我国LED产业分析
摘要: LED(Light-Emitting-Diode)是一种能够将电能转化为可见光的半导体,大致可以分为可见光和不可见光两种,其下游应用产品主要是平板显示、手机显示屏、照明、红外线LED和OLED等领域的市场。
随着新材料及半导体工业技术的发展,自1994年起以新型可见光材料InGaAlP和InGaN为主流,实现了高亮度,多色化,加之封装技术的改进,显示信息大型化,出现了LED产品新的应用领域,带来了更多的市场商机,这些产品使得LED应用由室内使用提升到户外使用,能在阳光强烈的场合下清晰显示,发光效率极高,光强超过1000mcd,同时满足了全彩色显示和便携产品低功耗要求,这些先进的发光管包括:
1.蓝色、绿色发光二极管:蓝色LED材料有碳化硅(Suc)、氮化镓(GaN)及铟氮镓(InGaN)三元材料等,采用InGaN/AlGaN结构制成的蓝色发光灯峰值波长470nm,法向光强达到2000mcd,绿色发光灯峰值波长520nm,法向光强可达5000mcd,其中还有峰值波长500nm的蓝绿色(交通绿)发光灯,在蓝色发光的基础上,包封时在其芯片上添加几毫克的萤光物质转换成白色,白光二极管是微型白炽灯的最佳替代品,价格虽比电泡贵,但不易破碎,更加省电,工作时几乎不发热,可以连续照明10多年,这些产品在日本、德国、美国及台湾等著名的光电子公司生产并推向市场。
2.新颖的四次元发光二极管:八十年代后期开发上市的GaAlAs材料,制成红色发光管,首先实现超高亮度的要求,发光强度超过1000mcd,但是光衰较大,因此应用范围受到限制,九十年代开发成功的InGaAlP四次元材料,制成产品可以获得红、橙、黄、琥珀四种颜色,发光效率极高,并且高温性能很好,是户外使用的理想产品。
3.新品种LED及功率发光二极管:工作电流为70ma,发出极强的光束,视角较大,一般为40-70度,用于汽车标志灯;贴片式(SMD)LED在小电流下工作,一般为1-2ma有足够亮度,可节省便携式产品的耗电量;恒压发光二极管,制时将电阻封装在内部,使用时不需限流电阻,一般工作在12V以下,使用者十分方便,同样在封装时中进一块集成电路,一般在5V以下工作,当通电时会闪烁发光,可以作为状态显示,使用也很方便,这种集群LED芯片、器件,元件可以制成发光模块,实现特定的功能要求,利用LED多芯片的集群组成多彩色灯具,典型的红、绿、蓝三色可以组成全色灯,在三色中间交合处呈现白色光。
这些新器件出现拓展LED的应用领域,首先是交通讯号显示光源的应用,具有抗震耐冲击,光响应速度快,省电寿命长等特点,全国约有11个厂商在开发研制交通信号灯,其中有3家公司的产品通过了认证机构的检测,近期在北京、上海、天津城市都有交通讯号灯作现场试验,1997年北京第五届多国城市交通展览上,国内许多交通记号灯生产厂商展示了LED交通灯的样品;其次是汽车工业上的应用,汽车使用白炽灯不耐振动撞击,及易损坏,使用寿命短,经常需要换,1987年开始,我国开始在汽车上安装高位刹车灯,由于LED响应速度快,可以及早提醒司机刹车,减少汽车追尾事故,增加安全性,在汽车仪表板及各种照明部分的光源,都可有超高亮度发光灯来担当,在发达国家,使用LED制造的中央后置高位刹车灯已成为汽车的标准件,美国HP公司在1996年推出的LED汽车尾灯模组可以随意组合成各种汽车尾灯;第三是LED背光源,特别是高效侧部发光的背光源最为引人注目,LED作为LCD背光源应用,具有寿命长,出光效率高,无干扰和性价比高等特点,有电子手表、手机、BP机、电子计算器、刷卡机等广泛应用,随着便携电子产品日趋小型化,LED背光源更具优势,在手机中都选用LED背光源,因此背光源制作技术将向更薄型、低功耗,均匀一致方面发展,LED侧部背光板的厚度可做到0.7-3.5mm,出光效率达到50-70%,并且有绿色、红色、蓝色及各种混合色随客户选用,不久可能出现厚度相同于EL的超薄背光源;第四是人们最感兴趣的LED照明光源,直接目标是LED光源替代白炽灯和萤光灯,这种趋势已从局部领域和由小到大的开始替代,日本通产省号召全国节约能源,正在计划替代白炽灯的发光二极管项目(称为照亮日本的项目),头五年的予算为50亿日元,如果LED替代半数的白炽灯和萤光灯,每年可节约相当于60亿升原油的能源相当于五个1.35×106KW核电站的发电量,并可减少二氧化碳和其它温室气体的产生,改善人们生活居住的环境,因此人们正面临照明变革,期待LED给人们带来福音。
由于发光二极管产业不断涌现新技术、新产品、新的应用,呈现了朝阳工业的欣欣向荣的景象,相信在下世纪的头十年中,LED产业会得到持续发展:
1.制造厂商会在超高亮、全彩色技术面扩张投资,提升产能,从业人员会有增加,我国(包括台湾和香港地区)将成为世界LED的主要产地,预计占世界总量的六成以上,五年之后产值达到七十亿元,超高亮度LED会有30%速度增长,而传统LED也会有5%——10%速度增长。
2.目前许多色别的发光二极管都达到烛光级水平,相信随着器件结构的改进,发光效率的飞速提高,今后LED发展的主注是照明光源,开始在一些领域取代白炽灯,期间会与其它光源互补,并存,共同发展,人们面临着照明光源的变革,有人预言LED是21世纪的照明光源。
3.世界光电子产业的发展推动应用领域的变化发展,相信随着LED产业的发展会有更多的资金投向LED的研究和生产,因此现有超高亮度、蓝色、绿色LED的技术为少数厂商垄断将会突破,预计产品成本会有大幅度的下降,从而促进市场再开发,应用于的再拓展。
可以相信,半导体发光技术不会被其它技术产品取代,而且会继续沿着原来的轨道向前发展。
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