中国LED照明产业_十二五_发展探析

关注FOCUS新材料产业NO.120111中国LED照明产业“十二五”发展探析一、中国LED照明产业“十二五”发展背景分析1.传统低能效光源的继续淘汰，将加速节能照明产品市场的需求半导体照明是采用发光二极管(LightEmittingDiode，LED)作为光源的照明方式。据国际权威机构预测，21世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。尽管LED的发展历史已经有几十年，但应用在通用照明领域还是新技术。与此同时，LED的优点也显而易见。在同等照明亮度状况下，LED灯比普通灯平均节电40%～50%以上，安装使用后3～5年内几乎不产生任何维护费用；LED灯不含普通节能灯所含的汞、铅等有害物质以及有害气体；LED灯的平均使用寿命可达5万～10万h，是普通灯具的3～5倍。目前，照明消耗约占整个电力消耗的20%，大大降低通用照明用电是■ 本刊记者/罗贞礼节省能源的重要途径，LED正以其固有的优越性吸引着全世界的目光。由于各国对环境和节能的共识，“十二五”期间，国际上加快淘汰低效照明产品的呼声越来越高，一些发达国家纷纷宣布白炽灯淘汰计划。欧盟已决定到2012年12月31日淘汰所有的白炽灯，用绿色环保的节能灯取而代之。美国、日本、加拿大等国将会在2014年前后淘汰白炽灯。中国政府也明确表示将会在10年内完成白炽灯的淘汰。美国、日本等国家和中国台湾对LED效益进行了预测，美国将有55%的白炽灯及55%的日光灯被LED灯取代，每年节省350亿美元电费，减少7.55亿t二氧化碳排放量。日本100%白炽灯换成LED灯，可减少1～2座核电厂发电量，每年节省10亿L以上的原油消耗。中国台湾将有25%白炽灯及100%的日光灯被白光LED取代，每年节电110亿kWh。日本早在1998年就编制“21世纪计划”，针对新世纪照明用LED光源进行实用性研究。随着LED技术的迅猛发展，其发光效率的逐步提高，LED的应用市场也将更加广泛，特别在全球能源短缺日益严峻的背景下，LED在照明市场的应用前景更受瞩目，甚至被业界认为在未来10年照明领域最大的市场，LED灯也将是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的最大潜力商品。2.我国LED产业发展虽然较快，但仍将面临巨大的技术产业链升级压力中国LED产业起步于20世纪70年代，经过30多年的发展，政府先后制定并启动了“863”计划、绿色照明工程、半导体照明工程、“十城万盏”半导体照明应用示范工程等，大力扶持LED产业发展，已初步形成了包括LED外延片生关注FOCUSAdvancedMaterialsIndustry2产、LED芯片制备、LED器件封装以及LED产品应用在内的较为完整的产业链，并在下游集成应用方面具有一定优势。近几年来，中国LED产业发展速度比国际的发展速度快很多，尤其在高亮度LED芯片领域。中国LED应用产品的开拓广度之大、应用范围之宽也是国际上少有的，据不完全统计，2010年中国整个LED产业的产值将超过1500亿元。在“国家半导体照明工程”的推动下，国内已经形成了上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州、石家庄等多个国家级半导体照明工程产业化基地，长三角、珠三角、闽三角以及北方地区则成为中国LED产业发展的聚集地。从总体上看，中国LED产业发展较快，在LED应用产品方面已成为世界最大的生产和出口国，LED产业正在形成。但从全球来看，LED产业形成了以美国、亚洲、欧洲3大区域为主导的三足鼎立的产业分布与竞争格局，少数LED企业掌握了该技术产业链的核心，外延、芯片的产量占全世界的70%以上，高性能芯片产量占全世界的90%以上（表1）。