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市场光源企业2010全球LED照明市场现状及策略总结

  一、 LED发展历史介绍


  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。


  二十年代晚期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。二十世纪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。据说在早期的试验中,LED 需要放置在液化氮里,更需要进一步的操作与突破以便能高效率的在室温下工作。


  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年代末,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。


  到70 年代中期,磷化镓被使用作为发光光源,随后就发出灰白绿光。LED 采用双层磷化镓蕊片(一个红色另一个是绿色)能够发出黄色光。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,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.第一个有历史意义的蓝光LED 也出现在90 年代早期,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,随即又制造出能产生高强度的绿光和蓝光铟氮镓Led.超亮度蓝光蕊片是白光LED 的核心,在这个发光蕊片上抹上荧光磷,然后荧光磷通过吸收来自蕊片上的蓝色光源再转化为白光。就是利用这种技术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。随着人类在LED超亮度的领域的技术进步,LED在消费电子的运用也越来越广泛。


  二、 LED的分类及特点


  a)常见LED的分类


  A、按发光管发光颜色分成红色、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。散射型发光二极管不适合做指示灯用。


  B、按发光管出光面特征分为圆灯、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φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。


  C、从发光强度角分布图来分有三类:


  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°~20°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。


  标准型。通常作指示灯用,其半值角为20°~45°


  散射型。这是视角较大的指示灯,半值角为45°~90°或更大,散射剂的量较大。


  D、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。


  E、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。


  F、按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED(发光强度小于10mcd);超高亮度的LED(发光强度大于100mcd);把发光强度在10~100mcd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)。


  b) LED的特点


  发光二极管(LED)作为第三代半导体照明光源。这种产品具有很多梦幻般优点:


  1) 光效率高:光谱几乎全部集中于可见光频率,效率可以达到50%以上。而光效差不多的白炽灯可见光效率仅为10%-20%.


  2) 光线质量高:由于光谱中没有紫外线和红外线,故没有热量,没有辐射,属于典型的绿色照明光源。


  3) 能耗小:单体功率一般在0.05-1w,通过集群方式可以量体裁衣地满足不同的需要,浪费很少。以其作为光源,在同样亮度下耗电量仅为普通白炽灯的1/8-10.


  4) 寿命长:光通量衰减到70%的标准寿命是10万小时。一个半导体灯正常情况下可以使用50年,即使长命百岁的人,一生最多也就用2只灯。


  5) 可靠耐用:没有钨丝、玻壳等容易损坏的部件,非正常报废率很小,维护费用极为低廉。


  6) 应用灵活:体积小,可以平面封装,易开发成轻薄短小的产品,做成点、线、面各种形式的具体应用产品。


  7) 安全:单位工作电压大致在1.5-5v之间。


  8) 绿色环保:废弃物可回收,没有污染,不像荧光灯一样含有汞成分。


  9) 响应时间短:适应频繁开关以及高频运作的场合。


  三、LED产业链分析


  a) LED产业链情况


  LED元件按照其制作过程分为上游单晶片与磊晶片制作,中游晶粒制作(将单晶片经过光刻、腐蚀等程序切割出LED晶粒),下游则通过封装制成LED成品,详见下图:

  b) 国际市场产业链分布情况分析


  位于产业链中、上游的芯片制作及晶圆材料的制作由于技术难度较高,且西方对中国的技术封锁,该领域的为美国、欧洲(主要是德国)及日本的企业所垄断,有少数台湾企业具备这个领域的核心技术,有竞争力的本土企业较少,特别是在大功率LED方面,几乎没有本土企业。


  我国LED封装企业总体上以民营企业为主,从业人员年轻化,文化程度参差不齐,企业增长较快,对外来产品、技术的模仿能力极强。企业注重短期效益,忽视品牌建设,缺乏长期的战略规划。


