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未来全球各区域LED工业改变大解析
来源:未知 作者:admin 发布时间:2018-10-05 13:50 浏览量:

  未来全球各区域LED工业改变大解析

  1997年日亚化学宣告了白光发光二极管(LED),燃起全球对完结半导体照明可能性的期望,各国政府及企业都高度重视。半导体照明可以替代传统照明光源,除了节能省电,处理动力缺少的问题,并可以带来巨大商机。通过十多年来尽力,白光发光二极管的光效在实验室已达200lm/W以上,而市售的产品也现已可以到达150lm/W以上,已逾越传统的白炽灯泡、节能灯以及荧光灯管等。各国政府也将连续制止白炽灯泡的运用,再加上LED灯泡的价格与传统照明光源比较,已到达具有商场竞赛力的程度,未来这几年LED照明商场将步入快速生长期。

  一、曩昔十年LED工业的开展

  2002年因为手机的背光及按键选用白光及蓝光氮化镓发光二极管,使得发光二极管的需求明显添加,根据市调公司StrategiesUnlimited的数据显现,全国际发光二极管封装组件商场在2001年至2004年这一段期间,年营收的均匀生长高达44%,这是全球发光二极管工业榜首波的大生长。

  在2004年至2007年这一段期间,商场的运用开端朝向更大面积的GPS屏幕、电子相框和笔记本电脑(Notebook)等背光开展,发光二极管商场继续生长,LED光效则不断提高,价格则因量大而逐步下降。2008年第四季起因为遭受金融海啸的影响,全球景气转差,LED晶粒价格跌幅扩展,然因为台湾晶粒厂商和韩国厂商三星及LG协作,当令推出侧光式LED背光源的液晶电视,因为选用LED混光技能(mix-bin),提高晶粒运用率,以及晶粒价格的下降,使得选用侧光式LED背光源的液晶电视与选用冷阴极管(CCFL)当背光源的液晶电视价差缩小,再加上侧光式LED背光的液晶电视,具有超薄屏幕及重量轻的长处,带动了发光二极管第二波很多的需求,2010年全球高亮度发光二极管的商场较2009年大幅生长了93%。

  但2011年因为遭到全球经济景气复苏脚步缓慢的影响,LED背光的液晶电视出售不如预期,另一方面中国大陆的LED企业,在政府的政策性支撑及财政补贴下,大幅的扩展产能,构成LED的供给远大于需求,商场上LED组件的杀价竞赛更趋剧烈。可是也因为LED组件价格的下降,让LED照明光源的价格不再高不可攀,美国科锐(CREE)于2013年2月推出的60瓦白炽灯替代型LED灯泡,以9.5瓦的耗电量可以宣告800流明的亮度,而价格只要12.97美元。随后欧洲的欧司朗(OSRAM)于2013年4月也宣告将开端出价格格低于10欧元的LED灯泡。尽管LED灯泡的价格竞赛越演越烈,但这将有助于影响消费群众的购买志愿。因而,一般预期照明的甜美点现已到来,高亮度发光二极管工业行将进入第三波的高生长期。

