深度报告 我国LED背光行业20年综述

第一篇：深度报告 我国LED背光行业20年综述

深度报告 我国LED背光行业20年综述 来源:盛封建材网 发布时间:2011-01-22 相关项目

一、国内LED显示屏行业基本情况 我国LED显示屏产业起步于90年代初，并且始终保持高速的发展。根据中国光学光电子行业协会LED显示应用分会统计和测算，以及国内相关机构提供的数据，截止2008年11月加入中国光协LED显示应用分会的会员单位为204家，全国具有比较正规的专业性生产单位300~400家，从事LED显示应用产品的生产企业超过1000家，从事LED显示应用产品包括销售、生产、配套服务等企业估计不少于3000家。截止2007年底行业协会会员单位的从业人员为16356人，估计全国以LED显示屏为主导产品的显示应用行业从业人数在3万人左右。2007年产值约72亿元人民币，2008年全国产值预计可能近百亿元。据行业协会统计生产厂商东北占6%,西南西北华中占17%,华北占16%,华东占41%,华南占20%.2007年LED显示屏销售额东北占5.1%,西南西北华中占15.7%,华北占14.5%.华东占30.8%,华南占33.8%.由此可见，从产业布局上，我们LED显示屏产业主要集中在华东和华南地区，这两个地区的产品总体规模占到全国60%以上。2008年由于北京举办奥运会，预计2008年华北的销售额所占比例可能有明显上升。

二、行业发展的特点高速发展的2007年和2008年 由于中国经济的迅速发展和北京举办2008年奥运会，使LED显示屏行业获得良好的发展机遇。行业总体上较前几年有比较显着增长，2007年增幅超过40%,是近年来增长幅度最大的一年。2008年的增长率预计不低于40%,充分显示了中国LED显示屏行业在2007年和2008年得到高速发展。显示技术不断进步，质量不断提高 LED技术和计算机技术及电子技术突飞猛进，LED显示屏技术也显现飞速的发展。显示屏色彩从单、双色向全彩普及，显示内容由文字图片转化为视频实时显示，显示屏控制技术从单一屏幕向网络化发展，显示外形从平面向异面发展。国内先进水平的显示屏与国际品牌水平的质量已相近，国内主流产品的大部分技术指标与国际品牌产品已接近。但是显示屏MTBF、刷新频率、亮度均匀性、外壳防护等级、安全要求、EMC,产品质量认证，尤其是产品的工艺与国际品牌产品有相当大的差距。近两年尤其是2008年北京奥运会的相关项目不但技术上有很大创新，显示屏质量也有很大提高。国内一流产品的质量已接近或超过国际品牌产品。产品出口逐年增长近年来产品出口在全国LED显示屏市场销售额中所占比例逐步增加。2008年出口额占销售额不到15%,2007年行业协会会员单位出口达11.5亿，占销售额的20%,2008年行业显示屏出口预计超过20亿。剧烈的内部竞争和不利的外部环境 LED显示屏企业的固定资产投入相对可以较小，流动资金需求量也不大，业内已基本形成配套的产业链，因此入门相对容易。行业每年有许多新成员加入。由于产品同质化、技术雷同化，大多数中小企业无核心竞争能力，业内最终形成价格战。尤其是国内招标项目，往往都有十几家参与，价格恶性竞争，使相当一部分企业处境相当困难。显示屏销售结算方式已不同于电子产品，与工程类项目雷同，造成收款困难。因此每年有近百家企业关门。2008年的国际金融危机给国内经济也带来了很大影响，广告投入将减少，户外显示屏的投资热将降温，另外政府有关部门对户外广告加强管理，使2008年下半年的户外显示屏销售有所下降，因此2008年第四季度和2009年行业产值尤其是户外全彩屏将有相当幅度的下降。同时2008年奥运效应的消失，给2009年的显示行业的发展带来了很大的困难。但是近年来的统计数据显示企业间的马太效应已形成，2005年销售额亿元以上企业的销售额占全国的33%,2006年上升至43.2%,2007年上升至46.7%,预计2008年将超过50%,因此，剧烈的内部竞争和不利的外部环境将给企业带来挑战，显示屏行业的马太效应将更加凸显。业内已形成配套产业链 LED显示屏行业属于电子设备制造业。早期的企业大多由科研院所和高校的科技人员创办，企业选用通用的LED和电子元器件自行开发、设计、生产LED显示屏。从开发控制系统、设计塑壳模具和箱体，到自行负责半成品的加工生产，是一种典型的中国式自给自足的生产模式。近年来，随着行业的发展，业内逐步形成了明显的分工，有专业生产显示屏专用的LED、开关电源、集成电路、塑壳和机箱等零部件的企业；有专业研发控制系统的系统开发商；有专业生产模块、模组的加工企业。业内早期的许多小企业就演变成LED显示屏销售、安装、维修服务等非生产性的公司。产业链的形成推动了行业的发展。首先普及了LED显示屏的推广，只要采购相应的部件很容易就拼装成一个显示屏，培养了很多销售型企业；其次，大大降低了生产成本，由于专业生产的劳动生产率的较高，使显示屏在国内生产材料和劳动生产力上涨的情况下，其价格仍在下降；第三，显示屏质量有很大提高，由于专业生产，产品的质量比早期的作坊型生产有很大变化，尤其是专业控制系统开发商的形成，使国内小企业的控制系统水平有较大的飞跃。同时产业链的形成也给行业带来了负面影响。产业链使小企业非常容易形成，小企业的增多加剧了行业的竞争。许多中小企业参与到产业链中，停止了自行的产品研发，使业内一般产品技术雷同，质量同质化，产品无特色，但是LED显示屏产业链的形成是市场的需要，并且会得到进一步的发展和完善。LED显示屏标准和知识产权 显示屏行业目前的行业标准有国家信息产业部颁发的《LED显示屏通用规范》和《LED显示屏测试方法》。《体育场馆用显示屏规范》正在审批中。另外，相关的应用领域也制定了有关的显示屏应用标准，如国家体育总局的《体育场馆设备使用要求级检验方法》、铁道部的《旅客引导LED信息显示标准》，交通部的《高速公路可变情报板标准》、《高速公路可变限速标志标准》，公安部的《城市交通诱导情况报标准》等，这些构成了我国LED显示屏的标准化体系的基本框架，对规范市场发展、促进产业提升具有重要的作用。行业内企业的知识产权保护意识也在不断提升。根据中国光学光电子行业协会LED显示应用分会2007年对127家会员单位的不完全统计，2007年行业内申请外观和实用新型专利212项、发明专利44项；取得授权的外观和实用新型专利169项、发明专利11项；申请软件着作权登记67项；取得软件着作权登记65项；申请注册商标数54个，取得授权的注册商标数29个。

三、LED显示为北京奥运添彩，国内先进水平可与国际品牌媲美 北京奥运会吸引了全球观众的目光，其中最引人注目之一的是其大量使用了LED显示产品，我国LED显示行业为奥运会、为国家添光增彩。奥运会开幕式画卷显示屏，梦幻五环，各个奥运比赛场馆的LED显示屏，众多的北京奥运文化广场LED显示屏，北京奥运会配套的地铁、公司、楼宇、交通诱导等显示屏均由我们业内的企业研制。据不完全统计，仅行业协会会员单位提供了奥运会开幕式的LED显示产品，提供了比赛场馆近20块LED显示屏，提供了奥运中心区及奥运文化广场近50块LED显示屏，提供了近200块北京公共交通相关的显示屏。2008年北京奥运会既是体育界的盛会，也是LED显示应用产品的盛会，应用于北京奥运会的LED显示产品的数量、规模和技术水平都达到了前所未有的新阶段。北京奥运会国内显示屏充分证明国内一流企业的先进水平也可与国际品牌媲美。

四、加速发展我国LED显示产业的建议 虽然我国LED显示屏产业发展很快，但是业内技术水平和制造工艺水平与国际上先进水平有一定的差距，主要是大多数企业缺乏有自主知识产权的核心技术和产业化规模很小，高性能LED发光管依赖进口，显示产品大都以中、低档为主。中小型企业，尤其是小企业的数量占较大比例，国内LED显示屏出口主要以价格优势为竞争力。为此提出如下建议：加强与政府的沟通，争取加大政府支持力度 国家对LED显示行业目前支持很少，企业争取获得国家相关支持的能力也相对较弱。因此行业协会和企业均要加强与政府的沟通，争取国家对行业和企业的支持。地方政府的光电开发园区要用引导和宏观调控办法，吸引和资助基础较好的企业并加以重点扶植，并且形成相应的生产链。加强行业标准建设，建立评判质量的科学依据 标准化工作对规范市场，提高行业产品质量水平，促进行业的整体发展具有重要的作用，为此需加强行业标准建设，完善《通用规范》，根据国家信息产业部“十五”期间平板显示标准建议项目书，制订相应的技术标准。其中包括各种用途的显示屏的标准、异面显示屏标准、工程安装验收标准等。通过标准规范市场，使产品形成不同的等级，满足不同场合不同的需求，同时也让不合格产品无法生存，使行业健康发展。企业要加强与上下游的合作 LED显示产品涉及材料科学、光学、计算机、电视及电子等技术，所以业内因加强与上下游企业和科研单位的合作，充分利用现有的科研成果加速显示行业技术进步。企业要加大技术创新 创新是一个企业长期生存的前提。业内显示技术雷同，产品同质化，造成无核心竞争力，所以企业尤其是较大规模的企业要加大技术创新的投入，使企业不断形成技术创新，从而产生新的经济增长点。显示屏行业虽然面临各种困难，但是机遇和挑战共存。展望未来，显示屏行业的明天会更辉煌！

第二篇：LED背光的论文参考

手机背光是当今led最大的应用市场之一，由于市场已处于饱和状态，价格下滑明显，虽然销售量持续增加，但销售金额并没有明显的成长。尽管如此，5到10吋手机装置的背光应用仍将是市场成长新动力。以下由零组件杂志独家专访AnalogicTech应用工程主任 David Brown，探讨LED背光之电源管理设计需求。

大小为 5至 10英吋的TFT LCD荧幕，有哪些应用方式？ David Brown：TFT LCD 荧幕有多种应用方式，包括高阶智能型手机、小型便携式多媒体播放器（PMP，例如通常为5至9吋的小型DVD播放器）、手持便携式导航装置（PND）、笔记型计算机、小笔电、平板计算机、手持电玩显示器及电子书阅读器等。这些应用的电源管理需求有何不同？ David Brown：上述各种应用的电源管理需求都大不相同，且每种特定的装置设计结构皆有其独特的需求。对于每一种装置，设计人员都必须考量电池种类、荧幕大小和背光LED使用数量。了解系统需求后，还必须权衡LED驱动电路的结构，以及成本与装置的复杂程度，从中取得平衡。所有上述因素都足以决定驱动便携式装置上背光LED之最佳方法。

LED背光结构主要分为两种，单组串联式电源或多组串联式/并联式电源。单组串联式电源虽然使用较低恒流，但必须将输入电源提升至符合串联式电源的总顺向电压水平，才可以驱动LED。相反的，多组串联式/并联式LED电源虽然需要更高的恒流来驱动，却降低了高电压的需求。升压转换器需求的差异取决于成本、复杂程度及能量转换效率（对于使用者而言，相当于充电循环之间的电池寿命）。最终也会依据装置本身的产品特性、大小和效能需求来决定最佳解决方案。

小尺寸背光荧幕的电源管理存在哪些技术挑战？ David Brown：确实存在不少挑战。第一个挑战与第一部份所提到的讨论相关，设计人员必须在系统需求、电力来源和电路架构之间取得平衡，方可选择适当的LED驱动电路结构。因此，设计人员必须依据最终成品，来权衡可用的预算。另外，大小和高度也造成另一种技术限制。具备高转换频率的电荷帮浦及电感式DC/DC升压解决方案，才可以使用体积更小的外部元件。特别是以电荷帮浦为基础的LED驱动电路，因为电荷帮浦和并联式LED电源仅需极小的外部电容器，所以会使用并联式LED电源来缩减外部元件的大小。不论是要缩减电荷帮浦还是电感型解决方案的外部元件大小，最主要的考量还是LED驱动电路的转换频率。例如，智能型手机通常是比较轻薄短小的装置，因为需要较小的元件，所以可以容许较高的成本。相较之下，笔记型计算机的成本较低廉而且体积较大，有足够的空间可以容纳较大的元件。

