LED：新應(yīng)用新機(jī)遇

諸玲珍

2008年北京奧運(yùn)會(huì)開幕式上，LED大放異彩，那一刻成為國內(nèi)LED發(fā)展史上濃墨重彩的一筆，而后續(xù)的新中國成立60周年大慶、2010世博會(huì)、廣州亞運(yùn)會(huì)以及人民大會(huì)堂燈光改造等一系列重大事件，不僅充分展示了我國LED產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新成果，更是掀起了我國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱潮。未來，微型顯示技術(shù)的發(fā)展、深紫外LED的應(yīng)用以及農(nóng)業(yè)LED照明將給LED產(chǎn)業(yè)帶來變革。

LED產(chǎn)業(yè)取得快速發(fā)展

自上世紀(jì)90年代初，三位日本科學(xué)家突破了藍(lán)光LED的關(guān)鍵技術(shù)起，LED技術(shù)在全球的發(fā)展開始駛上快車道。

中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所半導(dǎo)體照明研發(fā)中心主任王軍喜給記者梳理了國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程。他說，2003年是中國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常關(guān)鍵的一年。那一年，在國家有關(guān)部委的支持下，在中科院半導(dǎo)體所等單位多位院士、專家的建議下，“國家半導(dǎo)體照明工程”緊急啟動(dòng)并上升為國家戰(zhàn)略。2008年，LED技術(shù)在北京奧運(yùn)會(huì)上得到了有力的市場(chǎng)推廣。同一時(shí)期，科技部開展推廣“十城萬盞”工程，極大推動(dòng)了中國LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2012年，“半導(dǎo)體照明聯(lián)合創(chuàng)新國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”啟動(dòng)建設(shè)。2015年左右，LED超越照明領(lǐng)域，在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、通信等領(lǐng)域得到了快速發(fā)展，正在由半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)向更大的第三代半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

LED在中國的發(fā)展速度之快也是有目共睹的。南昌大學(xué)副校長(zhǎng)江風(fēng)益教授表示，從普亮紅光LED、高效紅光LED、藍(lán)寶石藍(lán)光LED、硅襯底藍(lán)光LED、熒光型LED照明、高效黃光LED，到純LED照明;從LED應(yīng)用技術(shù)、封裝技術(shù)、蒼片技術(shù)，到外延技術(shù);從配套原材料、檢測(cè)設(shè)備、芯片設(shè)備，到外延裝備，中國LED產(chǎn)業(yè)從無到有發(fā)展到現(xiàn)在，從跟跑到并跑到部分領(lǐng)跑，每個(gè)環(huán)節(jié)都值得書寫。

三安光電股份有限公司副總經(jīng)理徐宸科告訴記者，從全球視角看，當(dāng)前LED產(chǎn)業(yè)處于穩(wěn)健發(fā)展期，全球LED產(chǎn)業(yè)可以分為四大地區(qū)：一是歐美地區(qū)，以通用照明為主攻方向，產(chǎn)品特點(diǎn)是高可靠性和高亮度;二是日本，在通用照明和背光顯示技術(shù)方面領(lǐng)先，并且兼顧通用照明、汽車、手機(jī)和電視;三是我國臺(tái)灣地區(qū)和韓國，以背光顯示為主，包含手機(jī)、電視、電腦背光，出貨量大，但毛利率低;四是中國大陸，主要業(yè)務(wù)為戶外顯示屏、廣告屏和照明燈等。國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)鏈條完整

LED產(chǎn)業(yè)鏈主要包括原材料、設(shè)備、上游芯片制造、中游LED封裝以及下游LED應(yīng)用。王軍喜告訴《中國電子報(bào)》記者：“在整個(gè)LED鏈條上所有的重要技術(shù)環(huán)節(jié)都已實(shí)現(xiàn)了本土化，不存在關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備‘卡脖子問題，核心技術(shù)都實(shí)現(xiàn)了自主供給。”

徐宸科表示，我國LED產(chǎn)業(yè)鏈分工明確，現(xiàn)有原材料、設(shè)備、外延芯片與封裝技術(shù)，以及LED應(yīng)用，皆有明顯的技術(shù)累積與規(guī)模優(yōu)勢(shì)?！皣鴥?nèi)大多數(shù)LED廠商從封裝起步，后續(xù)隨著應(yīng)用的起量與市場(chǎng)的大幅增長(zhǎng)，逐步進(jìn)入上游芯片生產(chǎn)。2018年，中國LED芯片產(chǎn)能占全球的比例達(dá)到58%，國內(nèi)前四大芯片廠商占據(jù)了超過70%的市場(chǎng)份額?！毙戾房普f。此外，LED相關(guān)各種設(shè)備目前也基本實(shí)現(xiàn)本土化，大幅降低了生產(chǎn)制造成本，擺脫了國際設(shè)備廠家的牽制。

中國光學(xué)光電子行業(yè)協(xié)會(huì)LED顯示應(yīng)用分會(huì)理事長(zhǎng)關(guān)積珍用一系列數(shù)字進(jìn)一步闡述了LED產(chǎn)業(yè)在中國的發(fā)展情況。他介紹說，目前全國從事LED顯示應(yīng)用業(yè)務(wù)的企業(yè)約有1000家左右，其中具有一定規(guī)模且具備一定技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)和工程實(shí)施能力的企業(yè)300家左右。全行業(yè)銷售額達(dá)到億元以上的規(guī)模企業(yè)60到70家，銷售額超過2億元的近30家，其中銷售額在10億元以上的企業(yè)有10家。2018年，全國LED顯示應(yīng)用行業(yè)市場(chǎng)總體規(guī)模近500億元，增速達(dá)20%以上。