  位于下游的LED封装企业, 60%分布在中国大陆地区,且臣不断上市的趋势,所以,中国大陆地区是名符其实的世界LED封装基地。


  c) 我国LED产业投资态势分析


  LED行业具有比较长的产业链(包括上游、中游、下游及应用产品),每一领域的技术特征和资本特征差异很大,从上游到中游再到下游,行业进入门槛逐步降低。上游外延片具有典型的“双高”(高技术、高资本)特点,中游芯片技术含量高、资本相对密集,下游封装在技术含量和资本投入上要低一些,而应用产品的技术含量和资本投入最低。仅从投资规模看,LED产业链各环节的情况大致如下:

  LED产业链的不同特点吸引了不同的投资对象。从我国国内来看,上游和中游的外延/芯片领域受到资本实力强大的企业的关注,这些企业有上市公司(如江西联创、长电科技等),也有资本雄厚的民营企业(如深圳世纪晶源、厦门三安、大连路美等),目的是通过上游和中游高端切入,力争在LED领域占据主导地位;但该领域投资额度大,专业技术人才比较匮乏,投资风险比较大,已投资企业的回报率还不高。下游封装领域近期也受到投资者的高度关注,相对于外延芯片“双高”的特点,投资封装领域不但可以降低技术风险,且投资规模适中,更加接近于应用市场而降低市场风险,故受到投资者的青睐,尤其是对功率型封装更加充满期望。应用产品的市场准入门槛最低,是直接面对终端市场的领域,技术风险小、投资额低而且回收快,是小额资本进入LED行业的首选,如圣诞灯、草坪灯、手电筒、指示灯、信号灯等产品,这类企业在深圳、广州、厦门、宁波等地已经形成了产业集聚;但因该领域进入门槛低,市场竞争日益激烈,定单对企业的生存与发展致关重要,多数厂商采取低价竞争策略,产品品质缺乏基本保证。


  四、LED的应用领域市场分析


  随着LED发光效率不断提升,LED在应用上呈现多层次的变化(见图2),从传统应用到手机、汽车,预估在06年开始将应用在行动设备、汽车产业、LCD面板及一般照明四部份,发展趋势如下图:

  a) LED显示屏市场分析


  LED显示屏是LED主要应用市场,2006年,中国LED显示屏市场需求额为40.5亿元,比2005年增长25.1%.美国市场研究公司Communications Industry Researchers(CIR)预测,5年内全球LED显示屏市场将从2004年的32亿美元,增长至2008年的56亿美元。


  目前LED显示屏已经广泛应用到车站、银行、证券、医院。在LED需求量上,LED显示屏仅次于LED指示灯名列第二,占到LED整体销量的23.1%.由于用于显示屏的LED在亮度和寿命上的要求高于LED指示灯,平均价格在指示灯LED之上,这就导致显示屏用LED市场规模达到32.4亿元,超过指示灯位居榜首成为LED的主要应用市场。凭借着独特优势,LED显示屏广泛应用在体育场馆、市政广场、演唱会、车站、机场等场所。


  b) LED背光源市场分析


  LED早已应用在以手机为主的小尺寸液晶面板背光市场中,手机产量的持续增长带动了背光源市场的快速发展。特别是2003年彩屏手机的出现更是推动白光LED市场的快速发展。


  2007年起,笔记本电脑屏、液晶(LCD)显示器、液晶电视采用LED背光源逐渐普及,这将成为全球LED产业新的发展动力。


  c) LED汽车车灯市场分析


  LED灯响应时间仅为20ms,这也是其与传统钨灯(响应时间25ms)相比的另一大优势。这种快速的响应时间使其入选刹车指示灯的最佳产品,在遇到事故需刹车时,它能够给驾驶员提供更多的反应时间,这相当于使时速60英里的汽车少行驶24英尺的距离。


  大量数据显示车用LED会有一个光明的前景。根据法兰克福车展的观察报告及LED和汽车制造商的调查报告,Fox预计,到2013年外部应用类LED销售额会与内部应用类持平,车用LED市场总值将超过12亿美元。Volkswagen和DaimlerChrysler也已加入该行业。


