LED：新應用新機遇

諸玲珍

2008年北京奧運會開幕式上，LED大放異彩，那一刻成為國內LED發展史上濃墨重彩的一筆，而后續的新中國成立60周年大慶、2010世博會、廣州亞運會以及人民大會堂燈光改造等一系列重大事件，不僅充分展示了我國LED產業技術創新成果，更是掀起了我國LED產業發展的熱潮。未來，微型顯示技術的發展、深紫外LED的應用以及農業LED照明將給LED產業帶來變革。

LED產業取得快速發展

自上世紀90年代初，三位日本科學家突破了藍光LED的關鍵技術起，LED技術在全球的發展開始駛上快車道。

中國科學院半導體研究所半導體照明研發中心主任王軍喜給記者梳理了國內LED產業發展歷程。他說，2003年是中國LED產業發展非常關鍵的一年。那一年，在國家有關部委的支持下，在中科院半導體所等單位多位院士、專家的建議下，“國家半導體照明工程”緊急啟動并上升為國家戰略。2008年，LED技術在北京奧運會上得到了有力的市場推廣。同一時期，科技部開展推廣“十城萬盞”工程，極大推動了中國LED產業的發展。2012年，“半導體照明聯合創新國家重點實驗室”啟動建設。2015年左右，LED超越照明領域，在農業、醫療、通信等領域得到了快速發展，正在由半導體照明產業向更大的第三代半導體材料產業發展。

LED在中國的發展速度之快也是有目共睹的。南昌大學副校長江風益教授表示，從普亮紅光LED、高效紅光LED、藍寶石藍光LED、硅襯底藍光LED、熒光型LED照明、高效黃光LED，到純LED照明;從LED應用技術、封裝技術、蒼片技術，到外延技術;從配套原材料、檢測設備、芯片設備，到外延裝備，中國LED產業從無到有發展到現在，從跟跑到并跑到部分領跑，每個環節都值得書寫。

三安光電股份有限公司副總經理徐宸科告訴記者，從全球視角看，當前LED產業處于穩健發展期，全球LED產業可以分為四大地區：一是歐美地區，以通用照明為主攻方向，產品特點是高可靠性和高亮度;二是日本，在通用照明和背光顯示技術方面領先，并且兼顧通用照明、汽車、手機和電視;三是我國臺灣地區和韓國，以背光顯示為主，包含手機、電視、電腦背光，出貨量大，但毛利率低;四是中國大陸，主要業務為戶外顯示屏、廣告屏和照明燈等。國內LED產業鏈條完整

LED產業鏈主要包括原材料、設備、上游芯片制造、中游LED封裝以及下游LED應用。王軍喜告訴《中國電子報》記者：“在整個LED鏈條上所有的重要技術環節都已實現了本土化，不存在關鍵技術和設備‘卡脖子問題，核心技術都實現了自主供給。”

徐宸科表示，我國LED產業鏈分工明確，現有原材料、設備、外延芯片與封裝技術，以及LED應用，皆有明顯的技術累積與規模優勢。“國內大多數LED廠商從封裝起步，后續隨著應用的起量與市場的大幅增長，逐步進入上游芯片生產。2018年，中國LED芯片產能占全球的比例達到58%，國內前四大芯片廠商占據了超過70%的市場份額。”徐宸科說。此外，LED相關各種設備目前也基本實現本土化，大幅降低了生產制造成本，擺脫了國際設備廠家的牽制。

中國光學光電子行業協會LED顯示應用分會理事長關積珍用一系列數字進一步闡述了LED產業在中國的發展情況。他介紹說，目前全國從事LED顯示應用業務的企業約有1000家左右，其中具有一定規模且具備一定技術研發、生產和工程實施能力的企業300家左右。全行業銷售額達到億元以上的規模企業60到70家，銷售額超過2億元的近30家，其中銷售額在10億元以上的企業有10家。2018年，全國LED顯示應用行業市場總體規模近500億元，增速達20%以上。

在LED產品方面，我國已成為全球最大的半導體照明產品生產、消費和出口國，市場規模超過7000億元。尤其是龍頭企業三安光電，經過多年的積累，不論是產品性能還是品質，已經處于國際水平，獲得許多國際大廠的認可，并贏得他們的長期訂單或代工，產品大量應用于背光與照明市場。

在我國，LED顯示應用產業的發展可謂獨樹一幟。目前我國的LED顯示應用產業已經形成了完備和成熟的自主知識產權體系，核心技術自主創新，綜合技術水平居于國際領先，產品在全球市場占有主導地位。新中國成立60周年天安門廣場大型LED顯示系統所采用的LED器件、核心控制系統等均為國內企業提供，為重大活動保障發揮了重要作用，受到各方的稱贊。

關積珍強調指出，中國是全球LED顯示屏的制造大國，LED顯示屏產量約占全球市場的80%以上;我國LED顯示屏出口總額在100億元左右，占全國LED顯示屏市場總額的25%～30‰

新興市場帶給LED新機遇

目前，LED傳統應用，如背光、傳統顯示屏、照明等市場需求趨于平穩。未來，車燈、植物照明、激光、新型LED顯示等新興應用市場，將給LED發展帶來新的機遇。

江風益表示，經過57年的發展，七彩LED均研制成功并實現了產業化和商品化。但是，發光功率效率發展很不平衡，其中人眼對光最敏感的綠黃光區域的功率效率長期遠低于藍/紫光和紅光，這一現象被稱為“綠/黃鴻溝”，致使高效白光LED照明不得不通過藍光激發熒光粉來實現。我國基于GaN/Si體系，解決了有關利料生長、芯片制造、器件物理和專用裝備等方面科技問題，率先實現了高光效黃光LED關鍵性突破，解決了可見光LED黃光短板問題。南昌大學所研制的黃光LED器件，在20A/cm2驅動下波長565nm光效達26.7%，對應164lm/w;在1A/cm2驅動下波長577nm黃光LED光效達42.8%，對應2.48lm/w。基于高光效黃光LED，他們開發了無熒光粉、多基色LED照明新光源，并實現了純LED照明光源在路燈、氛圍燈等方面應用，為LED及照明技術和產業的新發展增添了新活力。諾貝爾物理學獎獲得者中村修二評價這一成果時表示：“南昌大學江風益教授發明的世界效率最高的黃光LED是世界領先的，堪稱中國首次發明的照明技術。”

在采訪過程中，專家們都提到目前LED產業最熱門的話題是Mini LED和Micro LED顯示。

徐宸科認為，比起LCD和LED顯示，Micro LED有很好的表現力，發光效率非常高，功耗卻很低。Micro LED為跨領域技術，實現大規模量產后，將形成全新行業，不僅局限于可穿戴設備與顯示屏。“未來，從MicroLED廣泛的應用前景看，它的市場發展空間非常廣闊。”徐宸科說，Micro LED的市場前景給在LED方面反應較慢的企業提供了新的機遇。國內廠商若能利用該新技術方向，趁著技術空檔期，加速布局，也將給LED市場帶來巨大沖擊，實現反轉突圍。在MicroLED市場的推動下，起核心作用的Micro LED芯片市場也會被相應帶動，值得期待。“如果以20nmx20mm的正方形芯片、芯片間隔為30mm進行計算，那么，1平方毫米的屏幕將需要400顆左右的LED芯片，市場需求非常巨大。”徐宸科最后說。