LED产业与发展2013年.

2020/1/10系列讲座-LEDLED照明基础江门职业技术学院唐幸儿（备份）2020/1/10一二LED产业链及发展应用现状四半导体绿色照明及其产业现状LED制造技术概况2020/1/10一半导体绿色照明及其产业现状1.半导体绿色照明与LED的概念2.LED产业背景及产业链3.国内外扶持LED产业的政策和现状固体（态）照明（SolidStateLighting）？照明技术：在可见光光谱范围(380nm—780nm)内作为阳光替代品的技术.能源问题越来越严重办法—开源、节流1.半导体绿色照明与LED的概念半导体（Semiconductor）绿色照明（GreenLighting）2020/1/10城市照明是现代化的重要标志之一。目前世界上的电能五分之一用于照明。2020/1/10照明要使用多少能源？•中国使用的电力约1.65万亿度/2002，1.91万亿度/2003，2.19万亿度/2004。其中照明用电约2.6千亿度。•2020年我国的电力需求为4.6万亿千瓦时，其中年照明用电量约占总发电量的15％，为6.9千亿度(8个三峡的总量）•三峡装机容量980万千瓦,一年不停机,可发电0.86千亿度。2020/1/10•LED仅使用传统照明1/10的电力•LED是目前照明灯具10倍以上的寿命(10年)•白光LED商品化Forbes,Sept.99:“(LEDs)...aninventionthatwillkilloffthelightbulb...”固态照明——照明技术的革命！中村修二LED发展历程1.1907碳化硅里观察到电致发光(黄光太暗)。20年代晚从锌硫化物与铜提炼的黄磷光(发光暗淡)2.50年代使用半导体砷化镓,发明第一个具有现代意义的LED(红外光)。3.60年代砷化镓上用磷化物,第一个红光问世.甚至产生橙色。4.70年代用金刚砂制造出黄光和绿光。5.80年代砷化镓磷化铝的使用使得第一代高亮度LED的诞生。6.90年代初铟铝磷化镓生产出橘红、橙、黄、和绿光LED。第一个有历史意义的蓝光也产生。90年代中出现了超高亮度蓝光铟氮化镓LED发光芯片，在其抹上荧光磷，然后荧光磷吸收来自芯片上的蓝光再转化成白光。发展阶段年份发展进程发光效率（lm/w）应用领域指示应用1962GaAsP红光LED（样品）0.1指示灯1965GaAsP红光LED0.11968GaAsP红、橙、黄光LED0.21970-1980GaAsP高效红、黄光、GaP绿、红光1指示灯、计算器、数字手表信号显示1980-1985AlGaAs橙黄、绿、红光LED5室外信号显示、条形码系统、光电传导系统1986-1992InGaAlP红、绿、橙红、橙黄、橙、黄色LED10室外显示屏、交通信号灯、汽车全彩应用普通照明1993-1994InGaN绿、蓝光LED，GaN蓝光LED15医疗设备、全彩大屏幕显示屏、小尺寸LCD背光源、手机背光照明、景观装饰照明、闪光灯、应急灯、警示灯、标志灯1997白光LED（蓝光芯片+YAG荧光粉）102000InGaAlPGaAs、InGaNSiC彩色LED302005InGaAlPGaAs、InGaNSiC彩色LED502007-2009功率级白光LED1002020/1/10LED（LightEmittingDiode）：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。主要材料：二元芯片(GaP)三元芯片(GaAsP)四元芯片(InGaAlP)蓝、绿芯片（InGaN）白光芯片(InGaN)+荧光粉（1）什么是LED2020/1/10（2）发光二极管的工作原理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。这两种半导体连接起来的时候，它们之间就会形成一个结区，叫“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（发射光子）。2020/1/10系列讲座-LED发光二极管是由半导体材料所制成的发光元件，元件具有两个电极，在两电极间加上顺向电压，通入极小的电流，经由电子空穴的结合可将剩余能量以光的形式激发释出，此即LED的基本发光原理,如图示：2020/1/10（3）.按光分类的LED一般亮度短波長紅外光高亮度長波長紅外光可見光不可見光LED波長380~780nm光波長850~1550nm850~950nm950~1550nm目前LED的发展以高亮度白光LED为主流2020/1/10（4）LED（芯片）灯的颜色二极管晶圆制造过程中所添加的金属元素不同,成分比例不同,发出的光波长不同。460nm发蓝光,520nm发绿光,570nm发黄光,630nm发红光。蓝光及绿光价格较高,每一颗蓝绿光的LED晶片都是在蓝宝石基片上制成。2020/1/10如何发出白光呢？LED只能发出蓝、绿、黄、红四种颜色的光。要发出白光需要用互补原理产生白光目前采用蓝光芯片激发黄色(YAGyttriumaluminumgarnet钇铝柘榴石)荧光粉来制造.专利被日本(日亚)绑住，白光价钱最高.色坐标2020/1/10（5）LED灯的寿命？LED灯的寿命在100000小时以上；环境温度高于80度会显著减低使用寿命；LED有正负极性分别,如果正负极接错点亮可能会造成LED灯泡烧毁；使用电压过高或是电流过大,LED会产生逆向电流造成二极体雪崩而烧毁。2020/1/10缺点：I.热影响较大J.具有衰减性K.易受静电损伤（6）LED的基本特点a.体积小b.寿命长c.驱动电压低d.耗电量低e.反应速率快f.耐震性好g.单色性佳h.无污染优点2020/1/10A.指示灯B.汽车光源C.交通信号灯D.显示看板E.背光源（7）LED的应用范围F.特殊光源G.普通灯饰H.激光唱机I.光通信K.