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1、LED产业概述共36页LED产业概述 （2011） 36页LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长

2、也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。 LED的分类1 按发光管发光颜色分按发光管发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管和达于做指示灯用。2 按发光管出光面特征分 按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为2mm、4.4mm、5mm、8mm、10mm及20mm等。国外通常把3mm的发光二极管记作T-1；把5mm的

3、记作T-1（3/4）；把4.4mm的记作T-1（1/4）。由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。从发光强度角分布图来分有三类：（1）高指向性。一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为5#176;20#176;或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。（2）标准型。通常作指示灯用，其半值角为20#176;45#176;。（3）散射型。这是视角较大的指示灯，半值角为45#176;90#176;或更大，散射剂的量较大。3 按发光二极管的结构分 按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。4

4、 按发光强度和工作电流分按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED（发光强度100mcd）；把发光强度在10100mcd间的叫高亮度发光二极管。一般LED的工作电流在十几mA至几十mA，而低电流LED的工作电流在2mA以下（亮度与普通发光管相同）。除上述分类方法外，还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。LED的色彩与工艺： 制造LED的材料不同，可以产生具有不同能量的光子，借此可以控制LED所发出光的波长，也就是光谱或颜色。历史上第一个LED所使用的材料是砷(As)化镓(Ga) ,其正向PN结压降(VF，可以理解为点亮或工作电压)为1.424V，发出的光线为红外光谱。另一种常用的LED材料为磷(

5、P)化镓(Ga)，其正向PN结压降为2.261V，发出的光线为绿光。基于这两种材料，早期LED工业运用GaAs1-xPx材枓结构，理论上可以生产从红外光一直到绿光范围内任何波长的LED，下标X代表磷元素取代砷元素的百分比。一般通过PN结压降可以确定LED的波长颜色。其中典型的有GaAs0.6P0.4 的红光LED，GaAs0.35P0.65 的橙光LED，GaAs0.14P0.86 的黃光 LED等。由于制造采用了鎵、砷、磷三种元素，所以俗称这些LED为三元素发光管。而GaN（氮化镓）的蓝光 LED 、GaP 的绿光 LED和GaAs红外光LED，被称为二元素发光管。而目前最新的工艺是用混合铝

6、(Al)、钙(Ca) 、铟(In)和氮(N)四种元素的AlGaInN 的四元素材料制造的四元素LED，可以涵盖所有可见光以及部份紫外光的光谱范围。发光强度：发光强度的衡量单位有照度单位（勒克司Lux）、光通量单位（流明Lumen）、发光强度单位（烛光Candle power）1CD（烛光）指完全辐射的物体，在白金凝固点温度下，每六十分之一平方厘米面积的发光强度。（以前指直径为2.2厘米，质量为75.5克的鲸油烛，每小时燃烧7.78克，火焰高度为4.5厘米，沿水平方向的发光强度）1L（流明）指1 CD烛光照射在距离为1厘米，面积为1平方厘米的平面上的光通量。1Lux（勒克司）指1L的光通量均匀地

7、分布在1平方米面积上的照度。一般主动发光体采用发光强度单位烛光CD，如白炽灯、LED等；反射或穿透型的物体采用光通量单位流明L，如LCD投影机等；而照度单位勒克司Lux，一般用于摄影等领域。三种衡量单位在数值上是等效的，但需要从不同的角度去理解。比如：如果说一部LCD投影机的亮度（光通量）为1600流明，其投影到全反射屏幕的尺寸为60英寸（1平方米），则其照度为1600勒克司，假设其出光口距光源1厘米，出光口面积为1平方厘米，则出光口的发光强度为1600CD。而真正的LCD投影机由于光传播的损耗、反射或透光膜的损耗和光线分布不均匀，亮度将大打折扣，一般有50的效率就很好了。实际使用中，光强计算

