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| LED的现实应用、发展现状和产业前景 | ||||||||||||||||||||
作者：未知 文章来源：中国科技财富 点击数： 更新时间：2007-9-7  |
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同上世纪60、70年代，LED产业发展初期不同，LED虽然进入日常照明领域还需要假以时日，但是目前LED的应用领域已经非常广泛。
实际上，从全球市场来看，高亮度LED主要的应用领域还是在移动设备的背光源上，这种需求占整个市场的近60％。另一个主要市场是汽车和信号灯市场。黄振春博士在美国博士后研究就主攻外延片生长。2001年，黄博士回国创办LED封装企业——奥雷光电，并担任公司的CEO在中国LED还有一个巨大的应用空间就是景观灯。
黄振春说，现在很多城市的楼宇都是依靠高功率射灯勾画建筑轮廓，非常耗电。近几年电力紧张，城市亮化工程不得不停下来。利用LED将建筑轮廓勾画出来是完全可能的。从视觉效果看，射灯依靠的是楼宇反光，需要很高的亮度，而LED是自身发光，在同样视觉效果下能耗将大大降低。更重要的是，LED色彩丰富，可以构成彩色图案。黄振春介绍奥雷光电在重庆做了一栋大楼的景观灯。整个形象如一个巨大的川剧脸谱， LED封装材料是彩色的，白天看是一个脸谱的形象，晚上发光也是彩色的脸谱形象。
在城市中大量应用的广告牌也可以部分用LED取代，现在的广告牌基本采用喷绘加射灯照明，视觉效果是喷绘反射光的效果，需要很高的照度，而采用LED则不需要反射。目前在国内城市上海、厦门、重庆等都展开了LED景观照明示范工程。而2008年北京奥运会、2010年上海世博会召开，也会大大促进LED在景观照明中的应用。有资料显示，北京地铁照明每年更换的灯就有10％左右，而长寿命省电LED的使用必然会减少大量更换维护费用，这对城市公共照明无疑是一条可行的解决之道。可以预测，未来5年LED必然在国内景观照明中得到迅速普及。重庆市政府计划在2006年投资1.6亿元人民币来支持景观照明，加上地方各区和建筑业主再自行配套，预计投资将在3亿元人民币左右。据保守估计，假如全国100座大中城市，每座城市平均在景观照明上的投资为1亿元人民币，将具有100亿元人民币的市场规模。目前LED管的价值约占景观产品的1/2，那么估计每年高亮度LED的用量约为100-200亿只。国家半导体照明协调领导小组办公室于2005年4月在厦门国际会议上发表的报告指出：到2008年，我国的城市景观灯光市场将达到200亿人民币左右，成为LED市场最大的应用领域。
最近两年，LED主要应用领域——手持设备增长有限，不过在汽车等高端应用领域，LED的市场空间正在飞速成长。有资料显示，目前欧洲80％以上的汽车采用了LED照明。例如普遍采用的高位刹车灯，由于LED反应速度比传统白炽灯快一个数量级，相比传统白炽灯可以给后车增加0.3秒的反应时间，可以大大降低追尾事故的发生。同时我国也规定，上高速公路的汽车必须按照安装LED雾灯。在汽车照明领域，除了前大灯目前LED还达不到大规模应用的要求，其他如仪表指示灯、车内照明灯、尾灯等都可以用LED取代。LED灯在汽车照明的优势就是可以制作成任何形状，同时LED灯的寿命往往超过汽车使用寿命，不需要更换。
另一块高速发展的市场就是大屏幕LCD背光源，目前丰田合成已经开发成功32寸LCD的背光源。东芝公司在其著名的U100笔记本7.2英寸液晶屏上，采用了32个LED的独立控制机构来实现背照光系统，功率却仅有1.3W。而同等尺寸液晶屏需要的CCFT（Cold Cathode Fluorescent Tube冷阴极荧光管），耗电要达2.5W以上。耗电减少也直接延长了U100的电池续航时间，增强了笔记本的便携性。采用了LED背光灯的液晶电视，其色域范围可以超过NTSC的100%，达到105%，而传统的CCFT背光源最多达到NTSC 的78%。采用LED作为背光源，有望解决LCD色饱和度不够的致命缺点。现在制约LED大规模进入大屏幕背光源市场的仍然是价格问题。
另外在光通讯领域，LED有可能迎来新的发展高潮。黄振春领导的奥雷光电最近通过了思科的供应商认证，提供的产品就是光通讯领域用的信号发生器。黄振春介绍，国内智能大厦已经开始施工。例如镇江恒美家园就是光纤入户，实现电视、电话和互联网三网的融合。在这个过程中，就需要大量的收发、交换和开关器件。奥雷光电给思科生产的就是光信号发生器。黄振春戏言，光给思科供货，就够公司吃饭。目前光纤的价格已经降到可以接受的范围，光纤入户、光纤到桌面完全可能。这可能给LED带来一个爆发性的增长。
随着器件水平的发展，有一些新的应用也被开发。国际上有报道在农业上，利用特殊波长的紫外LED可以杀虫。在医疗领域，比如治疗癌症，可以将特殊波长紫外LED植入体内，有针对的对癌细胞进行照射。
实际上中国电子元件协会也预计，2005年中国高亮LED市场将有50％的增长。上海全息投资公司董事长，也是筹备中邵春林担纲技术顾问的宇体光电公司的投资人周家斌说，类似日亚化学这样领先的LED厂商，并不急于进入普通照明领域，高端市场的容量已经让他们做不过来了。
