(发展战略)OF月深度解
析中国 LED产业的发展状
态与前景
OFweek 深度解析:中国 LED 产业的发展现状和前景
• 在国家大力倡导节能减排和低碳经济的大背景下,我国 LED企业苦练内功,抓住国内有
利发展契机,抵御全球金融危机,取得可喜的成绩。在成绩和机遇的背后,中国 LED企业
仍然面临严峻挑战和重重危机。缺乏 LED外延片和芯片技术专利,长期依赖进口核心技术,
企业自主创新能力差,成本居高不下,都是我国 LED企业的硬伤。表面上,核心技术缺失
是我国 LED企业的发展瓶颈;实质上,战略问题才是我国 LED企业最大的发展瓶颈。企业
因运营而盈利,因管理而发展,因战略而成功,因文化而常青。技术是企业强有力的竞争
武器,可是只有在战略的指导下,技术才能发挥重大作用。金海湾咨询总经理裴中阳先生
言:“战略定位决定扩张方式,扩张方式决定资源配置。”反过来,技术资源配置由扩张
方式决定,扩张方式由战略定位决定。所以,战略定位决定技术资源的配置效率和产出水
平。所以,我国 LED企业需要重新思考战略,实现战略突围。
• led完整产业链分析
• 壹、上游芯片产业,
LED行业上游主宰下游。在 LED产业变局中,上游企业受到的冲击小于下游企业。LED产
为具有典型的不均稀产业链结构,壹般按照材料制备、芯片制备和器件封装和应用于分为
上、中、下游,虽然产业环节不多,但其涉及的技术领域广泛,技术工艺多样化,上下游
之间的差异巨大的,上游环节进入壁垒大大高于下游环节(上游外延片制备的投资规模比
壹些下游应用环节上出上千倍),呈现金字塔形产产业结构。
其中,上游和中游是典型的技术或资本密集的“三高”产业:高难度、高投入、高风险,
在某些环节技术难度极大、工艺精度要求极高、对技术和设备的依赖极强,而处于产业链
下游的封装和应用环节壁垒很低,以属于劳动密集型产为。衬底材料是 LED照明的基础,
也是外延生长的基础,不同的衬底材料需要不同的外延生长技术,又在壹定程度上影响到
芯片加工和器件封装。因此,衬底材料费的技术路线必然会影响整个头为的技术部路线,
是各个技术环节的关键。
外延片生长主要依靠生长工艺和设备。制造外延片的主流方法是采用金属有机物化学气相
沉积(MOCVD),但即使是这种“最经济”的方法,其设备制造难度也非常大,国际上只
有德国、美国、英国、日本等少数国家中数量非常有限的企业能够进行商业化生产,设备
非常昂贵,但欧美企业对材料的研究有限,因此设备的工艺参数不够完善。而行业内最领
先的日本企业对技术严格封锁,其中对 GaN材料研究最成功的日本日亚化学和丰田合成
的 MOCVD设备则根本不对外销售,呬家技术比较成熟的日本酸素 X公司的设备则只限于日
本境内出售。
• 芯片制造的难度公次于材料制备,同属于技术和资本密集型产业,进入壁垒仍然很
高。其技术上的难题主要包括提高外量子效率、降低结温和有效散热。目前核心技术同样
也掌握在大企业手中,如美国 HP、Cree、德国 Osram等。
目前 LED产业的核心专利基本都被外国几大 X公司控制。这些 X公司利用各自的核心专利,
采取横向(同时进入多个国家)和纵向(不断完善设计,进行后续申请)扩展方式,在全
世界范围内布置了严密的专利网。由于中国企业在 LED专利布局上起步较晚,专利的申请
时间、专利类型、授权比例等方面和国外企业均存在较大差距,特别是在高端芯片及部分
应用领域上表现得尤为明显。近年来,我国半导体照明产业尽管取得了高速发展,但面临
的专利纠纷也日益增多,国内半导体照明企业在这些纠纷中经常处于被动局面。然而迄今
为止,国内大多数企业对专利问题且没有真正给予足够的重视,对专利状况和专利法规仍
不熟悉,壹些新投资项目也没有对 IP进行足够的尽职调查,存在很大的法律风险。由于
国内 LED企业绝大部分发明专利都不是原创,都是在国际 LED巨头原创专利的基础上做壹
些修补,和国际 LED巨头打起专利官司,往往处于劣势。因此专利问题将严重制约中国大
陆 LED产业的发展。因此加强知识产权保护意识和实行有效的应对策略,是中国大陆 LED