8、常常采用比较容易测绘的数据单位或变向使用。对于LED显示屏这种主动发光体一般采用CD平方米作为发光强度单位，并配合观察角度为辅助参数，其等效于屏体表面的照度单位勒克司；将此数值与屏体有效显示面积相乘，得到整个屏体的在最佳视角上的发光强度，假设屏体中每个像素的发光强度在相应空间内恒定，则此数值可被认为也是整个屏体的光通量。一般室外LED显示屏须达到4000CD平方米以上的亮度才可在日光下有比较理想的显示效果。普通室内LED，最大亮度在7002000 CD平方米左右。单个LED的发光强度以CD为单位，同时配有视角参数，发光强度与LED的色彩没有关系。单管的发光强度从几个mCD到五千mCD不等。LE

9、D生产厂商所给出的发光强度指LED在20mA电流下点亮，最佳视角上及中心位置上发光强度最大的点。封装LED时顶部透镜的形状和LED芯片距顶部透镜的位置决定了LED视角和光强分布。一般来说相同的LED视角越大，最大发光强度越小，但在整个立体半球面上累计的光通量不变。当多个LED较紧密规则排放，其发光球面相互叠加，导致整个发光平面发光强度分布比较均匀。在计算显示屏发光强度时，需根据LED视角和LED的排放密度，将厂商提供的最大点发光强度值乘以3090不等，作为单管平均发光强度。一般LED的发光寿命很长，生产厂家一般都标明为100,000小时以上，实际还应注意LED的亮度衰减周期，如大部分用于汽车尾

10、灯的UR红管点亮十几至几十小时后，亮度就只有原来的一半了。亮度衰减周期与LED生产的材料工艺有很大关系，一般在经济条件许可的情况下应选用亮度衰减较缓慢的四元素LED。配色、白平衡：白色是红绿蓝三色按亮度比例混合而成，当光线中绿色的亮度为69%，红色的亮度为21，蓝色的亮度为10时，混色后人眼感觉到的是纯白色。但LED红绿蓝三色的色品坐标因工艺过程等原因无法达到全色谱的效果，而控制原色包括有偏差的原色的亮度得到白色光，称为配色。当为全彩色LED显示屏进行配色前，为了达到最佳亮度和最低的成本，应尽量选择三原色发光强度成大致为3:6:1比例的LED器件组成像素。白平衡要求三种原色在相同的调灰值下合成

11、的仍旧为纯正的白色。 开篇之辞半导体照明（LED）这个产业现在很热，关注这个新兴产业的大约有这样五类人：一类埋头苦干：已经进入LED行业，正在昂首阔步，抑或苦苦挣扎的同仁们；一类积极试探：一群来自其他光源的邻居们，还有一些八竿子打不着的亲戚，传统照明的朋友居多；一类作壁上观：和光源关联的一些行业机构、投资机构、媒体等，以传统照明领域为主；一类指点江山：大批支持LED光源的专家学者、企业精英，还有著名的CSA；一类等待升迁：那些追求绿色GDP的各级政府官员们，充满期待的支持着。这个命题的上一篇文章粗略介绍了当前国内LED产业的态势，并为大家展示了一次“焦点对谈”的话题观点，更多讲的是整个产业的市

12、场化运营思维，而没有以大篇幅的数据图表分析产业链，那属于咨询公司产业报告的“招式”，本文只想为关注LED的人们提供一些方向性的“心法”，让大家了解在中国做成LED事业，需要把握的基本规则和一些值得关注的方向。有人把LED按产业链关系细分成五个部分：原材料；LED上游产业（外延芯片）；LED中游产业（器件封装）；LED下游产业（集成应用）；测试仪器和生产设备。个人比较喜欢外延芯片、器件封装、集成应用三部分的简洁方式，我想并不矛盾。LED产业具有典型的不均衡产业链结构，上游的“外延芯片”是典型的技术或资本密集的“三高”产业：高难度、高投入、高风险，在某些环节技术难度极大、工艺精度要求极高、对技术和