  二、曩昔十年来全球各区域LED工业的改变

  根据市调组织StrategiesUnlimited的陈述显现,直到2008年曾经LED封装组件的产量以日本为榜首,台湾排名第二,紧接的是欧洲、美国、韩国及中国大陆(如表(一)所示)。但到了2010年韩国厂商的商场占有率一举从2009的13%大幅跃升到28%,日本虽仍坚持国际榜首的方位,但LED封装组件的产量占比已从2009年的44%滑落至2010年的33%。韩国可以从本来市占率落后台湾及欧美,而在不到两年的时刻大幅超前,并有三家厂商,三星、LG及首尔半导体名列国际前十大,其首要是凭借着三星及LG力推LED背光的液晶电视,且三星及LG的LED背光是选用内部笔直整合的方法来开展,从LED的磊晶生长、晶粒制作、组件封装、到背光灯条的制作,彻底克己,并供给应自行出产的LED背光液晶电视运用。而三星及LG力推LED背光电视的成功,也让LED背光的液晶电视浸透率由2009年的2%,约300万台,大幅添加到2010年17%,约3100万台,当然也发明了LED的很多需求。尽管三星及LG在2009年开端推LED背光电视时,初期自己内部无法供给满足数量符合标准的的高光效LED封装组件,而有必要仰赖台湾LED厂商供给晶粒及封装产品,但三星、LG、及首尔半导体很快的便将LED产能扩展完结,韩国厂商的MOCVD设备在2008年还不到100台,但到了2011年其MOCVD的机台数已敏捷的添加至约450台。因为所出产的LED封装组件将优先运用于自有品牌的LED背光电视,也因而让韩国的LED封装组件产量市占率敏捷窜升。但跟着LED背光在LCD电视及监视器的浸透率将于本年2013年逐步提高至90%,已挨近饱满,未来生长的空间有限,未来LED封装组件产量的生长首要动能将来自通用照明。

  

  

2006-2012全球五大区域LED封装器材营收占比

  三、技能前进加快LED照明年代的降临

  跟着全球许多国家开端禁用白炽灯泡,以及LED灯泡功率的提高和价格的下降,LED已由景象照明、野外照明、逐步浸透到商业照明的范畴,并将在未来几年大幅替代白炽灯泡成为居家照明的首要光源。

  当然,要替代传统照明光源,LED的光效有必要不断的提高,不只要逾越白炽灯的10~15流明/瓦,紧凑型荧光灯的40~60流明/瓦,甚至要逾越直管型的荧光灯管80~100流明/瓦。根据更新后的美国动力部固态照明研制产品路线图,在2013年冷白光的LED功率要到达180流明/瓦以上,而暖白光要到达150流明/瓦以上。

  LED封装组件的功率在曩昔几年来有着明显的前进,2005大部份白光LED封装组件的光效约只要60流明/瓦左右,但到了本年大部份厂商已有才能到达150流明/瓦。比方日本丰田在2012年2月便声称其3528封装的白光LED光效可以到达170流明/瓦,并从4月开端量产供货,台湾的亿光也可以供货150流明/瓦3014LED封装组件。而韩国的首尔半导体于2013年7月也宣告其间功率5630LED光效到达180流明/瓦。

  LED照明要得到遍及,除了LED的光效要提高外,更重要的要素是价格要有竞赛力。根据美国动力部的固态照明研制产品路线图,于2013年每千流明冷白光的价格要小于4美元,而暖白光的LED每千流明价格要小于5.1美元。而到2020年不管冷白光或暖白光LED封装组件每千流明的价格要下降到小于1美元,也就是每千流明的价格大约是现在的1/5。这是一个十分大的应战,根据美国动力部2013年4月发布的固态照明研制多年方案书,2012年飞利浦Lumileds公司的冷白光高功率LED光效是130流明/瓦,每千流明的价格约5美元,是比美国动力部方案的方针每千流明价格6美元稍低,但在LED光效上也稍逊于2012年方针值150流明/瓦。

  为了进一步下降每千流明价格,欧、美、日及韩国的许多LED上游磊晶及晶粒厂都测验改用6英寸的蓝宝石芯片来添加产能,削减芯片边际的丢失来提高LED晶粒出产的良率,但这关于台湾及大陆的上游磊晶及晶粒厂来说并不见得有利,因为现在LED晶粒是处于出产过剩的景象,还要投入资本来扩建6英寸的产线,再加上6英寸蓝宝石芯片每单位面积的价格仍远高于2英寸和4英寸。因而,台湾及大陆厂商短期内将仍是会以4英寸蓝宝石芯片为主。可是进入6英寸出产,是无法让本钱到达期望值的。