相比之下，虽然统计显示我国LED生产企业超过3000家，但其中70%集中于下游产业，且技术表1世界主要LED厂商及其技术优势序号公司名称主要内容技术优势1日本日亚化学工业株式会社（Nichia）GaN（氮化镓）基高端蓝、绿、紫及紫外LED外延芯片及白光技术，产量大第一只商品化的GaN基蓝光LED/LD；拥有目前最好的荧光粉技术，蓝光激发黄色荧光粉技术专利，蓝宝石衬底外延生长技术。Nichia与多家企业签署了各种形式的交叉许可协议。其中，2009年2月2日与首尔半导体签署的交叉许可协议最为引人关注，这标志着两家公司将正式停止耗时4年在美国、德国、日本、英国、韩国所进行的所有专利官司案件，该交叉许可协议涵盖了LED和LD(激光二极管)技术，这些技术将允许双方可以无限制地使用对方的专利。此外，Nichia还与夏普、美国流明纳斯器件公司（LuminusDevicesInc.）、AgiLight等公司签署了交叉许可协议。2美国克雷公司（Cree）SiC（碳化硅）衬底的GaN基外延，高端蓝、绿LED芯片及白光功率LED，产量大SiC基Ⅲ族氮化物外延、芯片级封装技术；大功率芯片和封装技术。Cree与三菱化学株式会社签订了专利许可协议，给予其独家授权生产和销售的独立的GaN衬底；Cree则收取该协议中规定的出售GaN衬底的保障和特许权使用费。与普瑞光电股份有限公司（BridgeLux）就专利侵权诉讼达成协议。按照之后达成的另一个供应协议，Cree公司将成为BridgeLux公司的一个重要供应商。3美国流明公司（LumiLEDs）GaN基高端蓝、绿LED外延芯片，白光封装技术，InGaALP（磷化铝镓铟）LED其技术目前处于世界先进水平。所用衬底主要是蓝宝石，也有用GaN衬底。可以生产小功率、中功率、以及大功率的LED产品，特别是能生产功率达到5W的大功率LED产品;可以生产蓝光、绿光、紫光、紫外光、白光等多种颜色和规格的产品。该公司更关注白光照明。4德国欧司朗光电公司（Osram）欧洲最大的GaN基蓝、绿LED外延芯片，白光LED及InGaAlPLEDSiC衬底的“Faceting”（切磨刻面）；在白光LED用荧光材料方面具有领先优势；zz正装功率型封装技术及车用灯具技术。公司加大对OLED的研发，尤其是在照明应用领域，同时大力发展离网照明和以节能环保为最大优势的照明系统；已将相应的技术及产品在非洲、印度等国家和地区大力推广，并加大了对亚太市场的依赖。自2007年在马来西亚建立公司第二个研发生产中心后，Osram在香港建立了亚太总部，重点发展中国和印度。5日本丰田合成公司（ToyodaGose）GaN基蓝、绿LED及白光LED，产量大1987年，受科学技术振兴事业团的开发委托，丰田合成成功地在蓝宝石上形成了LED电极。因此，把丰田合成誉为“蓝色LED的先锋”。丰田化合的生产据点除了爱知县平和町的工厂以外，还在佐贺县武雄市建立了生产蓝色LED等GaNLED的第二个生产据点。6美国Geleore公司通用（GE）公司的下属公司，主要是GaN基蓝、绿LED及白光LEDGeleore是GE公司和EMCORE公司合资形成的公司，其技术目前处于世界先进水平。GE是世界主要照明产品提供商；EMCORE公司是世界重要的MOCVD(金属有机物化学气相沉积)设备提供商，在2003年已经被美国Veeco公司收购。Geleore主要用EMCORE公司的MOCVD设备生产GaN-LED外延片，所用衬底主要是蓝宝石。GE公司主要在灯具设计方面很有自己的特色。7韩国首尔导体公司（SeoulSemiconductorCo.Ltd）GaN基蓝、绿LED，发展较快受光及发光体复合化，拥有“MODULE”（模块）化技术；拥有“DIGITAL”（数码）回路技术；拥有蓝光、白光LED在内的解决方案；拥有超迷你型、超薄型技术。2009年2月，SeoulSemiconductor与Nichia的专利纠纷以互相签署交叉许可协议作为终结，此外，SeoulSemiconductor还与奥地利锐高公司（Tridonic）签署硅酸盐基荧光粉白光LED专利交叉许可协议。8中国台湾晶元电股份有限公司GaN基蓝、绿LED，InGaALP外延芯片产量很大拥有发光二极管、雷射二极管及光电模块等技术；高亮度磷化铝镓铟发光二极管的世界市场占有率已突破30%，成为世界第一，台湾整体的市占率更高达60%以上；是台湾第一家开发完成氮化铟镓蓝光和绿光二极管的厂商。