LED照明灯产业简介_led照明灯发展概况
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LED照明灯产业简介
LED（Light Emitting Diode），即发光二极管，是一种固态的半导体器件，可以把电转化为光。LED照明灯被称为第四代照明光源或绿色光源。
一、产业概况
LED照明光源，是一种固态冷光源，有数据表明，LED半导体照明能耗仅为白炽灯的1/10，节能灯的1/3-1/4，而理论发光效率（接近100%）和寿命远远超过白炽灯和荧光灯，LED灯寿命长达10万小时，其寿命理论上是目前家庭使用的节能灯寿命的10倍，具有工作电压低、耗电少、发光效率高、寿命长、环保等特点，正在成为节能照明领域的主流。
当前，LED产品已广泛应用于LED显示、背光显示、汽车、交通信号、城市景观亮化、普通照明等领域。在“国家半导体（LED）照明工程”及2008年北京奥运会和2010年上海世博会的推动下，我国LED行业未来几年市场增速将进一步加快，预计2010年，我国LED照明及相关产业产值将达到1500亿元，而LED作为光源进入通用照明市场将成为日后产业发展的核心。目前我国已经初步形成了包括LED外延片的生产、LED芯片的制备、LED芯片的封装以及LED产品应用在内的较为完整的产业链,并在下游集成应用方面具有一定优势。LED从业人数达5万多人,研究机构20多家,企业4000多家;其中上游企业50余家,封装企业1000余家,下游应用企业3000余家。
国内代表企业有：
LED产业链上游的产业的代表企业有,主要有三安光电、联创光电、士兰微、同方股份、方大A、福日电子、天富热电、佛山照明、浙江阳光、雪莱特、飞乐音响、华微电子、拓邦股份等。
LED产业链中、下游的产业的代表企业主要集中在长三角、珠三角等地区，代表企业有：常州万家耀灯饰公司、深圳嘉意丰电子科技公司、深圳 1
艾比特光电股份公司、江门市方圆科技照明厂、宿迁市绿友光电科技公司、深圳市远亮节能照明公司。
二、产业结构
LED产业一般按照材料制备、芯片制备和器件封装与应用分为上、中、下游,虽然产业环节不多,但其涉及的技术领域广泛,技术工艺多样化,上下游之间的差异巨大,上游环节进入壁垒大大高于下游环节(上游外延片制备的投资规模比一些下游应用环节高出上千倍),呈现金字塔形的产业结构。
其中，上游产业的衬底、外延材料与芯片制造,属于技术和资金密集行业；中游产业器件与模块封装；下游产业显示与照明应用,属于技术和劳动密集行业。
衬底材料是LED照明的基础,也是外延生长的基础,不同的衬底材料需要不同的外延生长技术,又在一定程度上影响到芯片加工和器件封装。因此,衬底材料的技术路线必然会影响整个产业的技术路线,是各个技术环节的关键。目前的衬底材料主要有蓝宝石(Al2O3)、SiC、Si、ZnO、GaN,但只有前两种得到了较大规模的商业化应用,日本日亚公司垄断了大部分蓝宝石衬底的供应,而美国Cree公司则是唯一能够提供商用SiC衬底的企业。
外延片生长主要依靠生长工艺和设备。制造外延片的主流方法是采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD),但即使是这种“最经济”的方法,其设备制造难度也非常大,国际上只有德国、美国、英国、日本等少数国家中数量非常有限的企业可以进行商业化生产,设备非常昂贵,一台24片机器的价格高达数千万元(当前价格约300万美元)。芯片制造的难度仅次于材料制备,同属于技术和资本密集型产业,进入壁垒仍然很高。其技术上的难题主要包括提高外量子效率、降低结温和有效散热。目前核心技术同样也掌握在大企业手中,如美国HP、Cree、德国Osram等。