但是中国的LED产业面临一个巨大的问题就是技术水平太低。据黄振春介绍，中国LED产业刚刚处于起步阶段，不但与日本、美国、欧洲有巨大的差距，即便是与中国台湾相比，也相去甚远。
黄振春估计，国内LED的产业规模在100亿左右，而日本仅日亚化学一家去年的销售收入就达到20亿美元，国内产业规模相当于日亚化学一家的一半多一点。目前国内有10几家做LED外延芯片和芯片封装的公司，产业规模较小，最大的也不过2、3亿的产值。国内的外延片生长技术主要来源于美国，基本上是进口美国的有机金属化学气相沉积（MOCVD）设备，这些设备在美国就不是一流的设备。邵春林博士介绍，在整个LED产业外延片的生长、芯片、芯片封装三个环节中，外延片生长投资要占到70％，外延片成本要占到封装成成品芯片的70％，同时外延片生长技术的人才全世界都缺乏。简单的说，外延片的水平决定了整个LED产业水平。
外延片的生长不但需要一流的MOCVD设备，更重要的是在衬底材料上生长出50来层的外延片，要求每一层的外延片原子排列和衬底一致，生产过程中相关的参数有上千个，调试这些参数需要大量时间金钱的投入。黄振春说，日美等发达国家有长时间的技术积累，可以在上千中参数变化中进行优选，而中国的生长过程往往是做了一小部分参数变化就开始。就原材料而言，有机金属化学气相沉积生产工艺要求进入的原材料有非常高的纯度，比如99.9999%，6个9，而国内生产的原材料很多达不到这个要求。目前国内还没有掌握MOCVD设备生产的人才，更不用说企业，国内LED产业水平也就很难在短时间有所突破。
另外，黄振春博士说国内习惯用实验室的技术水平和国外产业化水平相比。实际上实验室技术水平产业化还需要几年的时间。黄振春借用欧洲光学工业协会主席Schulte博士的话说，中国目前要认识到在产业技术水平上和发达国家的差距。
黄振春举例，日亚化学生产的大功率白光LED的价格接近50元/只，美国的价格大约是近30元/只，中国台湾的是15元/只。国外一流厂商的价格高，而且往往买不到。国内一些应用就只能采用低价格的芯片。例如在LED很重要的市场景观照明中，国内部分企业采用的芯片有0.1%的故障率，但是用LED做灯管一般都是150只串连，坏一只整个灯管就不亮，这样就有10％以上的故障率，在现实应用中有很多失败的例子。甚至有很多企业用LED方案去投标，具体实施却采用传统照明的方式。
iSupply也分析，在中低端LED产业领域，亚洲尤其是中国公司陷如了激烈的价格竞争，但是世界一流的日亚化学、丰田合成以及Cree、欧思朗等企业都保持了良好的利润。据报道，日亚化学2004年税前利润率达到56％。
邵春林博士介绍，目前世界一流的LED企业中，日亚化学与美国Lumileds Lighting公司联合，美国Cree公司与日本LED企业联合，都想垄断世界高亮度LED市场。从世界高亮LED出口情况看，日本、美国和中国台湾占到世界出口市场的86％，中国仅占3％。
不过目前的现状正在迅速改变，一方面有国家LED产业政策的支持，国家、产业基地和企业的投资正在高速增长；另一方面，类似邵春林团队的回国必然带动整个产业技术水平的提升。
LED产业最诱人的前景也许还不是目前看到的应用。目前国际上普遍的看法是，光电子技术是21世纪的尖端科技。如果将21世纪具有代表意义的主导产业排序，第一是光电子产业，第二是信息通信产业，第三是健康和福利产业。
而LED正是光电子产业中最重要的光电子材料和组件，是整个光电子产业的基础。目前最活跃的光电子产业中，例如光通信向超大容量、高速率和全光网方向发展，超大容量DWDM的全光网络将成为主要的发展趋势；光显示向真彩色、高分辨率、高清晰度、大屏幕和平面化方向发展；光存储将更多地采用新技术和新材料，开发出新一代高密度、高速光存储技术和系统；光输出入产品向多功能、高速化、低成本方向发展；光器件的发展趋势是小型化、高可靠性、多功能、模块化和集成化；激光技术向全固化、超短波长、微加工和高可靠性等方向发展，激光技术与其它学科的融合以及应用领域范围不断扩大；光子计算与光信息处理产业、全光电子通信产业、光子集成器件产业、聚合物光纤光缆产业、聚合物光电器件产业和光子传感器产业等等，无不是以LED为代表的光电子材料和组件为基础。
  科学界预测，到2005年，光电子产业的产值将达到电子产业产值水平；到2010年，以光电子信息技术为主导的信息产业将形成5万亿美元的产业规模； 2010年至2015年，光电子产业可能会取代传统电子产业，成为21世纪最大的产业，并成为衡量一个国家经济发展和综合国力的重要标志。
其实在LED产业领域，也有类似微电子领域的摩尔定律。安捷伦的前任技术科学家Roland Haitz预测，LED的价格每十年将为原来的10分之一，性能则提高20倍，这个预测后来被业界称为Haitz定律。正是这个预测，给未来的LED产业带来了无限广阔的前景。
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