13、设备的依赖极强，而处于产业链下游的“器件封装”和“集成应用”环节壁垒很低，属于劳动密集型产业。开篇心法：技术VS市场，双手都要抓，两手都要硬。有感于当今的各类论坛、研讨会大谈技术的同时，却忽略了市场的暗流涌动，或者大家都把自己的市场策略当做“秘笈”，借用一句互联网大佬的话：在今天的商场上已经没有秘密了，秘密不是你的核心竞争力。半导体照明（LED）是高新技术产业，顾名思义，技术无疑是开路先锋，没有技术，你只能站在门外等待了；但技术总有成熟稳定的阶段，对于已经踏入这个产业的同仁，市场就是唯一出路了，没有市场，技术只能在实验室里发霉。所以，千万别让“先锋”成为“先驱”，那不是节能，是在浪费。上游之路

14、LED上游产业主要是指LED发光材料外延制造和芯片制造。由于外延工艺的高度发展，器件的主要结构如发光层、限制层、缓冲层、反射层等均已在外延工序中完成，芯片制造主要是做正、负电极和完成分割检测。技术环境：国际企业在领跑 台湾授权搞得好 国内创新等失效众所周知，外延芯片技术是LED产业发展的关键性技术，而目前的现状是大部分专利技术被国际几大巨头垄断且交叉授权；台湾地区与国际企业的接触比较早，授权方面占尽先机；中国大陆因起步较晚，专利数量较少，不断创新的同时等待2010年起基本专利的逐一失效。值得一提的是，国内晶能光电在技术路线（硅衬底）上有别于国际主流（GaN衬底），具有原创技术产权，潜力存在。专

15、利大战硝烟未尽，国际各大厂商又在力拼技术创新：Cree在做光效的同时推出LED器件，Lumileds在做大功率暖白光、紧凑型和集成解决方案，Osram在改进构造提高量子效率，日本厂商比较有忍者风范，从MOCVD到外延芯片一直在秘密进行、全力拓展，表现不俗。围绕市场，也为了市场，可谓：八仙过海，各显其能。全球LED外延芯片专利技术纷争及授权情况参见下图：图1：LED产业专利纠纷情况图2：各大LED公司专利纠纷及授权情况市场表现：全球市场看中国 国际巨头来争抢 台湾企业欲联手 中国企业当自强面对中国LED市场这块大蛋糕，Lumileds(飞利浦)、Cree、Osram、Nichia诸多国际巨头纷纷

16、切入，在诸多国外芯片厂商中，Cree（中国）似乎更为耀眼，这有赖于Cree相对成熟的技术和唐总长袖善舞的市场拓展能力；Lumileds也不甘示弱，据2010年2月25日Philips公布的季度财报显示，飞利浦照明中的Lumileds板块贡献良多。以晶元为代表的台湾芯片企业似乎更多沿袭了中华智慧，他们“以和为进”，更多采用在大陆投资办厂或与大陆企业联手的方式，悄然蚕食着更多的市场。面对国际巨头及台湾区上游厂商的压力，国内部分LED芯片厂商正忙着争取资金和政府扶持搞功率型白光的研发工作，远远谈不上创新，只有少数比较聪明的厂商在中低端非白光市场担负着收复领地的“职责”，其中厦门三安表现不俗，据传也有

17、新的扩张打算，由此而言，市场的重要性可见一斑。国内LED外延生长和芯片制造的主要企业有厦门三安、大连路美、上海蓝光、上海蓝宝、山东华光、杭州士兰明芯、江西晶能光电、河北同辉、沈阳方大、厦门乾照、江西联创、南昌欣磊、上海大晨、上海宇体、深圳世纪晶源、深圳奥伦德、扬州华夏集成、廊坊清芯、甘肃新天电、武汉迪源、西安中为、广州普光、东莞福地，以及“外资血统”企业如武汉华灿、厦门晶宇、厦门明达和晋江晶蓝等。这些企业中的一部分在芯片结构和工艺改进方面做了大量工作，在提高产品性能、成品率、工艺重复性，提高抗光衰能力和可靠性等方面均取得一定成果，这其中还有一小撮儿企业不知道在打着高科技企业的名头在做什么？总的