产业需要面对的壹项长期而艰巨的任务。
二、中游 LED封装
作为 LED产业链中承上启下的 LED封装,在整个产业链中起着无可比拟的重要作用。LED
器件的各类应用产品大量 LED器件,如大型 LED显示屏、液晶显示器的 LED背光源、LED
照明灯具、LED交通灯和汽车灯等,LED器件在应用产品总成本占了 40%至 70%,且 LED应
用产品的各项性能往往 70%之上由 LED器件的性能决定。
中国是 LED封装大国,据估计全世界 80%数量的 LED器件封装集中在中国,分布在各类美
资、台资、港资、内资封装企业。随着工艺技术的不断成熟和品牌信誉的积累,中国 LED
封装企业必将在中国这个 LED应用大国里扮演重要和主导的角色。
• 下面从 LED封装产业链的各个环节来阐述中外封装企业的差异。
• 1、封装生产及测试设备差异
• 目前中国 LED封装企业中,规模前列的 LED封装企业均拥有世界最先进的封装设备,
这是后发优势所决定的。就硬件水平来说,中国规模之上的 LED封装企业是世界上最先进
的。当然,壹些更高层次的测试分析设备仍有待进壹步配备。
• 因此,中国在封装设备硬件上已具备世界领先水平,具备先进封装技术和工艺发展
的基础。
• 2、LED芯片差异
• LED封装器件的性能在 50%程度上取决于 LED芯片,LED芯片的核心指标包括亮度、
波长、失效率、抗静电能力、衰减等。目前国内 LED封装企业的中小尺寸芯片多数选用国
产品牌,这些国产品牌的芯片性能和国外品牌差距较小,具有良好的性价比,亦能满足绝
大部分 LED应用企业的需求。尤其是部分芯片品牌的性能已和国外品牌相当,通过封装工
艺技术的配合,已能满足很多高端应用领域的需求。
• 3、封装辅助材料差异
• 封装辅助材料包括支架、金线、环氧树脂、硅胶、模条等。辅助材料是 LED器件综
合性能表现的壹个重要基础,辅助材料的好坏能够决定 LED器件的失效率、衰减率、光学
性能、能耗等。
• 目前中国大陆的封装辅助材料供应链已较完善,大部分材料已能在大陆生产供应。
但高性能的环氧树脂和硅胶以进口居多,这俩类材料主要要求耐高温、耐 UV、优异折射
率及良好膨胀系数等。
随着全球壹体化的进程,中国LED封装企业已能应用到世界上最新和最好的封装辅助材料。
• 4、封装设计差异
• LED的封装形式主要有支架式 LED、表贴式 LED及功率型 LED三大主类。
• LED的封装设计包括外形结构设计、散热设计、光学设计、材料匹配设计、参数设
计等。
支架式 LED的设计已相对成熟,目前主要在衰减寿命、光学匹配、失效率等方面可进壹步
上台阶。
贴片式 LED的设计尤其是顶部发光 TOP型 SMD处在不断发展之中,封装支架尺寸、封装结
构设计、材料选择、光学设计、散热设计等不断创新,具有广阔的技术潜力。
功率型 LED的设计则是壹片新天地。由于功率型大尺寸芯片制造仍处于发展之中,使得功
率型 LED的结构、光学、材料、参数设计也处于发展之中,不断有新型的设计出现。
中国的 LED封装设计是建立在国外及台湾已有设计基础上的改进和创新。设计需依赖良好
的电脑设计工具、良好的测试设备及良好的可靠性试验设备,更需依据先进的设计思路和
产品领悟力。目前中国的 LED封装设计水平仍和国外行业巨头有壹定差距,这也和中国 LED
行业缺乏规模龙头企业有关,缺乏有组织、有计划的规模性的研发设计投入。
5、封装工艺差异
LED封装工艺同样是非常重要的环节。例如固晶机的胶量控制,焊线机的焊线温度和压力,
烤箱的温度、时间及温度曲线,封胶机的气泡和卡位管控等等,均是重点工艺控制点。即
使是芯片质量好、辅材匹配好、设计优异、设备精度高,如果是工艺不正确或管控不严,
就会最终影响 LED的可靠性、衰减、光学特性等。
• 随着中国 LED封装企业这几年的快速发展,LED封装工艺已经上升到壹个较好的水
平,尤其是壹些高端需求如大型 LED显示屏、广色域液晶背光源等,中国的 LED优秀封装
企业已能满足其需求,先进封装工艺生产出来的 LED已接近国际同类产品水平。