  车用LED应用增多的一个最大因素就是欧洲昼行灯的普及,昼行灯已经席卷加拿大、芬兰、瑞典和美国,成为一股风潮。据报道,昼行灯能显着降低交通事故的发生。


  面对昼行灯日益增加之势,欧洲各国正积极制定标准。而LED即是昼行灯的最佳选择,预计将占有1亿美元的市场份额,这与尾灯应用领域收入持平。LED作为汽车车灯主要得益于低功耗、长寿命和相应速度快的特点。LED将逐步实现从汽车内部、后部到前部的转移,最终占据整个汽车车灯市场。凭借着汽车的巨大产能,LED车灯市场面临着巨大的发展潜力。


  2005年中国LED汽车应用市场规模为0.29亿元,其中汽车车灯市场规模为0.21亿元。从整个LED应用市场看,汽车应用市场还处于起步导入期,但随着中国汽车市场的蓬勃发展,LED在该领域的广泛应用是可期的。


  d) LED室内灯饰及交通灯市场分析


  室内装饰灯市场是LED的另一新兴市场。通过电流的控制,LED可以实现几百种甚至上千种颜色的变化。在现阶段讲究个性化的时代中,LED颜色多样化有助于LED装饰灯市场的发展。LED已经开始做成小型装饰灯,装饰幕墙应用在酒店、居室中。2005年室内装饰灯市场规模达到1.58亿元。随着白光LED及大功率LED技术的日益成熟,LED在灯饰市场的应用前景将更加广阔。


  经过多年的替换工作,全国主要城市由传统交通灯替换为LED交通灯的工作已经接近尾声。LED交通灯市场在经历了多年的高速成长期后,2005年市场规模达到15.2亿元。二、三级城市的交通灯建设及替换工作使了LED在交通灯市场的持续增长成为可能。预计2008年LED在交通灯市场的规模将达到近30亿元。


  e) LED景观照明市场分析


  景观照明市场主要以街道、广场等公共场所装饰照明为主,推动力量主要来自于政府。受到2008年北京奥运会和2010年上海世博会的影响,北京、上海等举办地加快了景观照明的步伐,由于LED功耗低,在用电量巨大的景观照明市场中具有很强的市场竞争力。目前,LED已经越来越多地应用到景观照明市场中。2005年中国景观照明市场规模超过7亿元,在上述两个主要活动的带动下,景观照明市场会在2007年达到72%的高增长率。


  此外,奥运会和世博会的主要作用远远不再于自身带动景观照明市场的成长,更重要的是其榜样作用。为了迎接奥运会和世博会的召开,北京、青岛、上海等地将建成一批LED景观照明工程,这些工程在装饰街道的同时还将起到示范作用。其他城市在看到LED在景观照明中的出色表现会减少对于LED景观照明的使用顾虑,加快使用LED在景观照明中的应用。LED将会从一级城市快速向二级、三级城市扩展。


  f) 通用照明市场分析


  LED作为一种新型的照明技术,其应用前景举世瞩目,尤其是高亮度LED更被誉为21世纪最有价值的光源,必将引起照明领域一场新的革命。自从白光LED出现,无论是发光原理还是功能等方面都具有其它传统光源无法匹敌的优势,因此,LED照明已成为21世纪居室照明领域的一种趋势,LED将取代传统白炽灯和日光灯,传统照明灯具已面临严峻挑战。


  对于进入通用照明市场而言,功率白光LED除面临着诸如发光效率低、散热不好、成本过高等问题外,还将面临到光学、机构与电控等的整合以及LED照明产品通用标准的制订。但这些问题,已得到逐步解决,这为LED进入通用照明市场奠定了基础,赛迪顾问预计LED进入通用照明市场已成必然之势。


  我国已成为世界第一大照明电器生产国和出口国,2006年中国照明行业产值约1600亿元。全国现有照明电器生产企业6000家,灯饰、灯具生产企业约4000家,预计未来5年内约有30%的企业将涉足LED照明产品的生产,这必将导致LED需求量的大幅提升。


  g) 产品应用分布


  产品应用分布主要在以下三类:


  第一类:信号指示应用:所有电子设备的功能指示灯,交通指示灯等


  第二类:显示应用:指示牌、广告牌、大屏幕显示、背光显示等;


  第三类:照明应用:便携灯具、汽车用灯、景观灯饰、路灯照明、特殊照明、普通照明


  应用市场分布见下表:(单位:百万美元)

  五、我国LED市场分析:


  a) 发展情况:


  自20世纪60年代末,中科院长春物理所研发成功GaAsP红光LED至今近40年来,中国LED的发展已具有相当的规模,至2006年,全国约有LED各类企业4000多家,从业人员超过100万,其中从事LED生产的企业600多家,且主要集中在下游封装行业,LED器件年产量500亿只/以上(LED应用的成品产量与规模无法统计)年市场规模约400亿元。

  b) 市场范围:


  近年来中国制造业规模与水平得到很大提升,中国已成为世界工厂。中国制造的各种产品分布在世界的各个角落。LED产品之芯片、封装、模块在国内流通,经组装成各种成品后销往世界各地。按地域划分LED的市场主要集中在经济发达的珠三角及长三角地区,市场占据全国应用市场的95%以上。


  六、LED制造装备(封装设备)发展现状分析


  a) 上、中游的外延生产及芯片制造设备行业:


  全球有近200家公司和300多所大学以及研究机构从事氮化镓基LED的材料生长、器件制作工艺和相关装备制造的研究和开发工作,居于领先水平的公司主要有日本的Nichia、ToyotaGosei、索尼、三洋、美国的CreeLumileds,欧洲的Osram、菲利普、中国台湾的芯片厂家主要有国联、晶元、光磊、广镓、灿元、连威等,由于核心技术为欧美等发达国家所掌握,国内厂商尚处在研究阶段,尚未形成规模生产,其中中电科技集团公司第四十五研究所、第四十八研究所、第二研究所3个研究所在该领域已取得一些成就;

  b) 下游封装设备行业:


  下游封装设备行业,全球有近50家公司,居于领先地位的有:瑞士的ESEC,美国的K&S,日本的SHINKAWA、日本的RENESAS、德国的西门子(F&K)香港的ASM.国内从事下游封装设备制造的有约30家,从技术实力来及规模来说以大族光电、翠涛自动化、大赢数控实力最强,大族2006年才进入该行业,产品仅限于固晶机、分光机,需财力较强但技术能力一般;翠涛自动化,仅固晶机、焊线机两条产品线,其中在焊线机产品线在市场上有较好的口碑;大赢数控产品线较全面,几乎涵盖了LED封装所需设备的全线产品线,主要有:固晶机、焊线机、喷胶机、分光机、灌胶机、一切机,其中在分光机、灌胶机有较强的实力。


  c) 总体情况:


  A、国外LED封装设备因价格过高,国内LED制造企业难以接受,所以国外设备在大陆地区的市场占有率并不高。


  B、国内设备厂商除大族光电、翠涛自动化、大赢数控规模稍大之外,其它设备厂商的规模都较小(平均人数不足100人),且融资能力较差,这已成为其发展壮大的主要瓶颈,谁能突破这个瓶颈谁就能在竞争中占据优势;


  C、国内厂商技术能力普遍较低,由于该行业刚刚起步,国内厂商技术积累较薄弱,所以技术能力普遍较弱,且国内厂商大都急功近利,真正培养自己技术人员的企业较少,导致该行业技术层次普遍较低;


  D、国内LED设备行业尚处在行业生命周期的快速发展,竞争态势不明了,具有较强技术及经济实力的领导厂商尚未形成,此时正是投资该行业的最佳时期;


  七、行业机遇与挑战简析


  A、LED设备行业的机遇


  1) LED的诸多优势决定了其广阔的发展情景


  LED具有省电、寿命长、耐震动、响应速度快、散热低等特点,LED正取代传统光源,被广泛应用于指示灯、信号灯、显示屏、景观照明等领域,在我们的日常生活中的家用电器、电话机、仪表板照明、汽车防雾灯、交通信号灯等设备中随处可见。