18、来说，2010年过半，芯片市场紧俏，下游的大力拉动，终于让这个市场表现“倒金字塔”型的上游产业起色不少，但大家也不要忘了这个领域的“摩尔定律”或者“海兹法则”什么的，希望不是曙光一现，宁可是黎明前的黑暗。上游心法：埋头拉车，也要抬头看路，以高性价比的创新产品去赢得中下游的市场。目前看，想通过纯技术手段取得高端市场的胜利果实，绝非易事，但也不排除再次出现类似于台湾晶元这样的品牌企业，以市场占有率取胜，挣了钱反哺技术。LED上游领域不是以企业数量取胜的产业，市场前景广阔，竞争压力巨大。想尽办法挺过去最重要，如果你听了我的话，在开拓市场的同时，别忘了技术。价格终会降下来，关键是创新，瞄准市场听需求。

19、今天很痛苦，明天更痛苦，后天很美好，但是绝大部分人倒在明天晚上，见不到后天的太阳。创业很艰辛，LED上游的同仁们，要学会用自己的左手去温暖自己的右手，犹如技术和市场。对于那些有意涉足这个领域的斗士，如果此时你没有足够的资金、强大的技术、也没有进入政府的视野，我还是奉劝：感谢关注，请您远离。当然也欢迎资本的介入。技术方面有这样几件事大家还是很关心的：1、衬底材料的技术路线2、外延生长的尺寸选择3、白光与RGB的应用困扰市场方面封装厂常用的LED芯片品牌有：台湾LED芯片厂商：晶元光电（Epistar）简称：ES、（联诠、元坤，连勇，国联），广镓光电（Huga），新世纪（Genesis Photo

20、nics），华上（Arima OptoELectronics）简称：AOC，泰谷光电（Tekcore），奇力，钜新，光宏，晶发，视创，洲磊，联胜（HPO），汉光（HL），光磊（ED），鼎元（Tyntek）简称：TK，曜富洲技TC，灿圆（Formosa Epitaxy），国通，联鼎，全新光电（VPEC）等。华兴（Ledtech Electronics）、东贝（Unity Opto Technology）、光鼎（Para Light Electronics）、亿光（Everlight Electronics）、佰鸿（Bright LED Electronics）、今台（Kingbright）、菱生

21、精密（Lingsen Precision Industries）、立基（Ligitek Electronics）、光宝（Lite-On Technology）、宏齐(HARVATEK)等。 大陆LED芯片厂商：三安光电简称（S）、上海蓝光（Epilight）简称（E）、士兰明芯（SL）、大连路美简称（LM）、迪源光电、华灿光电、南昌欣磊、上海金桥大晨、河北立德、河北汇能、深圳奥伦德、深圳世纪晶源、广州普光、扬州华夏集成、甘肃新天电公司、东莞福地电子材料、清芯光电、晶能光电、中微光电子、乾照光电、晶达光电、深圳方大，山东华光、上海蓝宝等。 国外LED芯片厂商：CREE，惠普（HP），日亚化学（N

22、ichia），丰田合成，大洋日酸，东芝、昭和电工（SDK），Lumileds，旭明（Smileds），Genelite，欧司朗（Osram），GeLcore，首尔半导体等，普瑞，韩国安萤（Epivalley）等。感谢大家的关注，这里不是一言堂，欢迎加入评论，共同探讨。中游之惑（待续）LED中游产业是指LED器件封装产业。在半导体产业中，LED封装产业与其他半导体器件封装产业不同，它可以根据用于现实、照明、通信等不同场合，封装出不同颜色、不同形状的品种繁多的LED发光器件。下游之争（待续）LED下游产业是指器件封装后进行集成应用的产业。LED的应用面很广，其中主要的应用产业有LED显示、LED背