未来高阶手机的主流会是AMOLED吗？ David Brown：在小型手持装置方面，AMOLED绝对是锐不可挡的趋势，因为这些装置不论分辨率和色彩重现方面，在所有可能的应用领域都能有卓越的表现。但由于成本考量，加上市场上供应商不多，目前采用AMOLED为显示器主流的速度已减缓。另外，如果AMOLED面板大于 5吋，则对于大多数便携式产品来说，安装的费用通常就会太过昂贵。

第三篇：LED背光光源的优缺点

LED背光光源的优缺点

核心提示：中国涂料网讯：网上经常有人询问lcd与led显示器的区别，厂家宣传的LED背光节能、环保都是噱头么?首先让我们来了解下LED背光光源中国涂料网讯：网上经常有人询问lcd与led显示器的区别，厂家宣传的LED背光节能、环保都是噱头么?首先让我们来了解下LED背光光源的优缺点，就能做出正确的判断了。

第四篇：我国LED行业发展现状

我国LED行业发展现状

LED产业链：上游磊晶及芯片制作约占LED产品制造成本7成，其发光颜色与亮度由磊晶材料决定；下游则封装晶粒，制成各式LED器件与应用产品。

LED芯片封装后可用于照明，由于LED采用半导体制程，LED照明也称半导体照明，半导体照明完全不同于传统的白炽灯、荧光灯照明原理，其具有节能(能耗为白炽灯的1/8~1/

10、节能荧光灯的1/3~1/2)、环保(可回收、无污染)、可数字化设计等优势，是下一代照明光源，可全面替代白炽灯、荧光灯、汽车灯及各种背光源。

目前白光LED的发光效率、可靠性、寿命以及大功率LED封装等技术等还需要进一步提高，成本需要降到到合理水平才能进入通用照明市场，从目前全球产业进程看，这一时间预计在2010年前后。但在特种照明市场，白光LED照明会提前导入

目前从全球来看，手机背光占领LED的大部分市场，在接下来的一波推进潮中，笔记本电脑、高端液晶电视背光及汽车灯将成为LED的新增长点；预计在2010年左右LED在通用照明应用将取得突破。从中国市场看，建筑装饰照明、室内外显示屏、交通指示是主要应用市场，随着国内技术水平提高与规模扩大，国内企业在手机背光、NB背光、特种白光照明(包括路灯)、车用LED光源市场的渗透率将持续提高。而当白光通用照明时代来临时，整个行业将步入爆发性增长的 发展阶段。

国内LED产业可简化为两个阶段，第一个阶段生产除高亮蓝绿以外的的各类光色芯片；目前是第二个阶段，即在高亮蓝绿芯片外延、制程产业化技术方面取得突破，这是企业在LED高亮蓝、绿、红芯片领域领先的重要标志。

由于白光LED靠蓝光芯片+YAG荧光粉封装出来的，突破蓝绿芯片意味着可以生产全色系芯片，意味着突破了产业发展的一个关键瓶颈。因此，国内部分企业蓝绿芯片的量产意味着国内产业发展到一个新的阶段，上中游产业发展进程会加快。

海外LED上市公司股价近一年呈现强劲走势，LED行业投资机会凸现，中国呢？国内几家优秀LED企业，如大连路明、厦门三安、晶能光电等都没有上市；上市公司中涉足LED的比较少，其LED产品销售大多低于10%(联创光电(10.31,-0.04,-0.39%)销售占比最多，30%，主要销售集中中下游领域)，因此国内投资者暂时还不能分享到LED行业快速成长带来的好处。随着半导体照明产业的蓬勃发展，预计将有越来越多从事半导体照明的公司上市，行业投资价值值得持续关注。

从国内产业发展进程看，行业有五类企业具有高投资价值：一类 是具有核心知识产权的企业，这些企业具备全球核心技术专利竞争力；第二类企业是目前在芯片产业化及技术跟踪方面做得比较成功的企业，这些企业将具备全球产业竞争力；第三类企业是优秀的下游封装的企业；第四类企业将崛起于未来的LED通用照明领域；第五类企业在LED产业链外围电子材料领域，如硅片、硅树脂、封装用引线框架、散热模块等；以及LED驱动芯片领域。

目前全球初步形成以亚洲、北美、欧洲三大区域为中心的LED产业格局，以日本日亚、丰田合成、美国Cree、Lumileds和欧洲Osram为专利核心的技术竞争格局，这五大企业之间通过交互授权避免专利纠纷，其它企业则通过获得这些企业的单边授权避免专利纠纷，五大企业各具优势，但都专注于各自领域的高端市场，其它企业则角逐中高端、中低端乃至低端市场，构成产业的中心—外围格局。

作为朝阳产业，半导体照明产业的技术仍在处于不断进步过程中，特别是关系到全球近1000亿美元的通用照明市场的半导体照明白光技术还需进一步成熟，所以，尽管日本日亚及丰田合成、美国Cree与Lumileds、欧洲Orsram在世界半导体照明专利市场上暂时处于技术垄断地位，但全球半导体照明产业竞争格局还并未完全形成，这不仅指这五大巨头相互之间的竞争格局还未形成，也包括新的技术涌现会打破这五大巨头的技术垄断，还包括目前围绕这五大巨头的全球其它公司的竞争格局更不能说已经稳定，中国市场也不例外。

未来的产业竞争将取决于两方面，一是技术，这包括提高发光效率、降低成本的技术，提高器件功率的技术，方向上有现有技术路线的延伸，也有可能出现新的技术路线；也包括获得高质量产品的工艺技术，如提高可靠性、一致性和寿命，以及外围如照明系统设计及驱动芯片设计技术；二是规模，一方面是由于规模大可以降低成本，市场议价能力强；另一方面，化合物外延片与集成电路制造用的硅片很大不同在于即使同一片外延上制作出来的芯片性能也可能有较大差别，这对一致性要求比较高的应用领域(典型的如液晶面板背光)而言，一片外延上只有一部分符合要求，但对规模大的企业而言，其有多层次的市场结构，可以将不符合某一市场要求的芯片产品调配至另一市场，公司总的产出效率得到充分提高。

第一章、全球LED产业发展

1.1全球LED产业概况

目前，半导体照明产业形成以美国、亚洲、欧洲三大区域为主导的三足鼎立的产业分布与竞争格局，美国Cree、Lumileds，日本日亚(Nichia)、丰田合成(Toyoda Gosei)，德国Osram等垄断高端产品市场。

五大企业在产品与市场方面各具特色，日亚化学和丰田合成在LED发展中占有重要地位，都形成了LED完整的产业链，其中日亚化学1994年第一个生产出蓝光芯片，并在专利技术方面具有垄断优势；Cree、GelCore等都有自己成熟的技术体系，但其在产业链上只集中在外延和芯片的制备上；Lumileds则关注于大功率LED的研发，在白光照明领域实力雄厚。

新加入业者的生产能力、技术能力与LED老将即将并驾齐驱。就像台湾已经是日美欧以外，白光LED的主要产地，更是蓝光LED芯片的重要量产地。例如部分台湾业者在高亮度蓝光LED芯片已开发出1700mcd，而1400mcd也达到了出货阶段。所以就产品产出能力与质量技术而言，已经不逊色于传统LED大厂。

全球LED市场第一波销售成长由手机带动，在白光LED在一般通用照明市场发力之前，恐需NB、液晶电视背光及汽车内饰与后灯市场扛起第二波销售成长大旗，而一旦成本降到并且质量达到一般通用照明水平，其增长不可限量。

国内LED设备产能状况

至于大陆LED产能方面，厦门三安MOCVD 12台，红黄芯片产能为1000KK/月，蓝绿200KK/月，国内最大，初步具备国际竞争规模； 上市公司中士兰微(11.29,0.04,0.36%)MOCVD目前2台，8月再进2台，明年进两台，总数达6台，产能达到高亮蓝、绿、红芯片300kk/月；联创光电MOCVD2台，LPE普亮红、绿机台4台，年产芯片100亿粒，其MOCVD机台目前主要用于研发；深圳方大MOCVD三台，年产外延2.5~3万片，年产蓝绿芯片约3亿粒，产能不大。

其它未上市LED企业，产能统计比较困难，缺乏准确性，初步了解信息大连路美产能为蓝绿芯片100kk/月，其主要产能可能在控股子公司美国AXT；上海蓝光被彩虹集团并购后2008年规划产能150kk/月蓝绿芯片，2010年达到250kk/月。

值得关注清华同方旗下“清芯光电”，该公司可自行研制LED生产线的核心设备MOCVD机台，这样其采购成本、维护成本大大低于原装进口设备，并且有助于公司提高产品研发能力(日本日亚就全部用自己改装的机台，由于熟悉设备性能，在外延制备上灵活性增强)。2006年7月，清芯光电的MOCVD设备调试一次通过，生产出合格产品；2006年8月外延片、芯片生产线落成投产。据称目前公司能够批量生产发光效率平均达到59lm/W的白光LED，该指标达到国际产业化先进水平。

2007年3月同方股份(36.44,1.82,5.26%)加大投入力度，通过增资取得控股地位。目前清芯光电有两台MOCVD设备，月产1000万 粒芯片。根据公告，通过同方股份向其提供的不高于2000万美元的担保或资金支持，清芯光电将分批添置13台MOCVD设备，总共形成15条生产线，最终形成年产16亿粒(12mil)高亮度LED管芯的产能，其产业化能力与市场开拓能力还需要观察。

1.2全球主要LED大厂

日亚化工日亚化工是GaN系的开拓者，在LED和激光领域居世界首位。在蓝色、白色LED市场遥遥领先于其他同类企业。它以蓝色LED的开发而闻名于全球，与此同时，它又是以荧光粉为主要产品的规模最大的精细化工厂商。它的荧光粉生产在日本国内市场占据70%的比例，在全球则占据36%的市场份额。荧光粉除了灯具专用的以外，还有CRT专用、PDP专用、X光专用等类型，这成为日亚化工扩大LED事业的坚实基础。除此以外，日亚化工还生产磁性材料、电池材料以及薄膜材料等精细化工制品，广泛地涉足于光的各个领域。

在该公司LED的生产当中，70%是白色LED，主要有单色芯片型和RGB三色型两大类型。

此外，该公司是世界上唯一一家可以同时量产蓝色LED和紫外线LED两种产品的厂商。以此为基础，日亚化工不断开发出新产品，特别是在SMD(表面封装)型的高能LED方面，新品层出不穷。

日亚以销售LED封装产品为主，并不对外销售外延或芯片产品，并通过对蓝光和白光LED专利的垄断来建构进入障碍，几乎垄断整个可携式产品的白光LED市场，并获取巨大利润。

以蓝色、白色LED市场的扩大为起爆剂，日亚化工的总销售额也呈现出逐年上升的势头，由1996年的290亿日元增长到2006年的2000亿日元。这期间，荧光粉的销售额每年基本稳定在300亿日元左右。2006年全球LED市场约为7335亿日元，因此，日亚化工占据了约27.3%的全球市场份额。

丰田合成(株)

如果将LED比喻为汽车，那么可以说，日亚化工提出了车轮和发动机的概念，而丰田合成则提出了车体和轮胎的概念。1986年，受名誉教授赤崎先生的委托，丰田合成利用自身在汽车零部件薄膜技术方面的积累，开始展开LED方面的研发工作。1987年，受科学技术振兴事业团的开发委托，丰田合成成功地在蓝宝石上形成了LED电极。因此，把丰田合成誉为“蓝色LED的先锋”并不为过。