• 6、LED器件性能差异
• LED器件的性能指标主要表当下如下六方面:①亮度或流明值;②光衰;③失效率;④
光效;⑤壹致性;⑥光学分布特性
• 光衰
• 壹般研究认为,光衰和芯片关联度不大,和封装材料和工艺关联度最大。影响光衰
的封装材料主要有固晶底胶、荧光胶、外封胶等,影响光衰的封装工艺主要有各工序的烘
烤温度和时间及材料匹配等。
• 目前,中国 LED封装工艺经过多年的发展和积累,已有较好的基础,在光衰的控制
上已和国外壹些产品匹敌。
• 失效率
• 失效率和芯片质量、封装辅助材料、生产工艺、设计水平和管理水平相关。
• LED失效主要表现为死灯、光衰过大、波长或色温漂移过大等。根据 LED器件的不
同用途要求,其失效率也有不同的要求。例如指示灯用途 LED能够为 1000PPM(3000小时);
照明用途 LED为 500PPM(3000小时);彩色显示屏用途 LED为 50PPM(3000小时)。中国
封装企业的 LED失效率整体水平有待提高。可喜的是,少量中国优秀封装企业的失效率已
达到世界水平。
光效
LED光效 90%取决于芯片的发光效率。中国 LED封装企业对封装环节的光效提高技术也有
大量研究。
如果中国在大尺寸瓦级芯片的研发生产上取得突破及量产,将会极大促进功率型封装器件
光效的提高。
壹致性
LED的壹致性包括波长壹致性、亮度壹致性、色温壹致性、衰减壹致性等。
前三项壹致性是能够通过投料工艺控制和分光分色机筛选达到的。前三项水平来说,中国
LED封装技术和国外壹致。
角度壹致性往往难以分选出来,需通过优化设计、物料机械精度控制、生产制程严格控制
来达到。例如,LED全彩显示屏用途的红、绿、蓝三种椭圆形 LED的角度壹致性控制非常
重要,决定性地影响 LED全彩显示屏的色彩品质,成为 LED器件的壹项高端技术。
衰减壹致性也和物料控制和工艺控制有关,包括不同颜色 LED的衰减壹致性和同壹颜色
LED的衰减壹致性。
壹致性的研究是 LED封装技术的壹个重要课题。中国部分 LED封装企业在 LED壹致性方面
的技术已和国际接轨。
• 光学分布特性
LED是壹个发光器件。对于很多 LED应用用途来说,LED的光形分布是壹个重要指标,决
定了应用产品二次光学的设计基础,也直接影响了 LED应用产品的视觉效果。
例如,LED户外显示屏使用的 LED椭圆形透镜设计能够使显示屏在角度变化时亮度变化平
稳且有较大视角,符合人的视觉习惯。又如,LED路灯的光学要求,使得 LED的壹次光学
设计和路灯的二次光学设计必须匹配,达到最佳路面光斑和最佳发光效率。
通过计算机光学模拟软件来进行设计开发是常用的手段。中国 LED封装企业在积极迎头赶
上,和国外技术的差距在缩小。
随着中国成为全世界的 LED封装大国,中国的 LED封装技术在快速发展和进步,和世界顶
尖封装技术的差距在缩小,且且局部产品有超越。
我们需要加大在 LED封装技术研究领域方面的研发投入,企业和政府均应引起重视。其实
我们中国 LED封装技术和国外的差距主要在研发投入的差距。随着中国国力的增长,我们
相信中国会成为 LED封装强国。
三、下游 LED应用
根据 LED应用的角度,我们将 LED产业分成 LED显示屏、LED背光源、LED汽车灯、LED
家用照明、LED景观照明、LED商用照明六大细分市场。
• 1、LED显示屏
LED显示屏起步早,在车站、银行、证券、医院、酒店已经得到广泛应用。在 LED需求量
上,LED显示屏需求量距行业第二,占到 LED整体销量的 %,市场规模达到 亿元,
成为我国 LED主要应用市场。近年来,LED全彩显示屏增长强劲,体育场馆、市政广场、
演唱会、机场等场所需求量大增。
LED显示屏的关键成功因素且非价值链前端技术研发,而是后端的关公营销和深挖需求。
要将 LED显示屏应用到车站、银行、证券、医院、酒店、体育场馆、市政广场、演唱会、
机场等场所,关公营销是关键。另外,LED显示屏优势明显,深挖渠道,开拓新客户是关
键,如 LED广告显示屏。
2、LED背光源
