国电子报》记者:“在整个LED链条上所有的重要技术环节都已实现了本土化,不存在关键技术和设备‘卡脖子’问题,核心技术都实现了自主供给。”

徐宸科表示,我国LED产业链分工明确,现有原材料、设备、外延芯片与封装技术,以及LED应用,皆有明显的技术累积与规模优势。“国内大多数LED厂商从封装起步,后续随着应用的起量与市场的大幅增长,逐步进入上游芯片生产。2018年,中国LED芯片产能占全球的比例达到58%,国内前四大芯片厂商占据了超过70%的市场份额。”徐宸科说。此外,LED相关各种设备目前也基本实现本土化,大幅降低了生产制造成本,摆脱了国际设备厂家的牵制。

中国光学光电子行业协会LED显示应用分会理事长关积珍用一系列数字进一步阐述了LED产业在中国的发展情况。他介绍说,目前全国从事LED显示应用业务的企业约有1000家左右,其中具有一定规模且具备一定技术研发、生产和工程实施能力的企业300家左右。全行业销售额达到亿元以上的规模企业60到70家,销售额超过2亿元的近30家,其中销售额在10亿元以上的企业有10家。2018年,全国LED显示应用行业市场总体规模近500亿元,增速达20%以上。

在LED产品方面,我国已成为全球最大的半导体照明产品生产、消费和出口国,市场规模超过7000亿元。尤其是龙头企业三安光电,经过多年的积累,不论是产品性能还是品质,已经处于国际水平,获得许多国际大厂的认可,并赢得他们的长期订单或代工,产品大量应用于背光与照明市场。

在我国,LED显示应用产业的发展可谓独树一帜。目前我国的LED显示应用产业已经形成了完备和成熟的自主知识产权体系,核心技术自主创新,综合技术水平居于国际领先,产品在全球市场占有主导地位。新中国成立60周年天安门广场大型LED显示系统所采用的LED器件、核心控制系统等均为国内企业提供,为重大活动保障发挥了重要作用,受到各方的称赞。

关积珍强调指出,中国是全球LED显示屏的制造大国,LED显示屏产量约占全球市场的80%以上;我国LED显示屏出口总额在100亿元左右,占全国LED显示屏市场总额的25%~30%。

新兴市场带给LED新机遇

目前,LED传统应用,如背光、传统显示屏、照明等市场需求趋于平稳。未来,车灯、植物照明、激光、新型LED显示等新兴应用市场,将给LED发展带来新的机遇。

江风益表示,经过57年的发展,七彩LED均研制成功并实现了产业化和商品化。但是,发光功率效率发展很不平衡,其中人眼对光最敏感的绿黄光区域的功率效率长期远低于蓝/紫光和红光,这一现象被称为“绿/黄鸿沟”,致使高效白光LED照明不得不通过蓝光激发荧光粉来实现。我国基于GaN/Si体系,解决了有关材料生长、芯片制造、器件物理和专用装备等方面科技问题,率先实现了高光效黄光LED关键性突破,解决了可见光LED黄光短板问题。南昌大学所研制的黄光LED器件,在20A/cm2驱动下波长565nm光效达26.7%,对应164lm/W;在1A/cm2驱动下波长577nm黄光LED光效达42.8%,对应248lm/W。基于高光效黄光LED,他们开发了无荧光粉、多基色LED照明新光源,并实现了纯LED照明光源在路灯、氛围灯等方面应用,为LED及照明技术和产业的新发展增添了新活力。诺贝尔物理学奖获得者中村修二评价这一成果时表示:“南昌大学江风益教授发明的世界效率最高的黄光LED是世界领先的,堪称中国首次发明的照明技术。”

在采访过程中,专家们都提到目前LED产业最热门的话题是Mini LED和Micro LED显示。

徐宸科认为,比起LCD和OLED显示,Micro LED有很好的表现力,发光效率非常高,功耗却很低。Micro LED为跨领域技术,实现大规模量产后,将形成全新行业,不仅局限于可穿戴设备与显示屏。“未来,从Micro LED广泛的应用前景看,它的市场发展空间非常广阔。”徐宸科说,Micro LED的市场前景给在OLED方面反应较慢的企业提供了新的机遇。国内厂商若能利用该新技术方向,趁着技术空档期,加速布局,也将给OLED市场带来巨大冲击,实现反转突围。在Micro LED市场的推动下,起核心作用的Micro LED芯片市场也会被相应带动,值得期待。“如果以20mmx20mm的正方形芯片、芯片间隔为30mm进行计算,那么,1平方毫米的屏幕将需要400颗左右的LED芯片,市场需求非常巨大。”徐宸科最后说。

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