丰田合成在近年来的发展速度也相当快。1998年，其销售额为63亿日元，但到2006年，已增长至276亿日元。

在应用方面，手机占了72%，此外应用较多的还有液晶背光、按键、背面液晶背光(3in1)等，信号设备、大型显示屏等方面的应用也比较多。此外，汽车导航系统和电脑专用液晶控制器、TV专用大型液晶的背光等也是丰田化合的目标市场。照明应用方面的设计开发也正在紧锣密鼓之中。丰田化合的生产据点除了爱知县平和町的工厂以外，还在佐贺县武雄市建立了生产蓝色LED等GaN LED的第二个生产据点，其设备投资总额达156亿日元，届时两个工厂的总生产能力可达到月产4.2亿个，其目标是2008年LED的销售额达到1200亿日元。

Cree

Cree公司建于1987年，位于美国加利福尼亚洲。主要从事SiC，GaN和Si衬底的开发，是美国宽禁带材料和器件的领导者，也是生产GaN材料的最大公司之一。最突出的还是他们对蓝光LED方面的贡献，公司在SiC衬底上生长GaN外延片制作蓝光上拥有专利，该专利不同于日亚以蓝宝石为衬底生长GaN外延制作蓝光的专利，而蓝光是生成白光的基础，因而在LED上游也占据核心地位。公司的产品包括绿光、蓝光和紫外光LEDs，近紫外激光、射频和微波半导体设备，电源转换设备和半导体集成芯片。这些产品的目标应用包括固态照明、光学存储、无线基础和电路转换等。公司的大部分利润来自于LED产品和SiC、GaN材料的生产，产品销往北美、欧洲和亚洲。

Lumileds

创建于1999年，Lumileds照明是世界著名的LED生产商，在包括自动照明、计算机显示、液晶电视、信号灯及通用照明在内的固态照明应用领域中居领先地位。公司获得专利的Luxeon是首次将传统照明与具有小针脚、长寿命等优点的LED相结合的高功率发光材料。

公司也提供核心LED材料和LED封装产品，每年LEDs的产品达数十亿只，是世界上最亮的红光、琥珀光、蓝光、绿光和白光LED生产商。公司总部在加利福尼亚州的圣荷塞，在荷兰、日本和马来西亚有分支机构，并且拥有遍及全球各地的销售网络。

Lumileds的前身是40年前惠普公司的光电子事业部，是惠普的专家们从无到有创建的。到了90年代后期，在意识固态发光的前景后，惠普和当时世界上最大的照明设备公司之一的飞利浦公司开始了如何一起发展最新的固态照明技术并引入市场的计划。1999年惠普公司一分为二，她的光电子事业部被安捷伦技术公司收购，同年11月，巨大的市场潜力促使安捷伦和飞利浦组成了Lumileds公司，赋予其开发世界上亮度最大的LED发光材料的使命，并向市场推广。今天的Lumileds，作为一个安捷伦科技和飞利浦照明的合资公司，继续领导着世界固态照明产业的发展。该公司的Luxeon功率光源专利 技术率先把传统照明的亮度与LED的小巧体积、超长寿命及其它优势结合了起来。Lumileds每年LED的产量达十亿只，并提供核心LED材料和LED封装。

近期，在收购Lumileds和TIR Systems之后，飞利浦电子又收购了LED照明系统供应商Color Kinetics，此举帮助这家荷兰电子巨头完成覆盖整个固态照明系统价值链的布局。

Lumination

GELcore是GE照明与EMCORE公司的合资公司，创建于1999年1月，总部位于美国新泽西州。2007年2月，GELcore改名Lumination，公司致力于高亮度LED产品的研发和生产。通过把GE先进的照明技术、品牌优势和全球渠道与EMCORE权威的半导体技术相结合，GELcore已经在转变人们对照明的认识过程中扮演了重要的角色。GELcore几乎涉足所有GaN LED相关产品，现有的产品包括大功率LED交通信号灯、大型景观灯、其他建筑、消费和特殊照明应用等。通过把电子、光学、机械和热能管理等各个领域的技术相结合，GELcore加快了LED技术的应用并创造了世界级的LED系统。另外，GELcore还利用独特的客户管理系统来和那些LED专家和产品应用客户保持长期的友好关系。

Osram

OSRAM是全世界最大的两个照明生厂商之一。建于1919年，最大的股东为Siemens AG，总部位于慕尼黑，在全世界拥有超过36,000的员工。OSRAM商标早在1906年注册，到目前为止是世界公认的历史最悠久的商标名称之一。

Osram拥有有别于日亚(蓝光+YAG荧光粉)的蓝光+TGA荧光粉白光专利技术，开发出采用SiC衬底的GaN型光电器件，采用蓝光LED芯片和黄荧光粉组合产生白光LED，在大尺寸LCD背光源、白光照明和车用LED产品上具有优势。Osram主要的经营领域在欧洲市场及汽车用白光LED市场，与日亚化学有明显市场区隔。

Color Kinetics(CK)

公司组建于1997年，总部位于马萨诸塞州的波士顿市，其在智能固态照明系统及技术设计、市场开发方面处于行业领先地位，并获得了相关技术的许可权。公司的获奖系列产品利用LED的实用及美观性能，在高性能灯具及OEM许可应用中，突破了传统光源的局限。其产品及技术优势使其在数码智能方面获得了一项称为Chromacore(R)的专利，这项专利可用来产生并控制数以百万计的LED灯光颜色及动态效果，应用于舞台照明和景观照明。

CK公司自诞生以来，智能特性一直是CK阵营的主要手段，合作伙伴的战略能够提供给新加入者卓越的范例。当将数字智能技术用于基于高亮度二极管的数百万颜色的产生与控制时，CK公司显然是该领域的驱动者，他们的智能文件夹包括32项已授专利和120多项正在申请的专利。CK公司采取公开、积极的方式与那些认识到智能固体照明的价值及其普遍深入的应用前景的制造商形成委托加工与许可的关系，以促进刚刚起步的固体照明工业的发展。目前CK公司在英国、中国都设有办事处，在日本还成立了一家合资公司。

第二章、全球LED专利布局

2.1全球LED专利概况

就技术而言，LED具有技术成长瓶颈高，学习门坎低特性；初始投资额也不大，资本门槛不高，为了保持技术竞争力，降低技术外溢风险，专利为最好的保护伞。而专利屏障，对于是领先厂商规避竞争的主要手段，因此专利成为LED产业发展过程中不能回避的重要课题。

庞大的市场潜力，刺激著全球LED业者积极抢进，面对市场成长快速的白光LED，在各方面都已经超越这些关键专利拥有的LED业者 控制的范围，所以拥有关键专利的业者也绞尽心力的利用专利保护伞，来维护市场利益与排除新挑战者的加入。

如日亚化学工业在1993年时成功地开发出蓝光LED，而该公司为了达完全垄断蓝光LED市场的企图霸心，即运用了坚守专利的策略，悍然拒绝将该专利授权给其它任何的厂商，设下进入市场的专利障碍。日亚挟其在化学工业领域长期研发的优势与专利保护策略，初期很顺利走向垄断蓝光LED市场之路，如同风云中的雄霸一般，野心想独吞天下。1998年竞争对手丰田合成(Toyoda Gosei)的氮化物(Nitride)高亮度LED产品在市场上一推出时，日亚就向东京地方法院提起诉讼，指控丰田合成侵害其蓝光LED专利。在1999年，日亚再转移目标对准美国的知名蓝光LED大厂Cree，向东京地方法院指控Cree在日本当地经销商住友商事侵害其产品专利。2000年12月12日，Cree和日本半导体制造商Rohm公司组成蓝光LED的技术联盟，并签订五年的专属专利授权合约。Rohm即于同年12月15日向美国宾州东区地方法院指控日亚因制造与销售氮化镓LED产品，而侵害其美国第6084899与第6115399号专利，最后日亚败给了Cree。而在2006年日亚发动9起专利诉讼，5起和解收场，三起未决，一起失败。

时至今日，五大公司Nichia、Osram、Toyoda Gosei、Cree和Lumileds几乎控制了整个白光LED产业,这里专利密集，可以说是雷区重重，使得想进驻这一领域的其他商家忧虑重重、望而却步。尽管 如此，很多公司还是极力争取在此领域占有一立足之地，白光LED的广泛、快速应用，以及各大公司在此领域的大力投入，专利侵权、交叉授权等法律事务不断发生。

国外大厂在LED的专利布局分为三大类：蓝光晶粒专利、白光荧光粉封装专利及高功率LED专利。由于白光荧光粉专利在举证时较为容易，过去厂商的侵权多来自于此，影响层面以LED下游封装厂为主。近来高功率LED应用于LCD面板背光的形式逐渐形成，高功率封装的专利极可能成为继白光荧光粉专利后专利诉讼的主要标的。

2.2全球LED专利发展变化特点

2.2.1专利集中度日降，大厂之间交互授权成为发展主流

在2002年以前，日亚凭借1991年至2001年间取得的74件基本专利，主要依靠构建专利壁垒及专利诉讼阻止其它厂商进入市场与其竞争，以获取高额的独占市场利益。

随着Osram、丰田合成(Toyoda Gosei)、Cree、Lumileds等公司在LED领域拥有的专利数不断增加，2001年起日亚在专利诉讼方面遭到挫败，使其不得不更改专利授权的态度，分别与上述公司达成了专利和解和授权协议。随着拥有核心专利的公司进一步增多，日亚、Osram、丰田合成、Cree等专利垄断公司都更加积极地通过专利授权扩大自身在LED市场的影响力，并通过台湾及韩国企业的授权代工来扩大产品的市场份额。

同时，技术的快速发展也迫使技术领先企业放弃了独自发展的念头，转而趋向多边技术合作。

最明显的是日亚化学，其在2002年还希望只靠自身的技术继续白色LED的开发，但现在为了进一步发展白色LED市场，转而趋向有效利用多方的专利合作，来提高技术和产品开发速度。日亚宣布放弃404专利，在很大程度上也是出于这种考虑，另一方面，随著专利期限的步步逼近，这些拥有关键技术专利的LED业者领悟到若继续采取诉讼策略，对日益薄弱的专利期限保护伞是无益的，因为在既有市场下，面临台湾与韩国业者的猛烈攻势，包括日亚化学、OSRAM等等的这些传统业者若坚持死守，势必会面临更艰巨的挑战，此外也因为繁复及冗长的诉讼程序，间接的弱化了开发新技术的力量。所以激烈的技术竞争环境下，出现欧美以及日本等等主要LED业者一改过去的市场策略，例如包括日亚、丰田合成、Cree、飞利浦、OSRAM等业者积极采取相互授权，来回避专利问题，平息彼此纠纷。而在截至2003年以前，这些业者为了维护本身的立场，而热中专利侵权诉讼，也因为如此，使得其它的业者，包括LED封装业者、LED应用业者等等也无端的被卷入诉讼洪潮之中。因此可以发现从2002-2003年开始，令 人注目的各诉讼案件，逐渐以交换授权等等的和解方式收场。

2.2.2新入业者带来诉讼风潮LED老将改变策略—扩大单边授权委托生产

与LED大厂相互之间交互授权“以和为贵”不同，新入业者在发展初期带来诉讼风潮。随著台湾与韩国LED厂商的成长，专利权的纷争更明显，甚至于本来并无直接纷争的传统LED大厂，也因此间接性被卷入诉讼案，例如OSRAM Opto控告接受日亚化学白光LED授权的CITIZEN电子、以及控告接受Cree白光LED相关授权的今台等业者。而日亚化学也针对白光LED封装的新技术，控告了亿光与Seoul Semiconductor等，而对宏齐则是提出了警告。日亚化学的诉讼起缘是因为，亿光与宏齐等获得OSRAM Opto的授权，SeoulSemiconductor则接受美国Cree的授权，所衍生出来的。

随着时间的流逝，当初各公司所建构的专利网，也逐渐面临薄弱化的情况，在跨越专利期限之后，这些技术将会成为新兴业者生产LED的捷径。与其因为花费巨大人力资金获得诉讼获胜的赔偿金(以美国为例，每一个专利诉讼基本花费达100万美元)，不如与这些新兴业者结盟，在BRICs等地区收取授权金，不仅在成效上大幅度提升，甚至可以扩大新兴市场。