  因为6英寸的蓝宝石芯片较贵,因而,欧司朗、东芝、Bridglux、Plessey、Azzurro及晶能光电测验以硅芯片来替代蓝宝石芯片,但硅芯片因为与氮化镓资料晶格不匹配,且热膨胀系数也差异很大,这让生长质量好的磊晶层难度添加。尽管硅芯片的价格十分廉价,然因为硅芯片会吸收可见光,在LED晶粒制作进程中还需要先贴合到另一片通明或许具有光反射层的基板上,再将硅芯片从氮化镓磊晶层移除,这些额定的制作进程也会添加LED晶粒的制形本钱。因而尽管现在日本的东芝、英国的Plessey及大陆的晶能光电已开端出产出售选用硅基板的蓝光发光二极管晶粒或封装好的白光发光二极管。但飞利浦Lumileds则决议暂时抛弃在硅基板上生长氮化镓的方案,而仍专心于选用6英寸蓝宝石基板来下降晶粒出产本钱。未来氮化镓磊晶选用硅基板是否能成为干流,将决议于能否战胜氮化镓磊晶长在硅基板上所出产芯片决裂、曲折而构成出产良率低的问题。

  要下降每千流明LED价格别的一种可行方法就是将相同巨细的LED晶粒在较大的电流下操作,发生较高的流明值,如此在相同输出流明数时,一个LED灯泡所需用到的LED颗数就可以削减。一般一颗1毫米平方巨细的LED晶粒,其操作电流是运用在350毫安,假如操作在1安培,而LED的光效不会下降太多,便可以削减一半以上的LED封装组件运用量,但条件是所制作出产的LED可以在高电流下操作而光功率不能下降太多,当然也不能影响LED组件应有的运用寿命。这种在较大电流密度下可以操作的LED,在某些LED运用上也不见得有优势,比方全周光的LED灯泡或直管式的荧光灯管,还需要运用光学组件或光分散膜等来处理眩光,或让光均匀分布等问题,并且因为LED在大的电流密度下操作,热量会集,散热处理的本钱也会添加。因而,这种可在大的电流密度下操作的高功率LED,比较适合于有指向性的LED照明光源,如射灯。

  LED封装组件的本钱,除了LED晶粒以外,其它封装资料,如支架、硅胶、荧光粉、封装制作费用,也占了逾越一半以上的费用,仍有很大的空间可以节约下来。现在COB(Chiponboard)产品,直接将多颗LED晶粒封装在铝基板中心的PCB或陶瓷基板上构成面光源,相较于传统单颗封装制程,不光可以节约一次封装的本钱、光引擎模块制作本钱和二次配光本钱,一起可以处理点光源所发生的叠影及眩光的问题,运用上有愈来愈遍及的现象。

  至于在LED晶粒的制作进程中,参加几道工艺将荧光粉及光学组件整合到LED晶粒上的晶粒型封装(Chipscalepackage),因为运用到的封装资料更少,相关于现在SMD封装产品价格可以更廉价,也是未来的一个开展趋势。

  四、未来全球各区域LED工业的改变

  LED照明的开展与LED发光功率和本钱有密不可分的联系,LED的光效假如没有逾越传统照明光源,或许价格比传统光源贵太多,LED照明便无法很多替代传统照明。而LED照明光源的功率与价格首要取决于LED晶粒的发光功率与出产本钱,因而,前期谁可以在LED晶粒研制制作技能上获得抢先,将会影响其在照明商场上的竞赛力。因为LED照明可能替代传统照明,而传统照明厂商又不能将原有商场拱手让出,因而,不是自行研制出产制作,就是要与其他公司战略协作。飞利浦公司与美国安捷伦公司于1999年合资树立LumiledsLightingB.V.,后来在2005年买入安捷伦公司具有的股份及2007年买入职工的股份,让Lumileds成为飞利浦公司的子公司就是着眼于要可以掌控LED照明的中心技能,支撑飞利浦照明继续开展所需。

