四元系algainp发红、橙、黄色的led和gan基发蓝、绿、紫、紫外光的led以及由蓝(或紫、紫外) 芯片加荧光粉或由多芯片组合而成的白光led,这两类高亮度led近年来国内发展非常迅速,增长率均超过50%。根据中国光学光电子行业协会光电器件分会的统计和分析,2005年全国具有一定规模的led生产和研究单位约400家(不含外商投资企业),小规模封装企业和应用产品开发企业,已超过1000家。从led的原材料、外延、芯片、封装、应用及相关配套件、设备仪表等,已形成较完善的led产业链。
外延芯片发展迅速
led的核心技术是外延、芯片制造技术,特别是高亮度led和功率led的核心技术。四元系algain p发红、橙、黄色led和gan基绿、蓝、紫和紫外led,近几年发展非常迅速,有关政府部门及相关大学、研究所、企业均高度重视,投入大量资金、人力加以研究、开发和产业化,主要研究机构有北大、清华、南昌大学、中科院半导体所、物理所、中电13所、华南师大、北京工大、深圳大学、山东大学、南京大学等,在技术上主要解决硅衬底上生长gan外延层、gan基蓝光波长漂移、p区欧姆接触,采用ito透明电极,激光剥离al2o3衬底,提高内量子效率和出光效率,提高抗光衰能力和功率芯片的散热水平等等,已研发1w的功率led芯片也可产业化,其发光效率为30lm/w~40lm /w,最高可达47.5lm/w,单个器件发射功率为150mw,最高可达189mw。南昌大学近年来开展在硅衬底上生长gan外延材料,该研究成果取得突破性进展,最近通过国家“863”项目验收,并获多项有自主产权的国际发明专利。
国内led外延芯片的主要企业有:厦门三安、大连路美、深圳方大、上海蓝光、上海蓝宝、山东华光、江西联创、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、杭州士蓝明芯、扬州华夏集成、甘肃新天电公司等。
这些企业近年来在研发和工艺技术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,提高抗光衰和可靠性等方面做了大量工作,取得较好成果,保障了led芯片的批量生产。2005年已生产led芯片约180亿只,其中高亮度芯片达60多亿只,蓝光芯片20多亿只。
封装企业规模小数量多
国内led封装企业的特点是规模小、数量多,据初步统计和估算,全国led有一定规模的企业约200家,有人估计包含小的封装企业超过1000家。其封装led器件能力达300亿只/年,若包含外商投资企业,其封装能力超过500亿只/年,其中出口量超过100亿只。
主要封装企业有厦门华联、佛山国星、江苏稳润、惠州华岗、深圳光量子、宁波和谱、江西联创、天津天星、廊坊鑫谷、深圳瑞丰、深圳雷曼、珠海力丰等。
这些企业均有一定的产品研发力量,较好的封装设备,产品产量较大,质量较好。国内led封装企业可封装各种led产品,如各种外形尺寸的led显示器件,包含单管、复合管、像素管、数码显示器、背光源、smd-led、微型led、矩阵显示器、专用显示器、白光led、功率led和大功率led模块等。
近几年发展起来的白光led和功率led封装技术,不少有实力的封装企业均投入力量进行研究开发,如中电 13所、厦门华联、佛山国星、深圳光量子、惠州华岗等,并逐步解决了相关技术问题,如提高封装出光效率,提高衬底散热性能,减少热阻,白光led出光均匀性、一致性、色温、显色性、抗光衰能力、可靠性和相关的白光测试问题等。目前封装的功率为1w的白光led,其光效率达40lm/w~50lm/w,热阻为10℃/w。
国内led封装材料及配件的配套能力也较强。除个别材料外,绝大部分材料均为国内提供,主要有金丝、硅铝丝、环氧树脂、有机胶、银胶、导电胶、支架、条带以及塑封料、封装模具和工夹具等,已形成一定规模的产业链。
这里有必要介绍一下白光led封装用荧光粉,国内研发和生产企业有十几家。研究单位北京有色院、中山大学化学系、中科院化学所、长春物理所等单位,这些单位近年来开展研究提高黄色荧光粉的光激发效率、抗光衰性能等,取得很好的成果,同时开发出红色荧光粉和紫外光激发三基色荧光粉,对推动国内白光led发展起积极作用。
应用逐步进入照明领域
由于led不但具有三大优点,还具有体积小、驱动电压低、彩色可调、聚光性能好等优点,随着led发光强度的不断提高,其应用范围也不断扩大,并逐步进入照明领域,因而介入高亮度及白光led应用产品开发和生产的单位也愈来愈多,很多原来生产照明产品的企业也纷纷进入。据了解,目前已超过200家,主要集中在光色照明、特种照明和汽车灯的应用开发。国内led产品除了大量用于各种电器及装置、仪器仪表、设备的显示外,主要集中在大、中、小led显示屏以及室内外广告牌、体育场记分牌、信息显示屏等,还有交通信号灯和光色照明和特种照明等。
有人估计,上述三项应用产品的产值约为每年60亿元~80亿元,而且发展非常迅速。另外在应用方面,目前还有两个主要领域,一是背光源,主要瞄准手机、pda、mp3、mp4和大尺寸显示器及彩电显示屏背光的开发应用。另一项是汽车灯,主要有前后灯、转向灯、侧灯、刹车灯及汽车内部照明灯和仪表盘显示等。
led应用产品,特别是光色照明和特种照明的主要配套件,如驱动电路、支架、灯具、灯管、接插件、塑料件和金属件等,国内的配套能力是很强的。这里着重提一下led应用产品的关键配套led驱动集成电路,目前已有中电18 所、上海贝岭、厦门联创、南京微盟和大连杰码等十几个单位正在开发生产,其产品可针对led不同功率和不同连接方式进行恒压、恒流驱动,特别是可直接驱动功率led的驱动电路已经批量生产,这将大大推动led应用的发展。
专利及标准进展顺利
国内led技术专利近几年来申请专利数增长很快,据统计至2005年底国内有关led专利达1000项左右,其中大部分是实用型专利,发明专利较少。有小部分具有知识产权的原创性专利在国外申请登记。国内有关led的专利项目数比国外,特别是日本和美国相差很大。
有关高亮度led及半导体照明技术标准工作,近几年经多次研讨达成共识,在信息产业部主管部门主持下,于 2005年11月16日成立“半导体照明技术标准工作组”,由45个单位成员组成,并制定标准化的工作计划。首先是制定led的一些基础标准,如半导体标准体系、名词术语、定义、测试方式和可靠性的标准,对已成熟的led器件产品也着手制定相关标准,并对某些标准可开展研究,提出推荐性意见。其他一些led应用产品的标准,如led显示屏、交通信号灯和矿灯等产品标准,分别由主管部门信息产业部等部委主持制定。另外于2006年5月在我国台湾举办海峡两岸信息标准论坛,信息产业部组织6个专题中有半导体照明标准专项论坛,并与我国台湾同行达成共识,双方共同制定某些led标准。中国光学光电子行业协会光电器件分会秘书长彭万华
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