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全球led显示产业发展现状 led产业未来发展

时间:2022-05-20 15:43:28 来源:网编 浏览:797

【摘要】全球led显示产业发展现状 led产业未来发展1997年日亚化学发表的白光发光二极管LED在世界范围内燃起了半导体照明实现可能性的希望,各国政府和企业都高度重视。半导体照明)可以代替以往的照明光源,除节能、省电外,还可以解决能源短缺的问题,带来巨大的商业机会。经过十多年的努力,白光发光二极管的光效在实验室达到200lm/W以上,市售产品也达到150lm/W以上,超过了传统的白炽灯泡、节能灯、荧光灯管等。各国政府也相继禁止使用白炽灯泡,LED灯......

全球led显示产业发展现状 led产业未来发展

1997年日亚化学发表的白光发光二极管LED在世界范围内燃起了半导体照明实现可能性的希望,各国政府和企业都高度重视。半导体照明)可以代替以往的照明光源,除节能、省电外,还可以解决能源短缺的问题,带来巨大的商业机会。经过十多年的努力,白光发光二极管的光效在实验室达到200lm/W以上,市售产品也达到150lm/W以上,超过了传统的白炽灯泡、节能灯、荧光灯管等。各国政府也相继禁止使用白炽灯泡,LED灯泡的价格与以往的照明光源相比达到了一定的市场竞争力,今后数年LED照明市场将会急速长期化。

一、过去十年LED产业的发展

由于2002年手机的背光和按钮采用了白光和蓝光氮化镓发光二极管,发光二极管的需求显著增加,根据市调公司Strategies Unlimited的数据,世界发光二极管封装市场从2001年到2004年之间,年销售额平均达到44%,成为世界发光二极管产业第一波的大成长。

从2004年到2007年,市场应用开始向更大面积GPS屏幕、电子相框、笔记本电脑Notebook等背光灯发展,发光二极管市场持续成长,LED光效率不断提高,价格因量大而逐渐下降。2008年第4季度受金融海啸的影响世界性经济恶化,LED虽然颗粒价格的下降幅度扩大了,但是由于台湾的微粒制造商和韩国制造商三星以及LG的合作,侧光式LED背光源的液晶电视适时发售,采用LED混光技术mix-bin,结晶粒使用率提高以及微粒价格的降低,采用了侧光式LED背光源的液晶电视和采用了的冷阴极管CCFL的价格差缩小,加上了上侧光式液晶电视,有薄型屏幕和轻量化的优点,牵引发光二极管第2波的大量需求,2010年的世界高亮度发光二极管市场比2009年大幅增长了93%。

但是,2011年受全球经济复苏速度放缓的影响,LED背光的液晶电视销售低于预期,而中国大陆的LED企业在政府的政策支持和财务补贴下,大幅扩充了生产能力,LED的供给远远超过了需求市场上LED组件的价格竞争越来越激烈。但是,由于LED组件的价格下降,LED照明光源的价格不高涨,美国科锐CREE2013年2月发售的60瓦的白炽电灯泡代替型LED电灯泡,能以9.5瓦的消耗功率发出800流明的亮度,价格只不过是12.97美元。之后,欧洲的欧司朗OSRAM也宣布了2013年4月开始销售10欧元以下的LED灯泡。LED灯泡的价格竞争越来越激烈,但是有助于刺激消费者的购买欲望。因此,一般来说照明的优点会到来,高亮度发光二极管产业预计将进入第三波的高增长期。