当这样的转变对于新兴LED生产、LED应用业者而言，也是一项好消息，因为对于新兴LED业者而言，如此可以提高产品的质量并且得以扩充新的销售通路，而在LED应用业者方面，除了避免被卷入专利纷争，还可以获得更低成本、高质量的LED。

各大LED业者从诉讼的漩涡中跳出，扩大授权范围、相互委托生产，就像朝授权收权利金、授权代工的营运模式发展。例如OSRAM采取“收权利金”方式，授权亿光、光宝、宏齐，OSRAM的操作方式是，首先收取一笔2亿新台币的授权金，然后每个产品抽4-7%的权利金；而日亚、丰田合成授权晶元光电代工，AVAGO、OSRAM授权宏齐生产，日亚、日立授权光磊代工生产等等。这种方式让LED应用业者可以获得更低价与质量更好的LED，同时也可以让LED领导业者集中火力的来开发下一代LED关键技术，来巩固原有的市场机会与利益。

这样，呈现欧美与日本等传统LED大厂与拥有高生产技术、制造能力强大的亚洲新兴业者协商委托生产及合作的新局面。如果持续发展下去，相信整体的变化不仅于此，更进一步所带来的是，这些新兴LED生产业者将会拉近与传统LED大厂的技术距离，以及在更多的单向授权与交叉授权下，生产机会将会流向低制造成本的地区，而这些的变化，却是传统LED大厂所不愿意乐见的；另一方面，这些新兴的LED业者，也必定持续的开发出新的技术来扩大专利伞，所带来影响 是，另一波新兴LED业者所带动的诉讼漩涡，又将展开，未来交叉授权的家数，相信也不再会是仅仅只有眼前的数家，而是会扩到大十多家，届时复杂程度比起今天，将是有过之而无不及。

相信在接下来数年间，将会采取扩大授权的策略。就这样的演变环境下，预计有强大制造能力的台湾与韩国的LED业者将会是第一波最大的受惠者。如台湾已经是欧、美、日市场上LED的主要产地，更是蓝光LED芯片的重要量产地，就全球整体的生产能力而言，台湾已经占全球40%左右，而在实际的产出与销售量方面，也拥有全球市场的25%。不但如此，在质量方面，也已经追上一些LED大厂。而中国大陆目前规模普遍比较小，产品整体技术水平还有待进一步提高，将成为继台湾和韩国之后的下一波获利者。

2.2.3专利纠纷重点向应用环节转移

以前的专利纠纷及授权等专利事件绝大多数集中在蓝光外延、芯片领域，再延伸至白光LED领域，日本日亚(Nichia)正是凭借在这些方面的绝对优势，并通过大量的专利侵权控告来维护其在LED方面的垄断地位。而现在，随着应用市场规模和应用领域的不断扩大，围绕照明应用系统的专利事件逐渐增多，预计在近几年仍将成为专利事件的主体。

2006年的专利事件也反映了这一趋势，如5月12日，美国法庭判Color Kinetics公司在与Super Vision International的专利诉讼中胜诉，这两个公司都是LED照明系统制造商，其专利纠纷也集中在LED照明应用产品领域；5月25日(Osram)与安华高科技(Avago)在专利纠纷收场后宣布进行专利交互授权，欧司朗将同意Avago以欧司朗专利进行白光LED的制造与销售，而Avago则授予欧司朗使用Avago专利，投入液晶面板背光用的LED系统制造等权利，是以应用产品专利交换LED器件基本专利的典型事件。

2.3专利保护模糊性与未来趋势

尽管相互授权的范围涵盖了固定发光晶体管技术的方方面面，但在此领域最重要也是最有意义的技术是使用磷光粉将蓝光和紫外光转化成白光的技术。

但是，这些协议对澄清IP位置、确定哪些专利有效、哪些有优先权等并没有多大帮助。阅读一下专利文献就可以发现一系列与美国专利重复甚至冲突的专利文件存在。目前，有关侵权的法令已逐渐颁布，虽然有一部分上诉存在侵权行为，但另一部分人却驳回此类上诉。到目前为止，真正有关专利有效性的法令还是十分有限的。

在很多实际案例当中，专利需要保护的主体不是很清晰。当时甚 至没有一份真正有效的专利对白光LED的发光原理进行保护，1970年那份保护用屏幕来转换颜色的美国专利也不例外，1991年Nichia通过利用荧光粉来将蓝LED转成白光的专利在美国申请专利而遭拒绝。至于拒绝的理由，不知道是否是因为先前美国专利局已经受理过相同性质的专利。

比较一下众多专利，其保护重点都集中在磷光体的使用上(交叉约定签订之前，Nichia上诉Osram公司侵权使用一份日本专利而遭到拒绝，拒绝理由就是Osram并没有使用石榴石磷光体)。因此，之后的专利就开始扩展保护范围，以至于保护的内容越来越广但同时也越来越不清晰。

2005年以来，半导体照明产品开发和应用范围不断扩大，更多公司拥有了相关专利，特别是随着半导体照明应用产品种类和生产厂商越来越多、市场规模急剧扩大，专利关系也越来越复杂。

在这种形势下，怎样保证一个公司的产品不会侵犯其他公司的专利权就是一个迫切需要解决的问题。从法律角度来看，单纯听信卖家的承诺显然不够，极有可能要冒侵权的风险；聘请专利律师进行调查可以解决这个问题，但要花费大量的时间和资金，并不是每个企业都有能力采用。

2006年5月美国固态照明公司Intematix及BridgeLux提出了一个解决方法：组成知识产权安全照明业联盟(IPSLA)。IPSLA为半导体照明的零配件供应商提供了一个网络平台，联盟成员的产品及工艺都经由资格专利律师检查证明其在任何方面都不侵权，以保证成员之间购买的零配件不会有违权行为。预计此类的知识产权联盟会在全球范围内得到发展，以保证半导体照明稳步发展成为一个成熟的行业，并促进其在各个相关领域的应用。

相信全球白光LED的市场与生产结构，将会从2010年出现重大改变，因为从1990年开始所提出的LED相关专利，到2010年时预计20年的有效专利期限将逐渐到期，因此伴随著产业专利结构被打破，紧接而来的是迈入混战时期的高亮度LED产业。

2.4白光LED主要美国专利状况

Nichia是在1996年首先将白光LED推向商业化，而白光LED的历史可以说是十分复杂。美国巨大的市场一直是商家必争之地，在美国，主要专利如下：

贝尔实验室将单个或多个磷光体用于荧光屏的发光，得到了美国专利(3691482)的保护，同时也建立起了光的波长转换原理，该专利受理时间是1970年1月17日；Nichia于1991年11月25日为“荧 光粉使用在树脂中并用来模塑成型”这一方法申请一项日本专利，该技术已于1993年6月18日公布，但是申请于1998年6月23日被拒绝，于1999年12月2日，Nichia收回此项申请；Cree拥有一项专利6600175所有权(该专利最初被授权给AMTI)，受理日期是1996年3月26日，授权日期是2003年7月29日。该专利声称保护一项“由单颗LED通过降频变换的磷光体产生白光的设备”，并且该专利试图保护所有与之相关的技术和工艺。但是该专利提到的仅仅是白光之外的光源对磷光体的激励，似乎没有涵盖通常的蓝光LED对黄色磷光体的激励，Nichia在专利中提到了蓝光LED对黄色磷光体的激励，但是没有对之进行论述，也没有对基于石榴石的磷光体技术进行论述；Osram的专利6245259在美国专利受理是在2000年8月29日，授权日期是在2001年6月12日，但在此之前的1997年6月26日，其已经获得国际专利的保护。从那时起，就开始存在专利重叠问题了。最初的专利说明了蓝、绿和紫外线LED与掺铈、铽或硫代石榴石的磷光体，这一点在之前的Nichia白光LED和Nichia日本专利申请中都没有提到。这项技术保护的重点似乎在磷光体尺寸规格上(尺寸要在5微米之下)。HP(Agilent)专利5847507受理日期是1997年7月14日，授权日期是1998年12月8日，该专利的描述涉及到已经存在的Nichia产品并且保护的重点是磷光体的发光原理(方式)，这就涵盖了较大范围的各种式样的磷光体。

在白光LED应用方面的第一个Nichia专利5998925在美国被授 权是在1999年12月7日，它的受理日期是1997年7月29日，它被整合到后来Nichia专利6069440和6614179中。此专利涉及到基于石榴石的GaN LED磷光体——描述了Nichia商业白光LED；Toyoda Gosei拥有专利6809347保护掺入铕的碱土正硅酸盐磷光体和蓝色或紫外线LED配合使用，此专利具有2000年12月28日的优先权日期，授权时间是2004年10月26日，它把保护重点集中在一种特别的磷光体设计上，它不象其它专利一样措词含糊，它的保护内容清楚明朗。

2.5白光专利核心——磷光体

众多专利的最大不同之处在于：磷光体的选择，主要磷光体有下面一些：

掺入铈元素的钇铝石榴石(YAG)，此种化合材料在460纳闷米光波的照射下处于受激状态，能发出宽范围内的550纳米的光波；Osram公司授权给少数生产商的铽铝石榴石(TAG)；硫化物构成的磷光体，如掺入铕元素的硫代锶酸盐，此种化合材料在460纳闷米光波的照射下处于受激状态，并能够发出波长为550钠米的绿光；或者掺入铕元素的锶的硫化物，在该条件下能产生红光；含硅酸盐基的磷光体，该用法已被Toyoda Gosei和Tridonic还有Intematix申请专利保护；有机磷光体或者染料(粉)，荧光渲色是否包括了第一二项的做法，暂时还没有资料明确说明；毫微粒子磷光体，是其它专利使用最多的方 法，但该方法(工艺)在以上几条中均没有提到。

在可预见未来，专利仍将是LED产业发展关键议题，且专利诉讼的对象将不仅局限在LED厂商，范围也将扩大至应用产品上。

第三章、LED技术发展

3.1 LED发展历程

1907年Henry Joseph Round第一次在一块碳化硅里观察到电致发光现象，由于其发出的黄光太暗，不适合实际应用，更难处在于碳化硅与电致发光不能很好的适应，研究被摒弃了。

20世纪20年代晚期Bernhard Gudden和Robert Wichard在德国使用从锌硫化物与铜中提炼的的黄磷发光，再一次因发光暗淡而停止。

1936年,George Destiau出版了一个关于硫化锌粉末发射光的报告，随着电流的应用和广泛的认识，最终出现了“电致发光”这个术语。

20世纪50年代，英国科学家在电致发光的实验中使用半导体砷 化镓发明了第一个具有现代意义的LED，并于60年代面世。第一个商用LED仅仅只能发出不可视的红外光，但迅速应用于感应与光电领域。

60年代初，在砷化镓基体上使用磷化物发明了第一个可见的红光LED，磷化镓的改变使得LED更高效、发出的红光更亮，甚至产生出橙色的光。当时所用的材料是GaAsP，发红光(λp=650nm)，在驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光效率约0.1流明/瓦。

到70年代中期，引入元素In和N，使LED产生绿光(λp=555nm)，黄光(λp=590nm)和橙光(λp=610nm)，光效也提高到1流明/瓦；就在此时，俄国科学家利用金刚砂制造出发出黄光的LED，尽管它不如欧洲的LED高效；但在70年代末，它能发出纯绿色的光。

80年代早期到中期对砷化镓磷化铝的使用使得第一代高亮度的LED的诞生，先是红色，其LED的光效达到10流明/瓦接着就是黄色，最后为绿色。

到20世纪90年代早期，采用铟铝磷化镓生产出了桔红、橙、黄和绿光的LED。在很长的一段时间内都无法提供发射蓝光的LED，设计工程师仅能采用已有的色彩：红色、绿色和黄色，早期的“蓝光” 器件并不是真正的蓝光LED，而是包围有蓝色散射材料的白炽灯。第一个有历史意义的蓝光LED也出现在90年代早期(日亚公司1993宣布，中村修二博士发明)，再一次利用金钢砂—早期的半导体光源的障碍物。依当今的技术标准去衡量，它与俄国以前的黄光LED一样光源暗淡。

