LED照明市場(chǎng)爆發(fā)中的節(jié)能技術(shù)瓶頸分析
文章來源:恒光電器
發(fā)布時(shí)間:2014-06-12
瀏覽次數(shù):次
1、替換潮大幕開啟
權(quán)威數(shù)據(jù)預(yù)測(cè),,到2020年全球照明市場(chǎng)規(guī)模將超過1500億美元,,較2010年的1340億美元增長(zhǎng)11.9%。雖然整體規(guī)模增長(zhǎng)不大,,但是照明產(chǎn)品結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生明顯變化,。其中,LED照明市場(chǎng)份額將由2010年的50億美元左右增加到750億美元,,即10年將擴(kuò)張15倍,。2014年,,機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)表示,預(yù)計(jì)全球LED照明產(chǎn)品出貨量將增長(zhǎng)68%,,產(chǎn)值達(dá)178億美元,。另據(jù)臺(tái)灣拓?fù)洚a(chǎn)業(yè)研究所的數(shù)據(jù),目前全球LED照明的滲透率僅為10%,,恒光電器,,到2015年或最遲2020年,滲透率將達(dá)到50%,,也就是說,,未來幾年間,LED照明器件將大量替換傳統(tǒng)照明裝置,。圖1所示為近幾年全球LED照明市場(chǎng)的滲透率趨勢(shì),。
從2014年起,歐美國家開始逐步淘汰民用市場(chǎng)用量最大的40~60W白熾燈泡,,為L(zhǎng)ED照明產(chǎn)品的普及提供了有利的契機(jī),。這也將刺激全球LED照明廠商加快布局LED照明的步伐,進(jìn)一步推升全球LED照明滲透率,。美國政府對(duì)于LED照明的扶持力度正在逐漸加大,,能源之星等燈具補(bǔ)貼數(shù)量增長(zhǎng)迅速,促使LED燈具價(jià)格進(jìn)一步降低,。cree等廠商紛紛看好2014年LED照明市場(chǎng)發(fā)展,,并預(yù)期替換性燈具的銷量增長(zhǎng)將成為接下來的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)重點(diǎn)。在市場(chǎng)相對(duì)成熟的歐洲,,雖然并未見到大規(guī)模的補(bǔ)貼政策,,但是其高昂的電價(jià)以及光文化的差異,使得商用照明與戶外建筑情境照明應(yīng)用持續(xù)存在需求,。而未來幾年隨著白熾燈泡全面禁止政策的影響發(fā)酵,,預(yù)估市場(chǎng)將繼續(xù)呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。
作為L(zhǎng)ED領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國,,日本在推動(dòng)世界LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中也發(fā)揮了十分重要的作用,。早在十多年前,日本已開始實(shí)施推動(dòng)半導(dǎo)體照明技術(shù)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化的“21世紀(jì)光計(jì)劃”,,是世界上最早啟動(dòng)扶持LED產(chǎn)業(yè)政策的國家之一,。近年來,LED照明品牌,,在日本政府的大力扶持下,,LED照明產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)迅速。同時(shí)日本國內(nèi)節(jié)能意識(shí)高漲,,尤其之前發(fā)生東日本大地震后,,企業(yè)資訊,,政府更提出“低碳素社會(huì)”(節(jié)能減碳)的目標(biāo)。其中LED照明產(chǎn)品飛速普及,,LED天花燈,,成為節(jié)能產(chǎn)品代表。
此外,,在LED新興市場(chǎng)如巴西,、印度、越南,、俄羅斯等國家和地區(qū),,也相繼出臺(tái)了各種規(guī)劃和草案,扶持LED照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,。這些地區(qū)對(duì)于LED照明產(chǎn)品的需求呈明顯上升趨勢(shì),,LED照明市場(chǎng)正在快速增長(zhǎng),尤其是在LED公共照明和商用照明市場(chǎng)表現(xiàn)更為明顯,。