前几年在彩屏手机的推动下,手机液晶面板背光源 LED市场快速增长。可是,近年手机市
场平稳发展,手机液晶面板背光源 LED需求量放缓。随着液晶电视需求上升,液晶电视面
板背光源 LED市场前景良好。
虽然,手机和液晶电视市场带动 LED背光源快速发展,可是 LED背光源成本居高不下的问
题,壹直阻碍 LED在该领域的应用。要在 LED背光源细分市场上取得成功,关键因素是资
源整合和成本控制。壹方面,要控制采购、生产、物流等成本;另壹方面,能够通过战略
资源整合,强大企业技术研发能力和市场控制能力。企业和液晶电视、消费电子厂商形成
战略联盟,强大市场控制能力,从而倒逼外延片、芯片技术企业降低技术专利使用费,从
而降低企业成本。另外,企业仍能够通过收购、技术合作等方式,整合国外企业的技术资
源,提高竞争力。
• 3、LED汽车灯
LED在汽车车灯上的应用优势明显:功耗低、寿命长、反应速度快。可是,LED汽车车灯
认证时间长、单位瓦数流明低等问题导致 LED未广泛应用于汽车车灯。不过,我国汽车市
场高速发展,LED车灯市场潜力巨大。
LED汽车灯且未广泛应用,说明这个细分市场没有完全打开。这时需要行业联盟推动 LED
汽车灯市场发展。领先企业需要肩负行业发展的责任,从做“产品”到做“行业”.针对 LED
汽车灯,攻克技术难关,制定标准,申请政策。
4、LED家用照明
随着全球节能环保意识渐强,全球已经进入禁止白炽灯时代。中国有三亿多家庭,LED照
明刚刚起步,其市场潜力不可估量。另外,个性化的 LED装饰灯市场潜力同样巨大。可是,
LED照明灯成本高、散热差等问题阻碍了中国 LED照明市场的发展。
和 LED背光源市场和 LED汽车灯市场不同的是,LED照明市场的目标客户极其分散,难以
采用市场倒逼技术的方式降低成本。LED企业只能通过技术革新,实现技术突破,解决散
热差等技术问题,降低成本。营销创新也是关键成功因素,通过产品设计创新、品牌理念
创新等营销策略,突破市场瓶颈。
5、LED景观照明
LED景观照明主要应用在广场、街道、主题公园等场所,其主要目标客户是政府。LED由
于节能环保、装饰效果好,越来越广泛地应用到景观照明中。另外,在政府的推动下,LED
交通灯市场快速发展。目前市场机会已经从壹线城市转向二三线城市。
• LED景观照明(包括 LED交通灯)客户且非价格敏感型客户,对技术不过于苛求。LED
景观照明关键成功因素是公关营销和政府合作。中国很多城市开展“十城万盏”、“千里
十万”LED应用推动计划。企业通过公关营销,抓住有利契机,和政府合作。
6、LED商用照明
LED商用照明市场指 LED应用在酒店、高档写字楼、高档会所、大型服务型企业等商用场
所,其市场规模巨大,可是市场尚未启动。主要原因是 LED商用照明散热差、成本高、标
准缺失等。
LED商用照明客户,壹方面对 LED节能环保和高档装饰优点非常感兴趣;另壹方面对 LED
商用照明的价格敏感。合同能源管理以客户零投入的方式,有效地解决了客户负担高成本
的问题,为 LED应用于商用照明领域创造了有利的条件。可是,合同能源管理且不完全适
应中国的市场经济环境。需要进壹步研究、创造壹套符合中国实际情况的合同能源管理方
式。通用照明散热差、标准缺失等问题需要通过行业联盟共同解决。
实际上,LED要想成为大众化的照明工具,除了产品技术上的问题,最重要的就是市场培
育问题和大众思想引导问题。
技术之路。科学技术是第壹生产力。众多事实表明,谁拥有技术,谁就拥有市场话语权。
而中国 LED专利技术少等因素严重束缚中国 LED的发展。在竞争激烈的 LED照明市场需求
中,只有掌握 LED专利和技术,才更能更好地保证产品的质量和性能。
品牌之路。品牌化建设也是当前 LED照明行业所面临的主要问题。纵观全球照明市场,LED
照明行业发展的比较迅猛,在欧美、韩国、日本及台湾地区,虽说目前尚没有绝对的龙头
企业,可是也不乏许多优秀的品牌和制造商。所以,中国的 LED企业要想破局,必须走品
牌化路线,必须用品牌来树立公信力,来赢得消费的普遍信赖。