90年代中期，出现了超亮度的氮化镓LED，当前制造蓝光LED的晶体外延材料是氮化铟镓(InGaN)，发射波长的范围为450nm至470nm，氮化铟镓LED可以产生五倍于氮化镓LED的光强。超亮度蓝光芯片是白光LED的核心，在这个发光芯片上抹上荧光磷，然后荧光磷通过吸收来自芯片上的蓝色光源再转化为白光，利用这种技术可制造出任何可见颜色的光，今天在LED市场上就能看到生产出来的新奇颜色，如浅绿色和粉红色。

在2000年，前者做成的LED在红、橙区(λp=615nm)的光效达到100流明/瓦，而后者制成的LED在绿色区域(λp=530nm)的光效可以达到50流明/瓦。

近期开发的LED不仅能发射出纯紫外光而且能发射出真实的“黑色”紫外光，LED发展史到底能走多远还不得而知，也许某天就能开发出能发X射线的LED。然而，LED的发展不单纯是它的颜色还有它的亮度，像计算机一样，遵守摩尔定律的发展，即每隔18个月它的 亮度就会增加一倍，曾经暗淡的发光二极管现在真正预示着LED新时代的来临。

3.2照明用LED高亮度白光是怎样生成的

白光LED基本上有两种方式，一种是多晶片型，一种是单晶片型。前者是将红绿蓝三种LED封装在一起，同时使其发光而产生白光，后者是把蓝光或者紫光、紫外光的LED作为光源，在配合使用荧光粉发出白光。前者的方式，必须将各种LED的特性组合起来，驱动电路比较复杂，后者单晶片型的话，LED只有1种，电路设计比较容易。

单晶片型进一步分成两类，一类是发光源使用蓝光LED，以460nm波长的蓝光晶粒涂上一层YAG萤光物质，利用蓝光LED照射此一萤光物质以产生与蓝光互补的555nm波长黄光，再利用透镜原理将互补的黄光、蓝光予以混合，便可得出所需的白光(日亚专利)，生产较容易，其效率较高，成本较低，目前大部分白光LED采用此方法；另一类是使用近紫外和紫外光，丰田合成(Toyoda Gosei)与东芝所共同开发的白光LED，是采用紫外光LED与萤光体组合的方式，与一般蓝光LED与萤光体组合的方式做区隔。蓝光LED与萤光体的组合方式，当照在红色物体的时候，其红色的色泽效果比较不理想，紫外光LED与萤光体组合可以弥补这个缺点，但是，其发光效率却仍低于蓝光LED与萤光体组合的方式，至于价格与产品寿命，两者差距不大。

在过去，只有蓝光LED使用GaN做为基板材料，但是现在从绿光领域到近紫外光领用的LED，也都开始使用GaN化合物做为材料了。并且伴随着白光LED应用的扩大，市场对其效能的期待也逐渐增加。从单纯的角度来看，高效率的追求一直都是被市场与业者所期待的。

但是另一方面，演色也将会是一个重要的性能指标，如果只是做为显示用途的话，发光色为白色可能就已经足够了，但是从照明的用途来说，为了达到更高效率，如何实现与自然光接近的颜色就显得非常必要了。

3.3 LED发光效率影响因素

LED的发光强度及发光效率的提高主要取决于采用的半导体材料及其工艺技术的发展。早期的LED主要用GaAs、GaP(二元素半导体材料)和GaAsP(三元素半导体材料)，1994年左右采用AlInGaP(四元素半导体材料)后，其发光强度及发光效率有很大的提高。另外，在工艺技术上采用在GaAs衬底上用AlInGaP材料生产的红光、黄光LED及在SiC衬底上用InGaN材料生产的绿光、蓝光LED，在发光强度及发光效率上有较大的改进。

LED的发光强度与正向电流IF几乎成线性关系，即增加正向电 流IF可增加发光强度。但LED有一个最大功耗PD值的限制，PD=VF×IF(VF为正向压降)，若过大地增加IF而使PD超过最大值时，LED会过热而损坏。为了要提高发光强度，开发出中功率LED(一般为几百mW)，其工作电流也提高到70mA。为进一步提高发光强度，业者开发出了大功率LED，其功率一般为1～10W(有一些还大于10W)，它的工作电流一般为350～700mA，有些可达1A以上。

市场希望只需一颗就可达到相当亮度的LED，在这一方面的技术落在如何让LED能够支援更大的电流。通常30u㎡的LED最大可以驱动30mA的电流，但是这样的结果远远无法满足市场的期望，所以目标是需要将10倍以上的电流，导通到LED元件中。因此当LED的面积尺寸可以扩充到1m㎡时，那么紧接下来的工作便是如何让电流值能够达到350~500mA，因为驱动电压是3V多，所以就可以有1W的电力能被流进1m㎡的晶片面积。

而在发光演色的方面，虽然有这么大的功率输入到GaN LED中，但是所投入电力的四分之三都无法转换成光而形成热量，因此LED就会出现过热的现象，这也会直接影响到LED的演色结果。因为LED元件的基本特性是，如果温度上升，发光效率就会下降以及造成演色性偏差，所以如何有效的释放大量产生热量的放热技术成为了关键，因此将LED装在热传导率大、热容量大的材料上就成了相当重要的问题，目前大多是使用有价金属或者陶瓷。

在现有的发光效率下，如果需要一定程度高辉度，期望因为增加电流量来产生较大亮度的话，这就必须考量如何增加LED的面积来满足所增加的电流，或者利用将数颗小型LED封装在同一个模组之中，来实现封装模组对电流量容许值的提高。在目前的发光效率下，热效应也会成比例的上升，另外，大面积LED比小面积LED的电阻来得要高，使得大面积LED本身的效应也比较大，如果单纯以现有LED为基础来提高辉度的话，将会陷入一个因LED本身价格，和散热材料的成本过高而产生的恶性循环之中，这和以低成本化为基础的市场特性是背道而驰的，而且热效应量的上升会引起封装材料的热劣化，对其使用寿命也有很大的影响。

由于上述理由，为了扩大未来的白光LED市场，业者就必须提高LED的外部量子效率，如果实现了LED高外部量子效率来提高发光效率的话，所出现的连锁反应就会下降，例如因为减少电流透过而使得热效应比率降低，实现成本的下降和长寿命化。关于这一方面，目前因为透过局部制程的改变、使用不同的化合物半导体材料、各种白色发光方法的开发，以及新一代荧光粉的开发，已经使得LED的发光效率可以达到100lm/W。但现在使用白光LED的发光效率，除了一部分的制品之外，产业化的大多都在30~50lm/W左右。如果要代替节能灯就需要将亮度提升到80~100lm/W，如果要代替使用在汽车头灯上的HID的话，就更需要提高到120lm/W以上的发光效率。就技术上，如 果蓝光LED芯片的光输出效率如果达到360mW，配合高阶技术的封装能力，获得100lm/W的白光输出并不困难，包括Cree、日亚等的业者在2006年已开发出高亮度的蓝光LED芯片，紧接着之后的如何降低外部量子效率的损耗便是考验者封装业者的能力，如必须设法减少热阻抗、改善散热等等问题，目前的做法包括了：降低芯片的热阻抗、控制模块和印刷电路板的热阻抗、提高芯片的散热性等等。为了扩大LED特别是白光LED的用途，如何提高发光的效率、相应的辉度、延长使用寿命、降低热效应，以及降低每单位照明的成本等条件，这需要业界做出持续不断的努力。

在使用寿命的方面，目前已经都能够实现4万小时后才开始进入高峰衰退期的使用时间，但这却只能满足照明的最低要求，照明领域所需要的是更高的使用寿命，现在已经有客户要求LED业者提高寿命的要求，要求4万小时是达到高峰期的70%，也就是说高峰衰退期的使用时间是5.7万小时，而整体的使用寿命题将会提高到11.4万小时，比起目前的8万小时增加了近1/3。另一方面，LED的高峰衰退期是根据投入电量和点灯方法的不同有很大的变动，所以不可能明确定义，使得这一方面还是有一些问题存在。具体上白光LED的长寿命化，大多是透过封装材料的改变来达到，例如由目前的环氧树脂变为silicon来防止树脂黄变，在此同时还能够维持光通量，此外还有包括，采用D/B材料和反射结构的劣化防止技术，来达到改善热效应实现低温驱动。

4.2 LED光源主要优势

LED的发光原理是利用半导体中的电子和电洞结合而发出光子，不同于灯泡需要在3000度以上的高温下操作，也不必像日光灯需使用高电压激发电子束，LED和一般的电子组件相同，只需要2～4伏特(V)的电压，在常温下就可以正常动作，因此其寿命也比传统光源来得更长，可达10万小时以上(目前产业化的国外可达3~5万小时)。

白炽灯的发光效率是8--15 lm/ W左右，普通T-8卤素荧光灯光效可达40 lm/ W，T-5高效荧光灯可以达到80 lm/ W，LED光效可达200lm/w，LED还有毫秒级的通断时间，这也是一般应用光源无法达到的。

LED所发出的颜色，主要是取决于电子与电洞结合所释放出来的能量高低，也就是由所用的半导体材料的能隙所决定。同一种材料的波长都很接近，因此每一颗LED的光色都很纯正，与传统光源都混有多种颜色相比，LED可说是一种数字化的光源。

LED芯片大小可以因用途而随意切割，常用的大小为0.3～1mm 左右，跟传统的灯泡或日光灯相比，体积相对小得多。为了使用方便，LED通常都使用树脂包装，做成5mm左右的各种形状，十分坚固耐震。

4.3 LED手机市场前景

就手机上应用LED来说，主要可分为四大类，第一类为来电指示灯，约使用1颗；第二类是手机附数字相机可搭配闪光灯，约使用一颗；第三类为屏幕背光源约使用2-6颗，第四类为按键背光源约使用6-10颗，所以一共加起来最少约要10~12颗LED，而最高阶的机种可能会达到19~20颗LED，可见手机对LED产业的贡献度。

从全球销售额来看，2005年手机市场占比高达62%，从量上看，手机市场占比也达18%，手机市场当之无愧是推动LED产业的第一波浪潮。尽管手机市场仍在增长，但增长日趋缓慢；另一方面，各种新型具有多种附加功能的手机越来越多，手机功耗大，对手机节能的要求越来越强烈，这将推动能耗更低的OLED面板对TFT LCD面板的替代，而OLED是主动发光，不需要背光，对LED的需求趋降。

综合来看，手机市场目前仍是LED的主要市场，但手机市场的影响力在下降，LED成长需要新的应用市场的推动，白光LED进入一般通用照明市场预计2010后才会真正来临，现阶段有两个“整装”市场潜力大—笔记本、液晶显示器及液晶电视的背光与汽车内饰背光及 前后灯市场。

4.4 LED NB及液晶电视背光市场前景

4.4.1 LED背光技术领先优势

LED作为LCD的背光源，与传统背光技术相比，除了在色域范围的优势外，还有很多独特的优点，归纳为十个方面：

节能。目前，照明消耗约占整个电力消耗的20%，同样照明效果的情况下，耗电量是白炽灯泡的八分之一，荧光灯管的二分之一。美国、日本等国家和台湾地区对LED照明效益进行了预测，美国55%白炽灯及55%的日光灯被LED取代，每年节省350亿美元电费，每年减少7.55亿吨二氧化碳排放量；日本100%白炽灯换成LED，可减少1～2座核电厂发电量，每年节省10亿公升以上的原油消耗；台湾地区25%白炽灯及100%的日光灯被白光LED取代，每年节省110亿度电。