23、光、室外景观照明、室外功能照明、室内装饰照明、室内功能照明、LED交通信号灯、LED车灯、LED景观灯饰、LED特殊照明等，随着LED产业的快速发展，应用涉及的范围越来越广，比如：医疗、农业、渔业舰船等，前景喜人啊。表面粘着型LED的出现是在1980年初，是因应更小型封装和工厂自动化而生。初期厂商裹足不前，主要因素是表面粘着LED最早面临的问题是无法完成高温红外线下焊锡回流的步骤。LED的比热较IC低，温度升高时不仅会造成亮度下降，且超过摄氏100度时将加速组件的劣化。LED封装时使用的树脂会吸收水分，这些水分子急速汽化时，会使原封装树脂产生裂缝，影响产品效益。在1990年初，HP和Sieme

24、ns Component Group合作开发长分子键聚合物，作为表面粘着型LED配合取放机器的设计，表面粘着型LED到此才算正式登场。LEDLight Emitting Diode。发光二极管。LED为通电时可发光的电子组件，是半导体材料制成的发光组件，材料使用III- V族化学元素（如：磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)等），发光原理是将电能转换为光，也就是对化合物半导体施加电流，透过电子与电洞的结合，过剩的能量会以光的形式释出，达成发光的效果，属于冷性发光，寿命长达十万小时以上。LED最大的特点在于：无须暖灯时间(idling time)、反应速度很快(约在10-9秒)、体积小、用电省、

25、污染低、适合量产，具高可靠度，容易配合应用上的需要制成极小或数组式的组件，适用范围颇广，如汽车、通讯产业、计算机、交通号志、显示器等。LED又可以分成上、中、下游。从上游到下游，产品在外观上差距相当大。上游是由磊芯片形成，这种磊芯片长相大概是一个直径六到八公分宽的圆形，厚度相当薄，就像是一个平面金属一样。LED发光颜色与亮度由磊晶材料决定，且磊晶占LED制造成本70%左右，对LED产业极为重要。上游磊晶制程顺序为：单芯片(III-V族基板)、结构设计、结晶成长、材料特性/厚度测量。中游厂商就是将这些芯片加以切割，形成为上万个晶粒。依照芯片的大小，可以切割为二万到四万个晶粒。这些晶粒长得像沙滩上

26、的沙子一样，通常用特殊胶带固定之后，再送到下游厂商作封装处理。中游晶粒制程顺序为：磊芯片、金属膜蒸镀、光罩、蚀刻、热处理、切割、崩裂、测量。而，下游封装顺序为：晶粒、固晶、粘着、打线、树脂封装、长烤、镀锡、剪脚、测试。国内主要的LED生产厂商有：鼎元、光磊、国联、亿光等企业。红外线发光二极管红外线Light Emitting Diode。主要以GaAs系列材料发展为主，通常以LPE液相磊晶法的方法制作，发光波长从850940不等。GaP磷化镓。磷化镓，是-族（三五族）元素化合的化合物。GaP是一种间接迁移型半导体，具有低电流、高效率的发光特性，可发光范围函盖红色至黄绿色，为LED主要使用材料之

27、一。GaN氮化镓。氮化镓，是-族元素化合的化合物。GaN使MOVPE制作技术，可制作高亮度纯蓝光LED及纯绿光LED，更可应用于蓝光、绿光雷射二极管之制作。MOVPE虽已是一成熟的磊晶制作技术，但以此技术制作GaN蓝光LED其中仍须相当的专业知识、经验和技巧AlInGaP磷化铝铟镓。AlInGaP此材料是近年来用在高亮度LED之制造上较新的材料，使用MOVPE磊晶法制程。目前世界上仅有三家厂商供应此产品的公司，即美国HP、日本Toshiba、台湾国联光电。AlGaAs砷化铝镓。为GaAs和AlAs的混晶。AlGaAs适合于制造高亮度红光及红外线LED，主要以LPE磊晶法量产，但因需制作AlGa