二、过去10年间世界各地区LED产业的变化

根据市场调查机构Strategies Unlimited的报告,到2008年为止LED封装组件的生产额是日本第一,台湾第二,其次是欧洲、美国、韩国、中国大陆(仅次于表(一))。但是,2010年韩国制造商的市场占有率从2009年的13%急速上升到28%,日本保持着世界第一,LED封装组件的生产额占比从2009年的44%下降到2010年的33%。韩国从以往的城市占率开始落后于台湾和欧美,不到2年就大幅领先,3家公司的制造商三星、LG、首尔半导体进入了世界前10。主要以三星和LG的力量推LED背光的液晶电视,三星和LG的LED背光以内部垂直合并方式发展,到LED的磊晶成长、结晶粒的制作、组件的封装化、背光灯条的制作,完全是自家制的,提供给自家制LED背光液晶电视。三星以及LG大力推动LED背光电视的成功,使LED背光的液晶电视渗透率从2009年的2%、约300万台大幅增加到2010年的17%、约3100万台,当然创造了LED的大量需求。三星和LG在2009年LED背光开始按电视时,初期无法在自己内部提供符合充分数量标准的高光效率LED封装组件,必须依赖台湾LED制造商提供结晶粒和包装产品,三星、LG首尔半导体马上扩充LED生产能力,韩国制造厂的MOCVD设备2008年不足100台。但是,2011年急剧增加到450台MOCVD。生产的LED封装组件为了优先使用自有品牌的LED背光电视,使韩国LED封装组件的产值市场占率急速上升。但是,随着LED背光的LCD电视和监视器的渗透率在今年2013年逐渐上升到90%,接近饱和,未来成长的空间有限,未来LED封装组件的产量增长的主要动能将来自通用照明。

三、技术进步加速LED照明时代的到来

世界上很多国家开始禁止使用白炽灯泡,LED随着灯泡效率的提高和价格的降低,LED景观照明、户外照明,渐渐地渗透到商业照明的领域,在今后几年里将取代白炽灯成为家庭照明的主要光源。

当然,要代替以往的照明光源,必须持续提高LED的光效率。白炽灯泡10~15流明/瓦特,以及小型荧光灯40~60流明/瓦特,甚至是直管型荧光灯80~100流明/瓦特。更新后的美国能源部固态照明开发产品路线图显示,2013年的冷白光LED效率达到180流明/瓦以上,暖白光达到150流明/瓦以上。

LED封装组件的效率在过去几年显著进步,2005年的白光LED封装组件的大部分的光效率约为60流明/瓦左右,今年来很多制造商达到了150流明/瓦。例如,日本丰田于2012年2月宣布,3528包白光LED的光效达到170流明/瓦,从4月开始批量供应,台湾的亿光也可以供给150流明/瓦3014LED封装组件。韩国首尔半导体于2013年7月宣布,电力5630LED的光效率达到180流明/瓦。

为了普及LED照明,除了提高LED的光效外,价格竞争力也很重要。根据美国能源部的固态照明研发产品路线图,2013年的冷光价格不到4美元,每暖白光LED的价格不到5.1美元。另一方面,到2020年,寒白光和暖白光LED封装每组件千流明的价格不满1美元,也就是说每千流明的价格下降到现在的约1/5。这是一个非常大的挑战,根据美国能源部2013年4月发表的固态照明研究开发多年计划书,2012年飞利浦Lumileds公司的冷白光高输出LED光效应为130流明/瓦,每千流明的价格约为5美元,比美国能源部计划的目标千流明的价格低6美元LED光效果也比2012年的目标值150流明/瓦特稍差。

欧洲、美国、日本、韩国的很多LED上游磊晶和微粒工厂为了进一步降低每千流明的价格,使用6英寸蓝宝石芯片增加生产能力,减少芯片边缘的损失LED试图提高微粒生产的良性这对台湾及大陆的上游磊晶及颗粒工厂不有利。目前LED由于颗粒生产过剩,为了扩张6英寸的生产线而投入资金,6英寸蓝宝石芯片每单位面积的价格远远超过2英寸和4英寸。因此,台湾和大陆的制造商在短期内以4英寸蓝宝石芯片为主。但是,进入6英寸生产后,成本无法达到预期值。