LED背光源有更好的色域。其色彩表现力强于CCFL背光源，可对显示色彩数量不足的液晶技术起到很好的弥补作用，色彩还原好；LED的使用寿命可长达10万小时。即使每天连续使用10个小时，也可以连续用上27年，大大延长了液晶电视的使用寿命，可获得对等离子技术压倒性的优势；亮度调整范围大。实现LED功率控制很容易，不像CCFL的最低亮度存在一个门槛。因此，无论在明亮的户外还是全黑的室内，用户都很容易把显示设备的亮度调整到最悦目的状态；完美的运动图像。传统CCFL灯管的闪烁发光频率较低，表现动态场景可能产生画面跳动。

LED背光可以灵活调整发光频率，而且频率大大高于CCFL，因此能完美地呈现运动画面；实时色彩管理。由于红绿蓝3色独立发光，容易精确控制目前的显示色彩特性；可以调整的背光白平衡，同时保证整体对比度。当用户的视频源在计算机和DVD机间切换时，可以轻松在9600K和6500K间调整白平衡，而且不会牺牲亮度和对比度；可以为大尺寸屏幕提供连续面阵光源。LED是一种平面状光源，最基本的发光单元是3～5mm边长的正方形封装后，极容易组合在一起成为既定面积的面光源，具有很好的亮度均匀性，如果作为液晶电视的背光源，所需的辅助光学组件可以做得非常简单，屏幕亮度均匀性更为出色；安全。LED使用的是5～24V的低压电源，十分安全，供电模块的设计也颇为简单；环保。LED光源没有任何射线产生，也没有水银之类的有毒物质，可谓是绿色环保光源；抗震。平面状结构让LED拥有稳固的内部结构，抗震性能很出色。

在液晶显示器已经成为主流显示器的今天，LED背光源凭借其独特、压倒性的优势，逐渐显示出强大的应用前景。

4.4.2 LED背光源现在存在的问题

LED背光技术就象许多新型技术一样拥有许多诱人的优点，但LED要想占据大尺寸LCD背光源的主流，目前还需要解决一些技术难点。通过表的对比，我们已经发现LED在功耗方面处于劣势，除此之外还存在成本高、一致性差等问题。

1)目前LED的发光效率较低，与同等尺寸CCFL背光源相比耗电量高。目前CCFL的输出光通量多在5000～7000lm范围，实际屏幕的输出光通量高于300lm，而多数LED背光都还无法达到这一指标。不过，现在全球有大量的企业从事相关研究，LED发光效率提升相当之快，目前光通量达到10000lm的高亮型LED背光也已经出现，相信离成熟仅是咫尺之遥；2)成本太高、价格昂贵，同等尺寸的背光源，LED是CCFL价格的4倍。对于目前价格竞争激烈的市场而言，让厂家有些望而却步，只有索尼为了图像质量不计成本。当然，随着工艺的成熟和生产规模的增加，LED背光的成本会逐步下降；3)用LED作为背光源存在白光的一致性问题，这比起CCFL是个劣势；4)LED在网点设计上较线性光源CCFL难，需考虑LED辐射状的光强衰减；5)RGB LED背光源时间一久会产生色移，波长会随温度变化，产生不同颜色。

此外，散热、光源均匀性、以及LED芯片发光效率也是目前液晶面板厂商不太采用的原因之一。目前，使用LED作为背照灯光源的大 尺寸液晶面板模块产品仅有少量。Displaybank表示，这是因为显示器领域的价格竞争激烈，必须把降低成本放在第一位。今后，LED背照灯的普及速度取决于何时能够解决目前LED背照灯所拥有的散热困难、均一性差和LED芯片发光效率低等问题。

4.4.3 LED液晶用背光前景

应用在液晶面板背光的LED，会依据点灯方式是直下还是侧光式，用途是电视还是电脑荧幕，都更有不同。对于辉度的要求方面，电视会比电脑荧幕高，侧光式背光的话就会使用白光LED，如果是要求高辉度、高演色性的电视就会使用直下式背光。电脑荧幕的话，一般都使用侧光方式的RGB点灯，但是电视的话，采用白色直下和RGB侧光的方式不同，就热门程度而言，现在在LED市场上备受关注的是使用白光LED侧光方式的液晶用背光领域。

使用白光LED侧光方式的背光，其优点是可以达到PC本体的薄型化、轻型化，延长电池寿命等等的特色，但现在的白光LED的红色spectre比较弱，有色再现性不足的缺点，但是对电脑荧幕画面，尤其是笔记型电脑，要求与电视同样高演色性的使用者不多，所以在这一方面色再现不会成为一个大问题，而且如果真有高演色性方面的需求，也可以使用RGB 3原色背光和在白光LED的Rail配列中，利用定点混合红色LED的方法等等来解决，相信在未来，电脑荧幕用光源 对于白光LED做为背光源的采用将会更加扩大。

另一方面，电视用RGB背光的市场化则相当被看好，目前已经有相当多的业者将RGB 3原色LED背光液晶电视商品化了，但是要将这些三原色的背光完全成为主流技术，需要解决的问题还很多，相信还需花费数年来解决这些问题。这是因为3原色背光的根本性问题在于成本，由于电视背光需要高辉度，所以使用的必须是1W以上的高辉度LED，而且因为是直下式的方式，所以在LED的使用数方面，也会因为面板面积而大幅度的增加，在加上为了色调同一，数百个LED全部都需根据发光波长严格选定，光是LED成本就很高。使用时还有冷却LED的散热鳍片和冷却风扇等解决热效应零件的成本，另外还需要调整各LED色差的RGB色度Sensor，以及将Sensor侦测出的内容送回LED的Sensing Algorithm等周边电路的成本，并且因为大量使用高辉度LED，导致的驱动电流的增加也是一大问题，所以以现今而言能够完成低价化还比较困难。

除了成本之外，也有一些问题需要克服，例如影像播放讯号的高解析度范围，现在的影像播放讯号只能发挥LED的3原色背光最基本演色解析度，因此要将3原色背光的潜能发挥出来，就必须强化内容高解析度，因此在目前的环境下，使用RGB 3原色的背光是有点大材小用。因此，未来如果期望将3原色背光面板完全市场化的话，前提是必须降低成本，并且提高品质，建立採用新的全彩高解析色资讯的 播放规格，并且基于这个规格来普及影像内容，所以现在说3原色背光已经市场化，其实还是言之过早，但是相信使用3原色背光的LCD面板，将来会达到实用化应该是毫无疑问的。

目前，使用LED作为背照灯光源的大尺寸液晶面板模块产品仅有少量。这是因为显示器领域的价格竞争激烈，必须把降低成本放在第一位。今后，LED背照灯的普及速度取决于何时能够解决目前LED背照灯所拥有的散热困难、均一性差和LED芯片发光效率低等问题。

目前的技术条件下，CCFL面板的售价要比LED面板的售价便宜2倍以上，笔记本制造商目前只能在高端的产品中采用LED面板，如果笔记本采用LED背光面板，那么它的整体售价将增加300美元。一般业者认为，当LED背光与CCFL背光价格拉近至1.5倍以内时，LED背光渗透率将快速拉高。

由于成本等问题，虽然目前大多数厂商目前不愿意在笔记本采用LED背光面板，2006年，面向大尺寸液晶面板制造的LED背照灯极少，在统计上几乎为零。但从2007年的第二季度开始，苹果和惠普等公司将推出采用LED背光面板的笔记本电脑，相信随着业界知名品牌的加入，LED背面面板在笔记本中的使用将会越来越普遍。台湾PIDA预测，在2007年年内，10英寸到12英寸笔记本中的的10%将采用LED背光面板，但尺寸更大的笔记本目前仍然不会大量采用LED背光 面板，价格昂贵是主要原因之一。

而韩国Displaybank发表了大尺寸液晶面板用发光二极管(LED)背照灯的全球市场预测，对象包括液晶显示器、笔记本电脑、液晶电视等。该公司预测到2007年，将达到约510万台，占整个背照灯市场的1.5%，2008年达到约1900万台和占市场的4.8%，2009年达到4210万台和9.6%，2010年将迅速增加到约6780万台和14.1%，2010年LED背照灯在金额上会达到45亿9900万美元，占总体的25.4%。

所以NB和液晶电视面板背光将成为推动全球LED产业成长的新的推动力，由于NB及液晶电视面板主产地在台湾地区、韩国和日本，这些地区LED产能强大，且不断有新的产能加入，如台湾鸿海、佳总、联茂这些电子产业大厂将进入LED产业，大陆面板产能较低，在这一波推进潮中获益估计有限。但如果国内下游液晶电视整机厂自建面板模组厂的话，将推动国内背光对LED新的需求，长远需求前景看好，目前国内只有TCL有自建液晶模组厂的规划，产能为250万台/年，2009年投产。

4.5 LED在汽车领域的应用前景

在车用数量方面，每台车分别需要100颗(内部)、200颗(外部)。内部应用如仪表板、阅读灯，外部应用则为尾灯、煞车灯、方向灯、头灯等。目前全车内部采用LED的车厂家几乎全为欧洲的公司；而在外部照明使用LED方面，欧系及日系汽车将第三刹车灯改成LED的比率已超过80%。

车用领域最大的课题是将LED应用在汽车的头灯，例如在日本市场，由于受到法律的限制，无法在头灯使用LED。但是，这样的限制将在2007年开始出现转机，从2007年开始可以将LED应用在概念车上，从2008年开始，更可以扩大使用LED来作为头灯，并且在2010年以后应该可以以允许开始正式使用。从元件的性能来看，目前的白光LED已经可以代替卤素灯了，最大的挑战是如何取代HID。但是随着技术的发展，相信到2010年，LED将会有机会在亮度和成本两方面与HID进行竞争。

从基本来看，在汽车头灯使用LED的优点很多，首先是使用寿命，尽管与前述的LED的高峰衰减期也有一些关系，但是汽车的头灯不是平常的照明，所以与一般照明用途不同；接下来是设计的灵活度，头灯内的纵深将变薄，正面可以用来全面照明，使得设计的弹性度增加，而且因为LED是比较指向性强的光源，所以作为照明可以进行设计简单化和轻型化，除此之外，透过与可视光通讯技术的结合，非常有可能成为安全行驶用的资讯通讯元件。

在头灯之外，LED在汽车的应用也逐渐地增多，尾灯、方向灯和 雾灯等外部照明，还有车内灯、脚灯、仪表板用灯、导航设备用的液晶背光，和其他自动设备的操作面板，应用可以说是相当的多，当然各个应用领域都有辉度要求，同时对于演色性也有所要求，另一方面也有只要成本低的情况，所以要求各不相同。这彼此之间可以约略的进行区分，例如一般车外灯的要求会是以辉度为主，车辆内装则是以演色性为主。具体来说，头灯是需要光的到达距离，对色再现等等没有明确的要求，而车内灯会因为乘车人讨厌蓝色的光等等因素，所以对演色性的要求很高，而如果应用在仪表板上的LED就和演色性无关，不过却会被要求低辉度和低成本。

以目前来看，在车用领域最大的市场在车内饰背光，其次为车后灯，2006年全球车内饰市场销售额4.2亿美元，车后灯市场为2.2亿美元，预计2010年汽车市场LED总体销售额会达到11.5亿美元。

4.6 LED用于一般照明领域技术与成本制约尚需一段时间

未来LED市场最大的领域就是一般照明市场，如果能够完全代替荧光灯的话，相信就可能有近1000亿美元的潜在市场规模，并且能够应用在更多不同的领域。但是事实上，如果期望LED能够完全取代传统灯源还是有一定的困难。由于LED是点光源，因此在部分的产品可以开始利用LED来代替以往的白炽灯等灯泡，就实际的市场上而言，目前已经有包括吸顶灯、内部照明等开始采用，而市场规模也是 逐年扩大之中。但是，在荧光灯等面光源领域的市场发展却较为缓慢，因为如果要把LED作为面光源来利用的话，只能像面板用的背光一样，以直下的方式将LED在固定面上铺满，或者以侧光的方式利用导光板来完成。但是这些方式都很难在发光功率和价格方面代替荧光灯，特别是在一般照明领域需要演色性高，这样一来就需要使用紫外光，或者使用以蓝色LED为基础，配可激发RGB的荧光粉，不过这却会造成发光效率的下降，因此期望满足产业化的100lm/W的照明效率需求还需要一段时间。