  日本的日亚(Nichia)及丰田组成(TG)因为最早投入氮化镓蓝光发光二极管的研制及出产,现在仍在技能上坚持优势,两家公司都只从事LED磊晶、晶粒,到封装的制作出产,且以出售LED封装组件为主。日本在LED封装组件产量仍能坚持国际榜首,首要靠日亚及丰田组成两家公司。日亚仍有继续扩产的方案,估计到2015年将产能扩展到2011年250亿颗晶粒的4倍,也就是1000亿颗,以保证其在未来几年仍坚持抢先的位置。日本其他传统的LED公司如夏普(Sharp)、西铁城(Citizen)、东芝(Toshiba)、史坦利(Stanley)、松下(Panasonic)及罗姆(Rohm)因为专利的约束,多与日亚或丰田协作,或向美国科锐公司购买蓝光发光二极管晶粒,再封装成白光LED出售,因而,这几家在LED工业的市占率难以扩展。Sharp尽管在2008及2009年与日亚及丰田签定专利答应协议,并树立一座年产50亿颗LED晶粒的工厂,但因为规划太小,无法让Sharp重回LED市占率前五大的公司。至于LED照明光源及灯具的开发,日本也是最早投入的国家,几家传统照明公司如东芝、松下、日立、NEC等也都活跃的投入,但因为曩昔这些公司只专心日本商场,而日本商场的容量不大,因而日本厂商这几年也开端活跃进军国际商场。

  韩国厂商运用LED背光电视的时机,扩展了LED晶粒及封装产能,因为LED技能的快速前进,三星及LG因而将LED背光运用的中功率LED导入照明的运用,因为中功率LED已很多运用于LED背光,价格低且性价比高,不光光效可达150lm/W,每千流明价格亦不到2美元,比起欧美厂商出产的大功率LED具有很大的优势。三星及LG打算在LED照明也和LED背光相同采纳笔直整合的形式,由LED磊晶、晶粒、封装到制成灯泡,然后透过其电子产品营销通路出售,趁热打铁,期望仿制其在LED背光电视成功的形式。

  欧美的LED厂商,如飞利浦Lumileds,欧司朗及美国的科锐及普锐光电,在曩昔LED照明商场以主推高功率LED为主,因为高功率LED每单位流明的价格远不如中低功率LED封装组件来得有竞赛力,尤其是在价格竞赛剧烈的LED球泡灯及LED灯管商场,中低功率LED会是干流。因而飞利浦Lumileds最近也开端供给中小功率的LED来因应照明商场的需求。欧美地区在2006年至2010年间LED封装组件产量的市占率仍有23~24%,但2011年今后则掉到20%以下主因是因为欧美厂商的大功率LED无法切入LED背光电视商场,一起亦不适用于像LED灯管这类照明商场,而使得市占率衰退了约5%。亚洲厂商在2009年至2011年的LED产能扩展,使得LED封装组件价格竞赛剧烈,赢利变差。有鉴于此,欧美厂商大都往下流的运用开展,如美国科锐并购RuudLighting,而飞利浦更活跃朝向供给客户LED照明体系处理方案,期望运用其品牌及营销通路的优势,在LED照明商场上仍坚持抢先的位置。

  台湾及大陆是现在具有MOCVD机台最多的当地,台湾具有优异的磊晶及晶粒出产技能,可出产与欧美日厂商相同质量的LED晶粒,而价格又十分有竞赛力,但台湾的商场容量小,因而大部分产出的LED晶粒及封装组件都以外销为主。中国大陆因为政府的补助,现在具有的MOCVD机台已达一千台,居国际榜首位,但因为技能距离及有经历的人才缺少,现在有许多MOCVD仍搁置或产能运用率偏低。当然,缺少自主才智产权,也约束了其国际商场的时机。但中国大陆具有全国际最大的封装产能,全国际大部份的LED照明光源及灯具也都在中国大陆出产,此外中国大陆人口多,经济生长率高,关于LED照明的需求大,未来可能成为全国际最大的LED照明商场。两岸假如可以一起协作,先运用大陆内需商场的优势,站稳脚步,进而共创国际品牌,营销全国际,如此将能脱节只帮国际大厂代工出产,赚取菲薄赢利的宿命,两岸的半导体照明工业就有时机在国际大放光亮,做一个不相同的半导体照明中华梦。
 

  

   LED工业全球趋势改变解析

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