资料来源：参照文献（胡爱华.半导体照明产业的发展与前景[J].现代显示，2010，109（2-3）:65.）及相关网络资料，经笔者整理而成。关注FOCUS新材料产业NO.120113水平和产品质量参差不齐。目前，国内可以批量生产芯片以及外延片的企业只有10多家，国产LED外延材料、芯片也以中低档为主，80%以上的功率型LED芯片、器件依赖进口；在照明驱动IC领域，国内企业普遍处于研发阶段，更没有达到一定规模，没有驱动IC，LED照明“灯泡”就进不了千家万户。LED产业的上游主要是衬底材料和外延片生长、芯片加工，其中，衬底材料是LED照明的基础，也是外延片生长的基础；LED外延片与芯片约占行业70%的利润，而中下游的LED封装和应用均只占10%～20%；芯片制造的难度仅次于材料制备，进入壁垒很高。虽然我国半导体照明产业发展取得积极进展，但是还面临着许多急需解决的问题，尤其是专利和核心技术缺乏、技术产业链整体水平低，如果以芯片厂商生产的芯片品质与国外相比，至少有5年以上的差距。因此，在“十二五”期间，我国半导体照明产业将面临巨大的技术产业链升级压力。3.我国多项相关政策利好，将为半导体照明产业发展带来新的契机LED照明产生的效益显而易见，随着LED发光技术的逐渐成熟，世界各国都在政府的大力资助下加快推进LED照明取代传统照明的步伐，我国也不例外。早在2008年4月，财政部、发改委通过公开招标方式选定浙江阳光集团股份有限公司（简称“浙江阳光”）、广东雪莱特光电科技股份有限公司（简称“雪莱特”）等13家高效照明产品生产企业，启动了国家首批5000万只高效照明产品推广工程，中央财政按中标价格的50%补贴居民用户，按30%补贴大宗用户。在国家财政政策推动以及国外白炽灯淘汰计划背景下，国内节能照明出现产能瓶颈，国内陆续在建或者筹建了惠州雷士光电科技有限公司（简称“雷士”）、富士康科技集团（简称“富士康”）、江苏史福特光电股份有限公司（简称“史福特”）、浪潮集团有限公司（简称“浪潮集团”）、大连路明发光科技股份有限公司（简称“大连路明”）等一大批节能照明产业基地（表2），预计要到“十二五”中期，我国节能照明产品特别是半导体LED产能瓶颈才能得到缓解。党的十七届五中全会又明确提出“培育发展战略性新兴产业”，重点培育和发展节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等产业。半导体照明作为一种新型光源的固态照明，备受政府与产业界的高度重视，在“十二五”迎来新的战略发展机遇期。另外，随着我国经济社会发展的背景和形势发生重大变化，加快经济发展方式转变，实现经济社会全面协调可持续发展是国内各项工作的重中之重。半导体照明产业符合节能减排的发展需要，同时也是政府加快经济发展方式转变，推动“低碳经济”发展的重要环节。据专家预测，到2015年，通过推广LED可实现年节电400亿kWh，相当于年减排二氧化碳4000万t。因此，政府多项相关政策的积极扶持和引导，既可扩大对LED产品的消费需求，又能推动节能减排，同时对促进国内半导体照明生产企业迎来新的发展契机，促进中国半导体照明产业的可持续发展将起到十分积极的作用。二、中国LED照明产业“十二五”发展探讨1.总体趋势在2004年底，为了更好地指导我国半导体照明产业的发展，并充分考虑到我国的实际情况，国家半导体照明工程项目管理办公室制订了中国第一部半导体照明技术发展路线图，具体技术指标如表3所示。从国内实际发展情况来看，2006年国内生产的半导体照明用LED芯片、大功率LED的技术指标，以及成本降低速度均已经超出当初的预期。但从2008年及以后表2目前国内主要新建或筹建的节能照明生产基地雪莱特拟在四川遂宁投资5000万建节能灯生产基地，产能向低成本地区产业转移雷士斥资10亿元在浙江省江山市建立大型节能灯生产基地，年产节能灯2.5亿只富士康2009年拟投资5亿美元(约合新台币1