半导体照明成本在逐渐下降

该部分为南昌大学江风益教授在《中国电子报》上撰文(11/2005)，对认识LED白光照明成本结构及发展趋势有莫大裨益，在此引用。

半导体照明的技术路线众多，不同技术路线成本不同。就同一种技术路线而言，不同技术水平成本也有明显差异。即使同一种技术路线、同一种技术水平，各生产厂家采用不同的成本控制方法，其结果也会有较大差别。

由于上述问题都给成本预测带来困难，所以要做半导体照明的有关成本预测，对技术方案进行一些假设：首先，蓝光LED激发荧光粉，其中蓝光LED为GaN基多量子阱LED结构；其次，由尺寸为1mm×1mm的芯片封装成单灯；第三，半导体照明灯由若干个单灯简单组合而成；第四，每一个单灯均安装在带有驱动电源、散热性能良好的灯支架上，但驱动电源、支架及装饰部件的成本不计算在固态照明灯成本之内，即仅考虑“灯泡”的成本；第五，芯片发光效率高低和芯片器件所能承受的功率密度大小基本与成本无关。这一假设在一定范围内是成立的。比如，同一家研究单位或企业提高外延生长、芯片制造和器件封装水平，往往可以在不明显增加成本的前提下，通过优化工艺技术而显著提高发光效率和器件所能承受的电流密度；第六，外延生长、芯片制造和器件封装均达到比较理想的90%的合格率。

发光效率为40lm/W时，1W半导体白光灯成本在2.5元以内，光通量为1500lm的半导体白光照明灯，其成本应可控制在93.75元以内；发光效率为200lm/W时，1W半导体白光灯成本在2.5元以内，光通量为1500lm的半导体白光照明灯，其成本应可控制在18.75元以内；发光效率高达200lm/W，同时器件功率密度高达10W/mm2(美国固态照明技术路线图的最高目标)，也就是说使用一颗1mm×1mm的GaN基LED芯片，就可封装成光通量为2000lm的半导体白光灯，它比20W日光灯还亮。此时，比起日光灯、1500lm半导体白光灯的成本更低，其成本主体取决于封装，成本有可能变到5元以下。

一些国家已经对固态照明技术的成本做出了一个规划，例如，美 国固态照明技术路线图中就有对成本的目标：首先，到2007年，光通量为200lm的固态白光照明灯(效率为75lm/W)，价格降到4美元以下，即光通量相当于20W白炽灯水平的固态白光照明灯，其单价降到32元人民币左右；其次，到2012年，光通量为1000lm的固态白光照明灯(发光效率为150lm/W)，价格降到5美元以下，即光通量相当于60W白炽灯水平的固态白光照明灯，其单价降到40元人民币左右；第三，到2020年，光通量为1500lm的固态白光照明灯(发光效率为200lm/W)，价格降到3美元以下，即光通量相当于20W日光灯水平的固态白光照明灯，其单价降到24元人民币左右。(注：这一目标可能较早制定，日亚宣布2007年将投产光效为150lm/w的LED产品，全球LED照明产品的研发进程估计大大快于上述目标进程)

目前市场上光通量为30lm～50lm的固态白光单灯(1mm×1mm芯片)，其销售价格约为20元到28元。但实际成本如何呢？在一片直径为50mm的蓝宝石衬底上，GaN基LED的衬底、外延和芯片成本分别为300元、300元和600元，用此外延材料可制造成1600个大小为1mm×1mm的功率型半导体芯片，每个芯片的成本不到1元。目前封装1W半导体白光灯的成本约6元(芯片成本除外)，但批量生产，厂家自己开模，成本控制在1.5元是没有问题的，所以，只要企业规模做上去了，合格率达到预期的目标，1W半导体白光灯成本应在2.5元以内。

这一目标能否达到，外延材料生长、芯片制造和器件封装同样重要。研究工作表明，半导体照明芯片承受功率密度10W/mm2是没有问题的，只要散热条件足够好，而今后的关键问题在于提高外延材料内量子效率，提高芯片出光效率，提高器件封装效率和散热特性半导体白光照明灯要替代白炽灯和日光灯，在外延、芯片和封装等成本上并没有很大困难，即使上述预测成本提高一倍也还是比较乐观的，这里关键的挑战在于能否大幅度提升技术水平。不断提高外延材料的质量，不断提高发光效率，不断提高器件所能承受的功率密度，解决好器件散热问题，半导体照明灯替代白炽灯和日光灯是必然趋势，其价格一定能降到老百姓能接受的程度。近期国内外技术突飞猛进，预示着半导体照明灯进入千家万户的时代会提前到来。

4.7 LED超越传统光源创造更高品质

LED市场是一个尚包含着很多的课题和可能性的领域，正因为如此市场的潜力是相当的大，相信在各领域的努力下，LED大有机会可以超越传统光源，创造更高品质的光源环境。

对于LED的新应用市场来说，早期一般所期待的是车用领域、LCD用背光灯领域，以及代替白炽灯等灯泡，或代替用于室外看板光源功能的一般照明领域，对于这些领域，LED可以说在辉度和演色性两方面都能够满足要求，只不过在部分的技术上还要进行开发和努力。

但是因为LED的技术还在不断的开发中，各种应用的可能性都还是相当的大，相信未来必定会因为发光效率的提高，和价格的降低被开发出更多的新应用领用，例如目前已经有业者开始开发利用LED作为液晶投影机的光源、可视光通讯用的光源等等。此外伴随着这些变化，在封装材料、热传导黏合剂等的封装相关领域也因此而有着相当多的改变，并且出现了相当大的连锁效应。

就如平面显示器实现每英 1万日圆的理想一样，就技术与应用而言，白光LED的效能已经逐渐接近在100lm/W下、每流明1日圆的成本目标。以目前技术而言，如果蓝光LED芯片的光输出若能达到360lm/W的话，就有相当大的可能性获得100lm/W输出的白光LED，而这个达到360lm/W蓝光LED芯片的技术以今天而言，已经不再是艰巨的挑战了，Cree在2006年便以发展出光输出高达370lm/W白光LED用蓝光LED芯片。所以一旦360lm/W以上的蓝光LED芯片量产技术确立之后，下一个目标便是开始朝向在白光100lm/W下、每流明1日圆的成本目标发展。更具体化一点来看，如果期望在各领域普及白光LED应用的话，就必须将现在30lm/W的成本降低1/2~1/3。这样一来就必须朝向提高在LED生产和封装时的良率，以及使用材料的改变。不过最好的方法还是透过量产的方式来降低单价，但是为了得到更大的量产效果，终究还是必须增加白光LED在各方面的应用机会。现在各业者都在努力增加白光LED的应用领域，所以才能够使得1ml的成 本持续降低，相信在未来数年内1m 的大面积LED晶片的产品和高单价的高阶LED产品，能够有机会到达商品化实用的价格。

在蓝光LED芯片与白光LED技术的迅速推进下，在应用市场方面也获得了相对令人欣慰的回应。白色发光LED的应用，从单颗小型照明应用，不断扩展到液晶面板背光源，并即将敲开车用大灯、屋外照明等各领域的应用大门。根据isuppli市调公司的统计，2006-2008年复合成长率(CAGR)约为111.2%，而2007年LED产品各项应用更将步入高速成长期，整体而言，手机应用已出现成长趋缓，但背光源、车用、户外看板等需求将大幅提升，从2005-2010年之间，背光源、车用、户外看板的年复合成长率分别为55.8%、19.2%、16.5%。

第五章、中国LED产业发展与前景

5.1中国LED产业概况

经过30多年的发展，中国LED产业已初步形成了较为完整的产业链。中国LED产业在经历了买器件、买芯片、买外延片之路后，目前已经实现了自主生产外延片和芯片。现阶段，从事该产业的人数达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。特别是2003年中国半导体照明工作小组的成立标志着政府对于LED在照明领域的

第五篇：2019-2020年机械设备行业深度报告

1、基建是对冲制造业投资景气低迷的主要手段

新冠疫情在全球肆虐导致经济面临较大的下滑风险，中央加大逆周期调节力度，新老基建成为稳增长、保就业、保民生主要动力和来源。老基建主要是指传统的“铁公基”项目，包括铁路、公路、机场、港口、水利设施等建设项目。

基建固定资产投资是稳增长及对冲制造业投资下滑的主要手段。而目前全球疫

情肆虐下稳定的基础设施建设成为拉动投资增长主力。从长期来看，基建投资增

速与制造业固定资产投资增速呈现明显的互补。在当前外需不景气，国内产业升

级寻找新动能过程中，基建投资作为稳增长的重要手段将得到更多重视。

加大逆周期调节力度，专项债下放速度加快。财政部

2020

年一季度已提前下达

新增地方政府债券额度

18480

亿元，包括一般债券

5580

亿元、专项债券

12900亿元。截至

月

日，全国各地发行新增地方政府债券

15691

亿元，占提前下

达额度的85%。

1.1、铁路投资保持高位，城轨投资潜力大

“十三五”期间我国铁路发展成效显著，基础网络初步形成。截至

2019

年底，京

张高铁、京雄城际北京大兴机场段、昌赣高铁、成贵高铁等

条新线建成投产。2016

年

月发改委发布《中长期铁路网规划》，首次明确提出“八纵八横高速铁

路网”。此次规划的目标是到

2020

年，一批重大标志性项目建成投产，铁路网

规模达到

万公里，其中高速铁路

万公里，覆盖

80%以上的大城市。到

2025

年，铁路网规模达到

17.5

万公里左右，其中高速铁路

3.8

万公里左右，网络覆

盖进一步扩大，路网结构更加优化，骨干作用更加显著，更好发挥铁路对经济社

会发展的保障作用。至

2030

年，基本实现内外互联互通、区际多路畅通、省会

高铁连通、地市快速通达、县域基本覆盖。

2019

年全国铁路固定资产投资超

8000

亿元，投产新线为

8489

公里，高铁为

5474

公里。14

个集中连片特困地区、革命老区、少数民族地区、边疆地区累计

完成铁路基建投资

4176

亿元，占铁路基建投资总额的75.9%；西部地区完成铁

路基建投资

1588

亿元，占铁路基建投资的28.9%。这表明我们国家铁路发展的战略发生了根本性的转移，更多关注区域经济社会发展的公平性、社会性、民族

性和开发性，呈现日益向中西部重点加强的总体发展趋势。

铁路固定资产的高投入带来各类车辆保有量均屡创新高。预计截至

2019

年末，铁路车辆的动车组保有量达到

3534

组，机车拥有接近

2.2

万台；预计到

2020

年，动车组保有量将接近

4000

组，机车保有量超过

2.2

万台；到

2025

年，动

车组保有量将超过

5000

组，机车保有量

2.6

万辆。

1.2、民航和机场是基建补短板重点方向

民航机场旅客周转量逐年提升。随着我国经济发展进入换挡期，第三产业增速开

始明显高于第一、二产业，产业结构的调整为民航发展提供了庞大空间，对民航

运输结构带来较大的影响，民航与经济发展的互动性显著增强。2019

年我国民

航机场旅客周转量和吞吐量持续提升。2019

年我国民航旅客周转量

11705

亿人

公里，吞吐量

13.52

亿人次，较

2018

年增长

6.9%，增速有所放缓。分航线看，国内航线完成12.1

亿人次，比上年增长

6.5%（其中内地至香港、澳门和台湾地

区航线完成2785

万人次，比上年减少

3.1%）；国际航线完成1.39

亿人次，比

上年增长

10.4%。

航班正常率仅维持在七成。从近几年民航局发布的《民航行业发展统计公报》数

据来看，主要航空公司航班正常率近三年小幅回升，但整体仅维持在70%左右。此外，乘客投诉数量逐年攀升，基础设施建设跟不上国内航空消费需求增长的矛

盾日益显现。

疫情下民航客流量锐减，货运航空逆势增长。2020

年是十三五规划的收官之年，但新冠疫情导致民航客流量锐减。中国民航今年一季度安全生产运行数据显示，一季度，民航业共完成运输总周转量

165.2

亿吨公里，旅客运输量

7407.8

万人

次，同比分别下降

46.6%和

53.9%。一季度，民航业共保障各类飞行

85.0

万班，日均9341班，日均同比下降42.09%；航班正常率为90.28%，同比提高7.23pct。3

月份，民航业共完成运输总周转量

39.0

亿吨公里，同比下降

63.4%；完成旅

客运输量

1513.0

万人次，同比下降

71.7%；完成货邮运输量

48.4

万吨，同比

下降

23.4%。值得一提的是，全货机货运量逆势增长，共完成25.3

万吨，较去

年同期增长

28.4%。

基建补短板，中国未来有望打造世界一流货运航空平台。目前我国全货机只有

173

架，只占全国运输机队

4.5%，规模最大的顺丰航空也只有

架，而美国

FEDEX

一家就达到

618

架，主基地孟菲斯机场

2019

年货运量

432

万吨，排名

世界第二，除港澳台外，国内进入世界货运吞吐前十位的只有浦东机场一家，可

见我国的航空货运还有很大的提升空间。国家发展改革委任虹表示，在“十四五”