在LED產(chǎn)品方面，我國已成為全球最大的半導(dǎo)體照明產(chǎn)品生產(chǎn)、消費(fèi)和出口國，市場(chǎng)規(guī)模超過7000億元。尤其是龍頭企業(yè)三安光電，經(jīng)過多年的積累，不論是產(chǎn)品性能還是品質(zhì)，已經(jīng)處于國際水平，獲得許多國際大廠的認(rèn)可，并贏得他們的長(zhǎng)期訂單或代工，產(chǎn)品大量應(yīng)用于背光與照明市場(chǎng)。

在我國，LED顯示應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可謂獨(dú)樹一幟。目前我國的LED顯示應(yīng)用產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了完備和成熟的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系，核心技術(shù)自主創(chuàng)新，綜合技術(shù)水平居于國際領(lǐng)先，產(chǎn)品在全球市場(chǎng)占有主導(dǎo)地位。新中國成立60周年天安門廣場(chǎng)大型LED顯示系統(tǒng)所采用的LED器件、核心控制系統(tǒng)等均為國內(nèi)企業(yè)提供，為重大活動(dòng)保障發(fā)揮了重要作用，受到各方的稱贊。

關(guān)積珍強(qiáng)調(diào)指出，中國是全球LED顯示屏的制造大國，LED顯示屏產(chǎn)量約占全球市場(chǎng)的80%以上;我國LED顯示屏出口總額在100億元左右，占全國LED顯示屏市場(chǎng)總額的25%～30‰

新興市場(chǎng)帶給LED新機(jī)遇

目前，LED傳統(tǒng)應(yīng)用，如背光、傳統(tǒng)顯示屏、照明等市場(chǎng)需求趨于平穩(wěn)。未來，車燈、植物照明、激光、新型LED顯示等新興應(yīng)用市場(chǎng)，將給LED發(fā)展帶來新的機(jī)遇。

江風(fēng)益表示，經(jīng)過57年的發(fā)展，七彩LED均研制成功并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化和商品化。但是，發(fā)光功率效率發(fā)展很不平衡，其中人眼對(duì)光最敏感的綠黃光區(qū)域的功率效率長(zhǎng)期遠(yuǎn)低于藍(lán)/紫光和紅光，這一現(xiàn)象被稱為“綠/黃鴻溝”，致使高效白光LED照明不得不通過藍(lán)光激發(fā)熒光粉來實(shí)現(xiàn)。我國基于GaN/Si體系，解決了有關(guān)利料生長(zhǎng)、芯片制造、器件物理和專用裝備等方面科技問題，率先實(shí)現(xiàn)了高光效黃光LED關(guān)鍵性突破，解決了可見光LED黃光短板問題。南昌大學(xué)所研制的黃光LED器件，在20A/cm2驅(qū)動(dòng)下波長(zhǎng)565nm光效達(dá)26.7%，對(duì)應(yīng)164lm/w;在1A/cm2驅(qū)動(dòng)下波長(zhǎng)577nm黃光LED光效達(dá)42.8%，對(duì)應(yīng)2.48lm/w?；诟吖庑S光LED，他們開發(fā)了無熒光粉、多基色LED照明新光源，并實(shí)現(xiàn)了純LED照明光源在路燈、氛圍燈等方面應(yīng)用，為L(zhǎng)ED及照明技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的新發(fā)展增添了新活力。諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者中村修二評(píng)價(jià)這一成果時(shí)表示：“南昌大學(xué)江風(fēng)益教授發(fā)明的世界效率最高的黃光LED是世界領(lǐng)先的，堪稱中國首次發(fā)明的照明技術(shù)?！?/p>

在采訪過程中，專家們都提到目前LED產(chǎn)業(yè)最熱門的話題是Mini LED和Micro LED顯示。

徐宸科認(rèn)為，比起LCD和LED顯示，Micro LED有很好的表現(xiàn)力，發(fā)光效率非常高，功耗卻很低。Micro LED為跨領(lǐng)域技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)后，將形成全新行業(yè)，不僅局限于可穿戴設(shè)備與顯示屏?！拔磥恚瑥腗icroLED廣泛的應(yīng)用前景看，它的市場(chǎng)發(fā)展空間非常廣闊?！毙戾房普f，Micro LED的市場(chǎng)前景給在LED方面反應(yīng)較慢的企業(yè)提供了新的機(jī)遇。國內(nèi)廠商若能利用該新技術(shù)方向，趁著技術(shù)空檔期，加速布局，也將給LED市場(chǎng)帶來巨大沖擊，實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)突圍。在MicroLED市場(chǎng)的推動(dòng)下，起核心作用的Micro LED芯片市場(chǎng)也會(huì)被相應(yīng)帶動(dòng)，值得期待?！叭绻?0nmx20mm的正方形芯片、芯片間隔為30mm進(jìn)行計(jì)算，那么，1平方毫米的屏幕將需要400顆左右的LED芯片，市場(chǎng)需求非常巨大?！毙戾房谱詈笳f。