28、As基板，技术难度高。反向粘着型薄芯片LEDreverse mounting type 薄芯片LED。此种芯片可粘着在穿式印刷电路板上，减少LED所占的厚度。主要可用作可携式电话按键之背光源。侧面发光直角LED此种LED芯片是从最上层面发光，但可将发光面旋转一个面焊接。侧面发光直角LED有超小型和高亮度两种，超小型是用于LCD背光源、呼叫器、行动电话；高亮度型是用作汽、机车第三剎车灯和户外显示器。直角表面粘着型LED灯泡SIDELED。直角表面粘着型LED灯泡不需额外的光学件或反射器，焊接后光线的行径路线可与各电路板平行，使工程人员在设计时有较大的弹性，因而可在设计的后段再加上此产品，而不需事

29、先考虑。产品可应用在自动安全断电开关、背光源和光导管等，用作电话和数据处理系统的指示灯。可见光LED可见光Light Emitting Diode。LED(发光二极管)的种类繁多，依发光波长大致分为可见光与不可见光两类。可见光LED产品主要包括传统LED、高亮度AlGaInP(磷化铝镓铟)红、黄、橘光 LED及InGaN(氮化铟镓)蓝、绿光LED、以及白光LED。其产品以显示用途为主，又以亮度一烛光(1 cd)作为一般LED和高亮度LED之分界点。一般LED广泛应用于各种室内显示用途；高亮度LED后者则适合于户外显示，如汽车第三煞车灯、户外信息看板和交通号志等。不可见光LED不可见光Light

30、 Emitting Diode。LED(发光二极管)的种类繁多，依发光波长大致分为可见光与不可见光两类。不可见光LED，波长850至1550奈米，其短波长红外光可作为红外线无线通讯使用，如红外线LED应用在影印纸张尺寸检知、家电用品遥控器、工厂自动检测、自动门、自动冲水装置控制等；长波长红外光，则应用在中、短距离光纤通讯上，作为光通讯用光源。GaN LED氮化镓发光二极管。GaN LED是属于直接能隙之半导体材料， 其能隙为3.4ev， 而AlN为6.3ev， InN为2.0ev，将这几种材料做成混晶时，可以将能隙从2.0ev连续改变到6.3ev，因此可以获得从紫外线、紫光、蓝光、绿光到黄光等

31、范围的颜色。目前最成功的GaN组件有高亮度蓝光及绿光LED，因GaN高亮度蓝光、绿光LED的开发成功，使得户外全彩LED显示器及LED交通号志得以实现，各种 LED的应用也更加广泛。以高亮度蓝光LED激发萤光物质（phospher）可以产生白光，其低耗电及高寿命的特性，未来有可能取代一般照明用的白炽灯泡，GaN LED的市场潜力十分雄厚。OLEDOELD。Organic Electro-Luminescence Display。有机电激发光。透过电流驱动有机薄膜来发光，其发光可为单独的之红色、蓝色、绿色，甚至是全彩。由于OLED所使用的有机化合物材料会自行发光，因此不像LCD面板后方须要加上背

32、光源，可以大幅降低耗电、简化制程、使面板厚度变薄。OLED的特点为具有自发光、广视角、响应速度快、低耗电量、对比强、亮度高、厚度薄、可全彩化，及动画显示等，被认为是极具潜力的平面显示技术。国内目前有铼宝、光磊、东元激光、翰立光电等厂商投入。室内用LED显示看板LED显示看板不管尺寸大小，都是由单一组件的LED加以拼装而成，LED的单一组件，来自下游封装好的点矩阵式的LED，或是单位模块 Cluster，再由显示看板的厂商将这些单一组件，依照各种不同的需求，组装成各种大型的看板，加上控制电路，然后到各施工地点安装测试。室内用的LED 显示看板，因观看的距离近，所以要求的分辨率较高，一般是使用点矩阵式模块，因室内的