规划中，初步考虑要继续加快推进机场基础设施建设，一方面要加大世界级机场

群、国际枢纽和区域枢纽的建设力度，另一方面也需要有序推进支线机场建设进

程。同时，要充分挖掘我国机场现有货运能力，并计划加大航空货运基础设施的建设力度，还要促进通用航空和运输航空协同发展。未来伴随着中国电商物流的快速发展，中国航空物流综合承运商将会异军突起，参与全球竞争。

1.3、基建助力工程机械景气周期延续

工程机械行业是我国国民经济发展的重要支柱产业，在我国经济建设，特别是重

大工程项目建设、新型城镇化建设中发挥着至关重要的作用。我国工程机械行业

自

2011

年起持续下滑，经历了近五年的调整。2016

下半年行业触底反弹，除

了去年同期基数过低的因素外，主要是由于下游房地产与基建复苏回暖。进入

2020

年，受疫情影响国家加强逆周期调节力度，工程机械享确定性历史机遇。

挖掘机迎曙光，3

月销量创新高。受春节假期和疫情影响，今年

1-2

月工程机械

销量承压。3

月以来国内重大铁路项目、能源项目、外资项目已经基本复工，前

期销量压力逐渐得到释放。3月共计销售挖掘机械产品4.9万台，同比增长11.6%。其中，国内市场销量

4.66

万台，同比增长

11.2%；出口销量

2798

台，同比增

长

17.7%。从吨位结构来看，小挖需求快速增长。3

月份小挖销量

3.16

万台，同比增长

18.5%。疫情影响推迟工程机械旺季，随着复工进度持续推进，下游

需求稳步上升，修复产业链盈利能力，预计

月份销量保持高位。

装载机与起重机仍处于低位，未来有望回暖。3

月

日，中国中央政治局会议

指出，要加大宏观政策调节和实施力度，特别说明适当提高财政赤字率，发

行特别国债，增加地方政府专项债券规模。受春节假期因素和新冠疫情影响，2020

年

月装载机销量

1.5

万台，同比下降

17.2%。国内市场销量

1.2

万台，同比下降

19.8%；出口销量

2955

台，同比下降

4.68%。但

月销量较

1-2

月

已出现明显回升，未来随着下游企业开工率的提升，装载机与起重机有望进

一步回暖。

多家头部企业发布涨价通知，工程机械量价齐升。受海外疫情影响，工程机械

零部件供应压力增加，供应链成本上升。日前中联重科、三一重工、徐工、柳

工、临工、山推、玉柴、雷沃、山河智能等企业纷纷上调了部分产品价格，小挖

平均提价

10%、中大挖平均提价

5%，推土机与平地机涨价

万-5

万元不等，起重机价格上调

5%-10%。同时，国内疫情防控好转，产业加速复产复工，出

台多项逆周期调节政策来扩大内需，3

月基建地产投资增速回升，工程机械

供不应求，行业旺季已至。

2、新基建在新常态下将成为重要引擎

早在2018

年底召开的中央经济工作会议中就对新基建有所提及，明确了

5G、人工智能、工业互联网、物联网等“新型基础设施建设”的定位。随后“加强新

一代信息基础设施建设”被列入

2019

年政府工作报告。

国家发改委在2020

年

月首次明确新型基础设施的范围，新型基础设施是以新

发展理念为引领，以技术创新为驱动，以信息网络为基础，面向高质量发展需要，提供数字转型、智能升级、融合创新等服务的基础设施体系。

新型基础设施主要包括

个方面内容：

一是信息基础设施。

5G、物联网、工业互联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设施，以人工

智能、云计算、区块链等为代表的新技术基础设施，以数据中心、智能计算中心

为代表的算力基础设施等。

二是融合基础设施。

传统基础设施转型升级，进而形成的融合基础设施，比如，智能交通基础设施、智慧能源基础设施等。

三是创新基础设施。

性的基础设施，比如，重大科技基础设施、科教基础设施、产业技术创新基础设

施等。

2.1、智能交通领域，城轨建设迎黄金发展期

国内城市轨道交通建设发展迅速，据中国城市轨道交通协会，我国自

1965

年开

始在北京修建第一条地铁线，2000

年之前全国城市轨道交通总里程仅为

146

公

里。2000

年以来，城轨建设速度不断加快，2001

年至

2005

年建成投运

399

公

里，新增里程相比

2000

年之前增长

173%；2006

年至

2010

年建成投运

910

公

里，相比之前五年增长

128%；2011

年至

2015

年建成投运

2019

公里，相比之

前五年增长

122%。

截至

2018

年年底，我国大陆共

个城市开通运营城市轨道交通。2018

年新增

运营线路22条，新开延伸段14段，城市轨道交通运营线路总长度达5767公里，其中地铁

4511

公里，占比

78.2%。“十三五”以来，我国城市轨道交通继续保

持高速增长形势。根据“十三五”规划，到

2020

年，我国将新增城市轨道交通

运营里程约

3000

公里，线路成网规模超过

400

公里的城市将超过

个。

全球城轨交通集中分布于亚欧，我国位列首位：截至

2018

年底，全球有

个

国家和地区的493

座城市开通了城市轨道交通系统，里程超过

2.61

万公里，其

中地铁、轻轨、有轨电车各占

54％、5％和

41％。从分布区域看，全球城轨交

通主要集中在亚欧大陆的城市，占全球的90%。其中地铁和轻轨主要分布在以

中国为代表的亚洲国家，有轨电车集中分布在欧洲尤其是西欧国家。从制式看，亚洲地铁和轻轨里程最长，各占全球地铁和轻轨里程的57%和

65%；欧洲有轨

电车里程最长，占全球有轨电车里程的97%。

地铁是最主要的城轨交通制式。截至

2018

年底，全球共有

个国家和地区的179

座城市开通地铁，总里程达

14219

公里，车站数超

10631

座。分区域来看，亚洲地铁运营里程最高，占全球比重为

57.23%；其次是欧洲，总里程为

3569

公里，占比

25.10%；北美洲、南美洲运营里程也超过

1000

公里，占比分别为

9.92%、7.07%。具体国家来看，截至

2018

年底，中国地铁以

5013

公里的总

运营里程排名全球第一，占全球地铁总里程的35.26%；其次是美国，地铁运营

里程为

1268.7

公里，占比

8.92%；日本排在全球第三，运营里程达

790.6

公里。

2018

年

月，国务院发布《国务院办公厅关于进一步加强城市轨道交通规划建

设管理的意见》，我国城轨审批正式重启，行业迎来发展拐点。发改委陆续批复

了苏州、重庆、长春等地的城轨规划；2018

年下半年审批城轨规划合计投资额

达

7253

亿元，里程数达

912

公里。2019

年获得审批的项目包括成都四期，郑

州三期，西安三期。进入

2020

年，受疫情影响下经济承压，新基建将成为重要的稳增长手段。城轨作为新基建重点投入方向，建设规划批复呈现加快趋势。发

改委于

2020

年

月及

月先后批复徐州二期及合肥三期的城轨建设规划，总投

资额分别为

536

和

798

亿元。自

2018

年下半年审批重启以来，共批复

个城

轨建设规划，总投资额达

1.2

万亿元。城轨迎来黄金发展期，并将显著提升产业

链景气度。

2.2、工业自动化是工业互联网核心硬件支撑

中国制造正加速迈向中国智造。长期以来中国工业自主创新能力不强，在全球产

业链分工中处于价值链的的底端，经济大量依赖投资、出口拉动。随着土地、劳

动力、原材料、燃料动力等要素成本的全面、快速上升，中国传统比较优势将逐

步削弱。当前，以新一代信息通信技术与制造业融合发展为主要特征的新一轮科

技革命和产业变革正在全球范围内加紧孕育兴起，这与我国制造业转型升级形成历史性交汇。面对大而不强的问题，中国制造业要想获得可持续发展的竞争优

势，必须向智能化转型，依靠工业互联网，实现协同设计、协同供应链、协同

生产、协同服务和企业电子商务。

工业互联网是全球工业系统与高级计算、分析、感应技术以及互联网连接融合的结果。工业互联网通过智能机器间的连接并最终将人机连接，结合软件和大数据

分析，重构全球工业、激发生产力。工业互联网改变了工厂的运作方式。据专家

预测，未来全球经济的46％可受益于工业互联网；100％工业互联网将对能源生

产产生潜在影响；44％工业互联网对全球能源消耗产生潜在影响。智能工厂为

工业互联网的应用终端。智能工厂通过相互关联的IT

/

OT

环境，将车间决策和

洞察与供应链的其他部分和更广泛的企业相结合。智能工厂旨在连接、监测和控

制几乎任何地点的任何设备，提升运营生产率和盈利能力。

工业互联网离不开工业和设备的控制、数据的获取、智能互联，这一切的核心硬

件为工业控制和工业机器人。工控和工业机器人作为工业互联网硬件的核心，在新基建的带动下有望实现跨越式发展。

工业控制主要包括

PLC、伺服和编码器。由于国内厂商进入本行业较晚且缺乏

核心技术积累，我国的工控行业高端产品主要从国外进口，西门子、ABB、日本

安川等国际厂商的产品占据了国内市场的大部分份额。但可以看到的是本土领先

品牌技术水平处于不断提升的过程中，跟外资品牌之间的差距在逐渐缩小。由于

本土品牌更贴近国内客户，对国内客户需求研究更加深入，具备更强的挖掘细分

领域需求的能力，服务响应速度也更快，国内客户的接受程度不断提升。2010-2018

年，国内工控行业本土企业市占率已经从

27.1%增长至

35.7%。本

土品牌在部分领域，已经具备了较强的竞争水平。如在变频器、伺服等领域，汇

川技术对外资品牌的替代正逐渐进行；在小型

PLC

领域，信捷电气依靠优异的技术和完善的服务，也占据了一席之地。

工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技

术于一体的自动化装备。随着人口红利的逐渐下降，企业用工成本不断上涨，工

业机器人成为未来智能工厂的发展方向。目前工业机器人行业头部聚集。ABB、发那科、库卡和安川电机仍是工业机器人的四大家族，成为全球主要的工业机器

人供货商，占据全球约

50%的市场份额，其中发那科的销售占比最高，占比达

到

17.3%。

我国工业机器人行业逐步回暖。从月度产量来看，工业机器人自

2019

年四季度

已经开始复苏，尽管今年

1-2

月份疫情影响，导致一季度有所下滑，但是

月份

产量情况良好。2020

年

月工业机器人产量达

1.72

万台，同比增长

12.9%。工

业机器人的下游主要为汽车行业，目前汽车景气度下行，各厂商面临较大的成本

压力与增长压力，导致机器人需求放缓。但

5G

技术的逐步落地，为

3C

数码领

域带来新的机遇。特别是疫情下，用工荒的出现打开了机器人和智能制造行业的新想象，机器替人趋势将加速。