  近几年来,LED制造工艺和相关新材料的开发和应用不断进步,各种颜色的高亮度LED取得了突破性进展,其发光效率提高了近1000倍,色度方面已实现了可见光波段的所有颜色,其中最重要的是超高亮度白光LED的出现,使LED应用领域跨越至高效率照明光源市场成为可能。业界专家指出:高亮度LED是继爱迪生发明白炽灯泡后最伟大的发明之一。更有人认为:利用火光摆脱日光照明束缚是人类光源的第一次革命,爱迪生发明的电灯泡是光源的第二次革命,而LED光源将会成为人类光源的第三次革命。


  LED照明产品以其固有的优越性吸引着全世界的目光。LED电子节能灯以其高光效、高显色、节电能、长寿命的优异性能被誉为民用第三代新光源、绿色环保产品,代表二十一世纪照明光源的发展方向。在我国,照明用电量约占全社会总用电量的12%,如果把现有普通白炽灯全部换成节能灯,全国一年可节电600多亿度,相当于三峡电站的年发电量。


  2) 政府的大力扶持必将有利于LED产业链的飞速发展


  我国LED产业起步于1970年代,上世纪90年代后期高亮度LED产业得到迅速发展。2003年科技部启动国家半导体照明工程,同时推动国家半导体照明产业化基地的建设,共建成大连光产业园、上海张江高科技园、南昌联创光电科技园、厦门开元科技园、北京亦庄经济技术开发区和深圳光明高新区六个产业基地。


  据深圳LED照明产业促进会的资料显示,深圳LED照明产业近年来发展迅猛,截至去年底,深圳已有700多家LED照明相关企业,覆盖了从衬底到外延片、芯片、封装等环节,初步形成一个完整的LED产业链,产值占去了全国产业的半壁江山,出口方面则为全国出口总额的三分之二左右。


  市科技信息局有关负责人透露,为促进LED照明产业快速有序发展,深圳将对此产业进行细分,培育和扶持一批自主创新能力强、技术先进、主业突出的LED行业骨干企业,带动深圳LED照明产业链整体水平提升。目前,设在光明高新区内的国家LED照明工程产业化基地正在积极建设中,该位负责人表示,在此基地内政府将投资4亿元建设配备LED照明产业基本生产环境条件和配套技术的规范化厂房和办公设施,即企业加速器,为高速成长的中小LED企业提供充足的发展空间和深层次的专业化服务。


  据介绍,为提高深圳LED照明产业的研发和创新能力,政府将加大科技研发资金的扶持力度。初步制定的扶持政策表明,市科技研发资金每年将安排不少于2000万扶持LED照明企业的发展,实施一批重大产业化项目和技术攻关项目,形成具有自主知识产权的LED照明核心技术、专利和标准。此外,市政府政策性抵押担保机构将适当放宽贷款额度与抵押物的价值比例,探索利用再担保资金解决此行业的相关企业贷款问题,并鼓励LED企业参加自主创新企业成长路线图计划,支持LED照明企业在资本市场融资等等。


  3) LED设备供应商面临前所未有的历史机遇


  目前,国内从事LED下游封装生产的企业众多,除本土LED封装厂外,已有不少跨国企业在国内设立封装厂。本土LED生产企业除供应国内需求外,还不断把产品出口到国外市场。而近年来,受到成本压力的影响,国际上一些知名的LED企业也逐步把生产基地移到了中国,随着国际LED生产大厂不断把生产基地转移至国内,加之国内众多的LED本土企业,中国正在成为全球LED主要生产基地。


  据统计2005年中国LED市场容量更是突破百亿元大关,达到114.9亿元;2006年LED的产值将达到140亿元,据专家预测,由于白光LED技术的日益成熟,在通用照明市场的带领下,预计2008年LED应用是在市场规模将达到540亿元,到2010年国内LED产业的规模将超过1000亿元。


  众多的LED封装企业及其庞大的生产规模,给LED生产设备的制造厂商提供了前所未有的发展机遇。

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