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中国半导体照明技术产业发展历程及未来展望

2016-03-02 14:05
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  全世界最早的用于商业的发光二极管于1965年诞生,制作材料为锗材料,发红外光,售价为45美元。很快又有了GaAsP材料制作的LED。1968年LED技术取得突破性发展,该技术是利用氮掺杂工艺是GaAsP器件效率提升10倍,从0.1流明/瓦到1流明/瓦,而且光的颜色种类增多,有红光、橙光、黄色光,此后又有了绿色光。80年代初AlGAS LED诞生是重大技术突破,发光效率为10流明/瓦,再次提升10倍,可用于室外信息显示发布及汽车中央高位刹车灯设备。1990年AlInGaP技术,相比GaAsP器件性能高出10倍。现在使用的效率最高的LED的制作材料是透明衬底AlInGaP材料。跨世纪的前后各十年时间,各种技术的迅速发展,如材料技术、芯片尺寸等技术飞速发展使得LED技术提升约30倍。日本人中村修二在1994年研发出蓝色发光二极管,让人们看到白色LED的曙光,并迅速掀起了对GaN基LED研究开发热潮。蓝光LED加大了大屏幕显示应用。90年代后期,在单枚LED上通过蓝光激发荧光粉,生成白光,制造出第一只白光LED。近年来白光LED发光效率达到30流明/瓦,研究上已经达到60流明/瓦,走向荧光灯时代。

  当前全球LED产业处于飞速发展阶段,我国半导体照明产业进入自主创新发展时期,今年以来,半导体照明市场呈现高速增长态势。加之国家对节能环保政策推动,技术进步使得价格降低,市场需求连年上升,驱动半导体照明产业蓬勃发展。尤其对拥有核心技术、研发实力及品牌竞争力的企业来说,发展的同时更是取得了市场竞争的绝对优势。对于我国LED产业来说,企业如何弥补产业不足,发挥自己的优势,是我国半导体产业未来的关键所在,还需在研发人才培养、积累技术加大投入,突破关键技术完善专利布局,提升产业竞争力,推动半导体照明产业技术发展。

  2015年我国半导体照明产业整体产值达4245亿元人民币,相比2014年增长21%,而在过去的10年中,年均超过30%,尽管处于放缓状态,然总体来说还是持续上升。

  我国半导体照明关键技术与国际水平正在不断减小,2015年功率型白光LED光效实现150流明/瓦产业化生产。具有我国自主知识产权的功率型硅基LED芯片产业化光效超过140流明/瓦,GaN同质衬底白光LED技术进展显著,采用GaN/Al2O3复合衬底同质外延技术制备的高亮度LED光效超过130 lm/W;深紫外LED发光波长293nm,在20mA电流下输出功率达到4.8mW;此外,OLED器件制备技术接近国际先进水平,在1000cd/m2亮度下,效率为99lm/W,显色指数为85,寿命超过10000小时。去年LED照明产业由替代应用向按需照明及超越照明迈进,无线调光调色系统和LED智能可变色温灯具实现可变情景照明光环境应用。LED城市道路照明智能信息管理系统可实现无级调光、分控、时空、光控、故障报警等智能控制功能。

  LED产业链中,从事低端产品制造的小企业生存较为困难。而发展好的企业表现出越来越强的态势,从而形成两极分化,中下游应用企业竞争激烈,破产企业多,封装上市企业,近三年平均利润从15%降至9%。2015年,LED上市企业整体利润下滑,24家LED上市企业销售利润为11.8%,叫去年下降0.4%。2015整体市场环境不利,价格竞争白热化,企业盈利均下滑。

  随着技术进步推动市场需求增加,2015年我国半导体照明产业发展总体呈现中高速增长,2016年LED照明产业将由替代向按需照明和超越照明迈进。在国家“十三五”、《中国制造2025》及“互联网+”等政策引导下,我国半导体照明产业2016年将朝智能化、信息化、品质化、标准化方向发展,进一步与纳米、量子点、石墨烯等新材料融合,引领整个半导体产业加速发展。

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