封装技术经历了整整40年的快速发展已经非常成熟。用于封装的焊线机、分选机的价格大幅下降(当前自动焊线机从几十万元降至十几万元,低档的手动焊线机甚至已降至几千元)。此外,为LED封装的各种配套(如环氧
树脂、金丝、支架、荧光粉等)产品的价格也已不高。
LED应用主要指灯具制造和控制系统,技术更多地体现在系统设计、结构设计、散热处理以及二、三次光学设计,但与中上游产业相比,基本不存在技术难度。
在LED产业链上，LED外延片跟LED晶片约占行业70%的利润，LED应用约占10%-20%，LED封装则低于10%。
三、核心技术
LED产品按照成品简单分为四部分：晶片（衬底）、外延片、芯片、LED灯。衬底目前商业使用的是蓝宝石。晶片上生长外延片有气相、液相、MOCVD（金属有机物化学气相沉积）方法。目前主流商业方法是MOCVD法。LED应用方面，发白光实现目前主要通过蓝光LED芯片外面涂上荧光粉。目前LED核心专利掌握在日本及美国厂商手中。衬底方面，中国创建了以硅为衬底的技术，但离蓝宝石有距离，技术继续突破后才能商业化。国内已经有多家企业拥有了蓝宝石生产技术，但仍然停留在窗口示范期。
我国自主的LED芯片、外延片产量仍有限，产品以中、低档为主，与国外差距很大。产业化规模偏小，只能满足国内封装企业需求量的20%-30%，大部分高性能的LED和大功率LED产品均要依赖进口。
国家对于整个LED产业链的重点工作放在上游外延、芯片及下游灯具应用这两部分。上游投资陆续资金已经很大，但是收效甚微，反而与国际上游龙头的差距越来越大。下游产品又因为产品质量问题，参差不齐，难以保证稳定的长寿命使用效果。
我国LED产业存在的问题主要有产业整体水平不高，产业创新能力弱，产业关键环节薄弱，标准制定、知识产权服务平台与产品检测机构亟待建立和完善，生产线建设近期出现投资过热的趋势等。
四、主要产业政策
1、我国半导体LED作为节能、环保的主要技术，是国家“863”高新技术产业化重大项目，并得到了大力支持。
2、《国家中长期科学和技术发
展规划纲要》已将半导体（LED）照明产品明确列为“重点领域和优先主题”，提出“重点研究高效节能、长寿命的半导体（LED）照明产品”。
3、财政部、国家发展改革委联合发布《高效照明产品推广财政补贴资金管理暂行办法》;
4、《半导体照明节能产业发展意见》。
五、LED节能灯主要生产工艺
LED节能灯主要由支架、银胶、晶片、金线、环氧树脂五种物料所组成。主要生产工艺包括：清洗、装架、压焊、封装、焊接、切膜、装配、测试、包装。
1.清洗：采用超声波清洗支架，并烘干。
2.装架：在LED管芯（大圆片）底部电极备上银胶后进行扩张，将扩张后的管芯（大圆片）安置在刺晶台上，在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在PCB或LED支架相应的焊盘上，随后进行烧结使银胶固化。
3.压焊：用铝丝或金丝焊机将电极连接到LED管芯上，以作电流注入的引线。LED直接安装在PCB上的，一般采用铝丝焊机。
4.封装：通过点胶，用环氧将LED管芯和焊线保护起来。在PCB板上点胶，对固化后胶体形状有严格要求，这直接关系到背光源成品的出光亮度。这道工序还将承担点荧光粉（白光LED）的任务。
5.焊接：如果背光源是采用SMD-LED或其它已封装的LED，则在装配工艺之前，需要将LED焊接到PCB板上。
6.切膜：用冲床模切背光源所需的各种扩散膜、反光膜等。
7.装配：根据图纸要求，将背光源的各种材料手工安装正确的位置。
8.测试：检查背光源光电参数及出光均匀性是否良好。
9.包装：将成品按要求包装、入库。
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