农业、渔业……2.LED产业背景及产业链（1）LED产业背景芯片-封装-应用2020/1/10（2）LED的产业链上游：外延片生产中游：芯片制造、芯片封装下游：LED应用LED产业链LED产业链大致可分为五部分：原材料，LED上游产业，LED中游产业，LED下游产业，测试仪器和生产设备。1、原材料LED的原材料包括衬底材料砷化镓、氮化铝、磷化镓、磷砷化镓、铟镓铝磷、铟镓氮等。它们大部分是III—V族化合物半导体单晶，生产工艺比较成熟。原材料的纯度一般都要在6N以上2、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。3、LED中游产业是指LED器件封装产业。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。4、LED下游产业是指应用LED作为显示或照明器件后形成的产业。主要的应用产业有LED显示屏、LED交通信号灯、LED航标灯、LED景观灯饰、液晶背光源、LED车灯、LED特殊照明等。水立方景观照明2020/1/10外延工艺：衬底结构设计缓冲层生长N型层生长发光层生长P型层生长退火检测外延片芯片工艺：外延片设计、加工掩模版光刻离子刻蚀N型电极P型电极划片分检包装封装工艺：扩晶固晶烘烤焊线封胶前切脚排测后切脚测试包装2020/1/10常见几种芯片目前是以蓝光LED为主流，未来厂商要走向白光LED以及不可見光LED几个方面发展。高功率紫外光(InGaN)LED、高亮度蓝绿光(InGaN)、绿光LED、单一半导体型白光(InGaN)LED2020/1/10各種白色光源特性比較2020/1/1001020304050607080Time全彩特殊应用白色特种光源室外光源室内方向性室内普通光源冷白光源LED暖白光源LED~Year2007Mid.HB-LED&SSL主要应用示例及演进趋势2020/1/10發光效率(lm/W)20104060199619982000200220042006指示燈、信號燈、LED顯示器彩色手機之背光源照相手機輔助光源一般照明LCD背光源車外光源車內光源車用顯示器背光源特殊照明發光效率(lm/W)20104060發光效率(lm/W)發光效率(lm/W)2010406020104060199619982000200220042006指示燈、信號燈、LED顯示器彩色手機之背光源照相手機輔助光源一般照明LCD背光源車外光源車內光源車用顯示器背光源特殊照明199619982000200220042006指示燈、信號燈、LED顯示器彩色手機之背光源照相手機輔助光源一般照明LCD背光源車外光源車內光源車用顯示器背光源特殊照明指示燈、信號燈、LED顯示器彩色手機之背光源照相手機輔助光源一般照明LCD背光源車外光源車內光源車用顯示器背光源特殊照明指示燈、信號燈、LED顯示器彩色手機之背光源照相手機輔助光源一般照明LCD背光源車外光源車內光源車用顯示器背光源特殊照明指示燈、信號燈、LED顯示器指示燈、信號燈、LED顯示器彩色手機之背光源彩色手機之背光源照相手機輔助光源照相手機輔助光源一般照明一般照明LCD背光源LCD背光源車外光源車外光源車內光源車內光源車用顯示器背光源車用顯示器背光源特殊照明特殊照明白光应用发展趋势2020/1/10LED及SSL半导体照明全球知名企业CREE&COTCO华刚2020/1/10三(4)LED产品应用图例建筑景观装饰显示屏背光源交通信号指示汽车照明等2020/1/10功率型LED制造的上海通用别克君威概念车灯，跑车试验LED车灯在汽车上的广泛使用2020/1/10LED景观照明与显示2020/1/102020/1/10白色LED照明灯地砖灯礼品灯手电筒2020/1/102020/1/10太阳能LED庭院景观LV饭店日本企业公司2020/1/10道路安全警示太阳能交通信号太阳能LED路灯2020/1/10LED灯条2020/1/103.国内外扶持LED产业的政策和现状2020/1/10(1)、各国和地区政府计划日本“21世纪光计划”美国“国家半导体照明研究计划”估计10年后相关产业将达500亿美元欧盟“彩虹计划”韩国“GaN半导体开发计划”我国台湾地区“次世代照明光源开发计划”2003年6月启动“国家半导体照明工程”：科技部、信息产业部等8个部门和16家地方政府参与；15家研究机构和50多家企业。2020/1/10系列讲座-LEDLED产业是世界未来20年内最具有发展前景的朝阳产业。2009世界总产值约为540亿美元，2010年超过700亿美元。中国LED产业总值大约占世界的33%。2010年1260亿。台湾的LED产产值2009就接近90亿美元。中国政府把发展LED绿色光源产业作为国家重大发展战略。广东省（广东2010年853亿,67.7%)也把半导体LED绿色照明产业作为政府十二五规划的重要内容，并在政策、资金、项目等多方面将给与大力扶持。（2）、国内外LED产业现状2020/1/10世界LED产业分布2020/1/10世界主要LED企业2020/1/10国家的几个主要LED产业基地2020/1/10中国大陆的LED重点企业2020/1/102020/1/10系列讲座-LED（3）、江门市周边城市LED发展状况中山市：2009年全市LED及相关配套产业实现产值65亿元，增速达30%.封装企业规模继续保持较快增长，照明产品及应用取得较大进展，并拥有了较强的市场优势，产业规模仅次于深圳居全省第二。佛山市：是国内重要的传统照明光源生产与研发基地，2009年产值超100亿元，拥有庞大的照明产业集群，目前相关上中下游企业超过400家，电光源产业的高新技术企业达45家，占全市高新企业总数的9.5%;深圳市：2009年LED产业产值突破200亿元，同比增长超过30%2020/1/10（4）