多種數(shù)據(jù)表明,,未來1~3年內(nèi)LED照明將完成從15%~60%的滲透,節(jié)能與環(huán)保,,大量的LED照明市場(chǎng)需求將被釋放出來,。有力的扶持政策將直接帶動(dòng)LED照明市場(chǎng)的快速成長(zhǎng)。
2,、技術(shù)瓶頸亟待突破
LED發(fā)光效率雖然不斷提升,但仍存在電光轉(zhuǎn)換效率低,、散熱性能差,、暖白光LED照明的顯色指數(shù)和色溫控制較難等亟待解決的問題,這些都已成為現(xiàn)階段制約LED照明行業(yè)發(fā)展的瓶頸,。
LED產(chǎn)業(yè)鏈下游的產(chǎn)出要以上游材料為基礎(chǔ),,但因材料本身的顯示度不明顯,高質(zhì)量,,人們對(duì)材料的關(guān)注很容易被弱化,,造成對(duì)基礎(chǔ)材料研究重視不夠,以致雖有投入但支持力度不夠,,難以吸引相關(guān)人才,,導(dǎo)致材料成為發(fā)展瓶頸。目前LED產(chǎn)業(yè)仍是以50mm(2吋)或100mm(4吋)的藍(lán)寶石基板為基礎(chǔ),,若能利用大直徑的硅基板氮化鎵(GaN-on-Si)技術(shù),,便有可能充分發(fā)揮現(xiàn)有硅晶生態(tài)系統(tǒng)的完備技術(shù)與規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益,節(jié)能與環(huán)保,,達(dá)到降低整體LED成本的目標(biāo),。若比較現(xiàn)行150mm(6吋)藍(lán)寶石基板和運(yùn)用AZZURRO專利GaN-on-Si技術(shù)的150mm(6吋)晶圓,,可達(dá)到超過75%原料的成本節(jié)省。雖然GaN-on-Si具顯著的成本優(yōu)勢(shì),,室外照明,,LED照明工程,但由于技術(shù)上的難度,,因此一直未能在LED業(yè)界廣泛應(yīng)用,。問題主要是由于硅基板和GaN的熱膨脹系數(shù)不同,LED天花燈,,在制程中會(huì)因?yàn)閮煞N材質(zhì)間的晶格錯(cuò)位而產(chǎn)生應(yīng)力,,進(jìn)而形成曲度(bow)和薄膜厚度不均的問題。曲度和薄膜厚度不均不僅會(huì)在后段加工時(shí)可能產(chǎn)生破裂,,同時(shí)也會(huì)造成同一片晶圓上制作出的LED具不同的峰值波長(zhǎng)(peakwavelength),,增加了日后分選(binning)的困擾。根據(jù)AZZURRO于2011年第2季完成的150mm(6吋)GaN-on-Si晶圓來看,,已可達(dá)到平均厚度6.1μm,、標(biāo)準(zhǔn)偏差0.062μm,以及平均峰值波長(zhǎng)451.9nm,、標(biāo)準(zhǔn)偏差2.1nm的水平,。研制設(shè)備是LED照明器件發(fā)展的另一個(gè)基礎(chǔ)保障。MOCVD系統(tǒng)是LED外延片,、微波功率的異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料生產(chǎn)的必需設(shè)備,,隨著化合物半導(dǎo)體器件市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大,MOCVD系統(tǒng)的需求量不斷增長(zhǎng),,而我國幾乎全部依賴進(jìn)口,。國際上主要的MOCVD設(shè)備供應(yīng)商有德國AIXTRON公司和美國VEECO公司,這兩家公司對(duì)單臺(tái)MOCVD設(shè)備的報(bào)價(jià)高達(dá)2000萬元人民幣,,即便如此,,MOCVD系統(tǒng)這樣的關(guān)鍵設(shè)備,如果涉及國防科技,,即使依靠進(jìn)口也難以獲得最優(yōu)性能,。