由于6英寸的蓝宝石芯片价格昂贵,欧司朗、东芝、Bridglux、Plessey、Azzurro以及晶能光电代替蓝宝石芯片尝试了硅芯片,但是硅芯片与氮化镓材料的格子不一致,热膨胀系数的差异也很大,因此生长质量好磊晶层的难度增加了。虽然硅芯片的价格非常便宜,但是由于硅芯片吸收可见光,所以在LED颗粒的制造过程中,必须在粘附到具有其他透明或光反射层的基板上之后,从氮化镓磊晶层中去除硅芯片这些附加的制造过程也增加了LED颗粒的制造成本。因此,现在,在日本东芝、英国Plessey、大陆晶能光电,开始使用硅基板的蓝色光发光二极管结晶粒和包装的白光发光二极管的生产销售。但是,飞利浦Lumileds暂时放弃了在硅基板上的成长氮化镓的计划,专心致力于使用6英寸蓝宝石基板削减结晶粒的生产成本。今后氮化镓磊晶采用硅基板是否成为主流,取决于氮化镓磊晶在硅基板上长期生产的芯片破裂,能否克服弯曲、生产性低的问题。

千流明降低每个LED的价格的另一可执行方法是使相同尺寸的LED微粒以大电流动作,生成高流明值,在相同输出流明的数量的情况下,能够减少一个LED灯泡所需的LED微粒数。通常,1毫米见方尺寸LED的颗粒以350毫安操作,如果以1安培操作,则LED的光效率不怎么降低,LED封装组件的使用量可以减少一半以上,但是以所制造的LED以高电流操作,光效率不怎么降低为前提LED也不能影响组件的使用寿命。能够以这样大的电流密度动作的LED,在全周光的LED灯泡或直管式的荧光灯管那样的LED应用中,也需要解决利用光学元件或光扩散膜等解决眩光、均匀分布光的问题,因为LED以大的电流密度动作,所以热集中散热处理的成本也增加。因此,能够以这样大的电流密度工作的高输出LED相对适合于像灯那样有方向性的LED 照明光源。

LED封装组装的成本除了LED微粒之外,支架、硅胶、荧光粉、封装制造费用等其他封装材料也占了一半以上的费用,仍然存在可节省的大空间。当前COB(Chip on board)产品通过将多个LED颗粒直接封装在铝基板的核心PCB或陶瓷基板上而形成面光源,与传统的单封装过程相比,不仅节省了一次封装的成本,还创建了光引擎模块的书和二次配光成本可以解决由点光源引起的轮廓和眩晕问题,在使用上有越来越普遍的现象。

LED在微粒的制造过程中,加入将磷光体和光学组件集成到LED微粒中的若干过程的微粒型封装(Chip scale package)由于所使用的封装材料较少,所以与当前SMD封装产品相比价格更便宜,也是将来的发展趋势。

四、未来全球各区域LED产业的变化

LED照明的发展与LED的发光效率和成本密切相关,如果LED的光效果没有超过以往的照明光源,或者价格比以往的光源高,则LED照明无法大量替代以往的照明。另一方面,LED照明光源的效率和价格主要取决于LED微粒的发光效率和生产成本,因此能够早期以LED微粒的研究开发制造技术领先的人,会影响照明市场的竞争力。LED照明有可能取代以往的照明设备,以往的照明设备厂商无法放弃以往的市场,因此必须与其他公司进行战略合作,而不是自主开发生产制造。飞利浦公司和美国安捷伦公司是1999年合资成立的LumiledsLighting B.V.,2005年安捷伦公司购买所持有的股份和2007年的职工股份,将Lumileds作为飞利浦公司子公司,着眼于能够控制LED照明的核心技术,飞利浦为了支持照明的持续发展,需要飞利浦。

