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中国LED研发与产业发展战略决策思考

2009-12-10 作者:罗毅 李洪涛 韩彦军 汪莱 孟彦龙 来源:清华大学电子工程系 浏览量: 网友评论: 0

摘要: 近年来,我国LED产业发展迅速,现阶段从事该产业的人达数十万,研究机构近百个,企业数千家。从全球LED产业竞争格局看,当前国内LED封装企业自动化水平提升较快,以道路照明为主的照明应用产业取得了突破性发展,LED封装和应用方面在规模和产业化技术方面在全球具有重要影响力。

  另一方面,室内照明最常用的产品是白炽灯和荧光灯。白炽灯的发光效率极低,只有十几个流明/瓦,而荧光灯含有汞等有害物质,不利于环保。因此,室内照明对高效环保照明产品的需求更加强烈。尽管目前的白光LED器件在发光效率和环保等特性上已经超过了白炽灯和荧光灯,但是由其构成的灯具的照明效果和品质还没有迅速形成对传统照明光源的优势,其在室内照明的应用才刚刚开始。然而,室内照明巨大的市场需求,必将推动着面向室内照明应用的封装和系统级应用技术的快速发展。

  2、LED显示产业具有巨大的市场潜力

  LED显示产业包括LED显示屏和LED背光源。毋庸置疑,LED显示屏在户外显示屏领域具有绝对优势。对于室内显示来说,目前有多种选择,包括PDP、TFT-LCD、全彩色LED显示屏等。但是,相比之下,PDP和LCD较难实现超大尺寸显示,并且整体效率低、功耗大;而LED室内显示屏一方面能提供高品质的显示且易实现超大尺寸,另一方面有利于节能环保。一般认为,LED显示屏已经是成熟的产业技术。然而,在室内超大屏幕显示领域,要充分发挥LED显示屏高显示品质、大尺寸、节能、环保等优势,普通的大像素间距的LED显示屏远不能满足应用需求。我们认为,在若干关键技术突破的基础上,大到体育场馆、展览馆、大型会场,小46到中小型礼堂、会议室乃至家居场所,都将是LED显示屏施展其特长的舞台。

  另一方面,与CCFL(冷阴极荧光灯)相比,LED背光源具有节能、环保、更完美的运动图像、更宽的色域等优势,将在笔记本电脑、LCD-TV等应用领域大显身手。

  三、未来突破领域:LED封装和应用等中、下游产业

  我们对GaN基LED产业中的国际、国内相关专利进行了系统调研和深入分析,重点选择该领域内的着名企业和核心专利进行统计,通过对欧洲专利局制作的专利文献数据库、德温特世界专利索引(DerwentInnovationsIndex(DII))以及中国国家知识产权局专利检索数据库中相关专利的检索,对美国(US)、日本(JP)、欧洲(EP)以及中国(CN)的3000余份专利进行了统计和分析。

  把检索得到的核心专利进行了分类,首先按产业链分为材料外延和芯片制作、器件封装、应用四个环节,每个环节内部再按技术细分为若干类,对每类的专利数进行了统计。

  可以看出,目前LED产业中的专利大部分集中在上游环节,中、下游部分的专利相对要少很多。这一结果也是和LED技术的发展进程相关的。从二十世纪九十年代初ShujiNakamura研制出GaN基LED以来,大量的研究工作致力于材料外延和芯片制作,从各个细节入手提高GaN基LED的性能。在这个过程中,上游产业技术得到了快速的发展,涌现了大量的专利技术,其中很多还是核心技术,而中、下游产品开发则相对滞后。这样就形成了目前专利技术“上重下轻”的状况。

  然而时至今日,GaN基LED的性能尽管离理论极限还存在一定距离,但已经基本满足了照明的需求。随着上游技术的逐渐成熟,下游市场的逐渐壮大,LED封装和应用方面的问题也逐渐凸显出来。从产品上看,无论是半导体照明灯具还是LED显示模组,都不是简简单单地将LED器件组合在一起形成的。封装和应用环节包含了驱动电路、散热和光学设计等一系列重大的科学技术问题,而这些问题的解决本身就意味着专利技术的产生。

  另一方面,中、下游产业的专利范围比上游产业更加广泛。上游产业的专利技术基本属于半导体材料、芯片制备工艺等相关领域,而中、下游产业更加直接地面向市场,其产品设计与产品的使用对象、使用环境以及使用要求都有着密切的联系,这也更加易催生新的专利。

  从上面的分析可以看出,中、下游技术现有的专利数量相对较少而可挖掘的专利数量非常多,国外大公司在这个领域的专利壁垒尚未构建得像上游领域那样森严。因此,在未来的几年内,各大企业可能将在LED的封装和应用技术上展开专利的争夺,其中应用方面的专利更是重点。而中国申请的专利中,下游产业的比重比上游产业更大,这也从一个侧面反映出国内部分企业在下游技术上已经具备了一定的实力,中国在中、下游技术方面具备比上游技术更大的优势。因此,LED封装和应用等中、下游产业是国内企业最容易取得巨大成果的突破口。

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