LED封裝技術(shù)的發(fā)展,始終圍繞提升散熱效率以及縮減終端使用成本這樣的主題,。新封裝材料的使用,、新封裝規(guī)格的形成、新封裝工藝的出現(xiàn),,均是為了在保證質(zhì)量水平的前提下,,降低單位流明成本。從全球市場(chǎng)來看,,LED照明品牌,,中國LED封裝廠商份額提升面臨的主要挑戰(zhàn)仍然是技術(shù),。2013年,行業(yè)出現(xiàn)EMC支架封裝,、FlipChip以及晶圓級(jí)封裝(CSP)等新興技術(shù),。
如今,知識(shí)產(chǎn)權(quán)已成為L(zhǎng)ED企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略性武器,。先進(jìn)入市場(chǎng)的LED企業(yè)為確保先發(fā)優(yōu)勢(shì)積極布局專利網(wǎng),,將知識(shí)產(chǎn)權(quán)作為戰(zhàn)略性武器以保持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),恒光電器,照亮您的生活,,店鋪照明,,阻擊后發(fā)企業(yè)進(jìn)入LED市場(chǎng)。因此,,LED照明市場(chǎng)的發(fā)展還面臨知識(shí)產(chǎn)權(quán)危機(jī),。近10年來,半導(dǎo)體照明市場(chǎng)快速增長(zhǎng),,LED知識(shí)產(chǎn)權(quán)成為國際半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn),。縱觀全球LED知識(shí)產(chǎn)權(quán)格局,,照明資質(zhì),,產(chǎn)業(yè)的核心專利仍由日本的日亞化學(xué)公司、豐田合成公司,、美國科銳公司,、飛利浦流明公司及德國的歐司朗公司等5大廠商主導(dǎo)。雖然近些年我國大陸地區(qū)LED專利申請(qǐng)數(shù)量大幅增長(zhǎng),,但我國在全球LED知識(shí)產(chǎn)權(quán)格局中的地位并沒有因此得到根本改善,。我國LED專利主要集中于中下游領(lǐng)域,中游封裝,、下游應(yīng)用環(huán)節(jié)的專利占申請(qǐng)總量的64%,。在關(guān)系到產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié),,仍缺乏核心專利,。從專利類型上看,我國LED專利以實(shí)用新型及外觀設(shè)計(jì)專利為主,,發(fā)明型專利占比較低,,其中國內(nèi)LED實(shí)用型專利占比為59%,外觀設(shè)計(jì)專利占比為15%,,而LED發(fā)明專利占比僅為26%,。
3、結(jié)束語
LED照明是一個(gè)成長(zhǎng)快速的市場(chǎng),,市場(chǎng)規(guī)模迅速攀升,,但仍面臨諸多技術(shù)難題等待突破,,比如科研人員和LED生產(chǎn)商一直致力于減小LED“光效下降”帶來的損失,但并未解決導(dǎo)致該現(xiàn)象背后的真正原因,。
據(jù)調(diào)研預(yù)測(cè),,2014年中國LED照明產(chǎn)品出貨量將達(dá)13.2億只,比2013年增長(zhǎng)68%,。盡管照明端需求出現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng),,LED照明工程,但是中國的LED卻存在核心技術(shù)缺乏以及整體產(chǎn)能過剩的狀況,。我國LED產(chǎn)業(yè)鏈中的主要設(shè)備,、儀器,目前大部分靠進(jìn)口,。關(guān)鍵原材料,、配套件,如熒光粉,、藍(lán)寶石,、有機(jī)源、砷烷,、磷烷等要依靠進(jìn)口,,MOCVD外延設(shè)備及部分全自動(dòng)化的芯片和封裝設(shè)備也依賴進(jìn)口,而且價(jià)位高,。封裝用的高性能硅膠,、環(huán)氧材料等也要依靠進(jìn)口。長(zhǎng)期下去,,使得產(chǎn)品成本過高,,不具競(jìng)爭(zhēng)力,將制約LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的全過程,。因此,,盡快實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵原材料及設(shè)備自給是未來發(fā)展的核心。