日本的日亚Nichia和丰田合成(TG),因为在蓝光氮化镓发光二极管的研究开发和生产上最早投入,所以现在在技术上也保持着优势,两个公司都只从事LED磊晶、结晶粒、包装的制造生产,以销售LED封装组件为主。日本在LED封装组件的生产额上依然能保持世界第一,主要依靠日亚和丰田两个合成公司。日亚有继续生产的计划,到2015年为止将生产能力扩展到2011年250亿粒的颗粒的4倍,即1000亿粒,确保今后几年的领先地位。夏普Sharp、西铁城、Citizen、东芝Toshiba、史坦利(Stanley、松下(Panasonic)、以及罗姆(Rohm等日本其他传统的东芝、Toshiba、美国科锐公司购买蓝色光发光二极管微粒包在白光LED中销售的情况很多,所以这些LED产业的市占率很难扩大。Sharp2008年及2009年与日亚及丰田签订专利许可证合同,设立了一家年生产50亿粒LED结晶粒的工厂,但由于规模太小,未能返回Sharp市占率前五名。LED照明关于光源和照明器具的开发,日本也是最初投入的国家,几个传统的照明公司如东芝、松下、日立、NEC等也积极投入,但过去一直专注于日本市场,但由于日本市场的容量不大,日本厂商最近几年也在开始积极进军国际市场。

韩国制造商利用LED背光电视的机会,扩充LED结晶粒及包装生产能力,LED技术的急速进步,将三星及LG按照LED背光使用中电力LED导入到照明中的应用,因为中电力LED大量运用于LED背光,所以价格低,性价格比高光效率不仅达到150lm/W,每千流明的价格也不到2美元。有比欧美制造厂制造大功率LED更大的优点。三星及LG在LED照明中也和LED背光同样采用垂直合并的模式,LED磊晶,结晶粒、封装制成灯泡,通过电子产品的市场营销通路进行销售,一口气复制LED背光在电视上成功的模式。

欧美的LED制造商,例如飞利浦Lumileds、欧司朗以及美国的科锐以及普锐光电,过去LED照明市场以主推高功率LED为主,因为每高功率LED单位流明的价格远不及中低功率LED封装组件特别是价格竞争激烈LED球泡灯以及LED在灯管市场中低功率LED成为主流。因此飞利浦Lumileds最近也根据照明市场的需求,开始提供中小电力LED。在欧美,从2006年到2010年LED封装组件的生产额是23~24%,但2011年以后下降到20%以下的原因是欧美制造商大功率LED无法打入LED背光电视市场,LED也不适用于灯管那样的照明市场,市占率衰退了5%。亚洲厂商扩充了从2009年到2011年的LED生产能力,LED封装组件的价格竞争激烈,利益恶化。鉴于此,欧美制造商大多像美国科锐并购Ruud Lighting那样在下游的应用正在发展,但是飞利浦积极地提供客户LED照明系统解决方案,利用品牌和市场营销通路的优势,想维持LED照明市场领先的地位。

台湾及大陆现在是MOCVD机台最多的地方,台湾拥有优秀的磊晶及微粒生产技术,能够生产出与欧美的日本制造商相同品质的LED微粒,价格非常有竞争力,但台湾的市场容量很小大部分LED微粒及封装组件以外销为主。中国大陆在政府的补助下,现在拥有的MOCVD机台达到了千台,成为世界第一位,但是由于技术差距和经验不足,现在也有很多MOCVD被搁置,或者生产能力的利用率很低。当然,缺乏自主知识产权限制了国际市场的机会。但是,中国大陆拥有世界最大的包装生产能力,世界大部分LED照明光源和照明器具也在中国大陆生产。同时,中国大陆人口多,经济增长率高,对LED照明的需求大,将来有成为世界最大的LED照明市场的可能性。如果两岸能够共同合作,首先利用大陆内需市场的优势,踏足,再共同创造国际品牌,营销全球,这样只会帮助国际大工厂的代理生产可以摆脱挣得微薄利益的宿命,两岸半导体照明产业有机会在世界上大放异彩,可以做一个不同半导体照明中华的梦。

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