下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
目前，美国Cree、Lumileds，日本Nichia、Toyoda Gosei，德国Osram等垄断着LED的高端产品市场。
美国和日本企业利用其在新产品和新技术领域中的创新优势，主要从事最高附加价值产品的生产；欧洲企业则利用其在应用技术领域的开发和善于吸收最新技术的转换优势，主要从事高附加价值产品的生产。我国台湾地区LED产业近年来迅速崛起，其芯片产量及封装产量占据世界第一的位置（占全球60％以上），但其产品是以红、黄光芯片及封装为主的中低档产品。
日本Nichia、Toyoda Gosei，美国Cree、Lumileds、GelCore五大国际厂商代表了当今LED的最高水平，对产业的发展具有重大的影响。五大企业在产品与市场方面各具特色，Nichia和Toyoda Gosei在LED发展中占有重要地位，都形成了LED完整的产业链，其中Nichia 1994年第一个生产出蓝光芯片，并在专利技术方面具有垄断优势；Cree、GelCore等都有自己成熟的技术体系，但其在产业链上只集中在外延和芯片的制备上；Lumileds则关注于大功率LED的研发，在白光照明领域实力雄厚。
LED上游产品为芯片，中游产品为晶粒，下游主要为封装应用。日本是LED的主要产出国家，占全球LED产能一半，中国台湾约占21％，欧美约占14％。其中又以Nichia为主要白光LED制造厂商；欧美的主要厂商为Osram、Lumiled，最早切入车用光源；韩国以三星为主，在经过一连串的扩厂动作之后，从原本的芯片制造转型为下游封装。
欧美及日本对前段荧光粉专利授权日趋软化，转向注重后段封测专利，使得欧洲的蓝光晶粒产能减少，中国台湾在蓝光晶粒扩产方面的能力高于其他国家，并且在制程技术上优于中国大陆及韩国，国际大厂释出的订单，大部分流入台湾。
总之，目前全球LED产业发展正在呈现美、日、德三足鼎立，韩国、我国大陆与台湾地区奋起直追的竞争格局。
随着LED性能的提高，其应用市场也急速扩大，目前在世界范围内，LED技术与产业主要围绕三个焦点展开竞争。
（1）照明用大功率白光LED。随着倒装焊、激光剥离、芯片微结构、光子晶体、单芯片白光等技术的发展，世界上一些主要国家和地区加快了LED新产品研发的步伐，并围绕照明用大功率白光LED展开了竞争。只要光效达到100lm／W的白光LED产品实现商品化，并将其价格降至白炽灯泡价格的10倍以下，就可使LED的发展与应用真正进入到通用照明阶段。
（2）知识产权是另一个竞争焦点。目前国际上的主要LED厂商都在利用其所掌握的若干核心专利技术，采取横向和纵向扩展方式，在世界范围内设置专利网，并通过专利授权来抢占国际市场。跨国公司进入某一个国家市场时往往是专利先行，通过频繁使用知识产权利器，在这个国家最具有市场潜力的领域进行知识产权布局，同该国的企业抢占市场份额。一些主要厂商还组成专利策略联盟，抵御中小企业对市场的蚕食，如图1－13所示。从1996年至2010年的15年时间里，全球LED专利官司频发。其中，日亚62起，飞利浦28起，科锐20起，首尔半导体18起，丰田合成15起，欧司朗14起，泛晶电集团18起，专利授权公司10起。
图1－13 大厂厮杀，都冲着专利
（3）技术标准已成为一个新的竞争焦点。目前一些国际知名企业在本国政府的支持下，独立或通过联合抓紧制定LED标准，并试图通过上升为世界通用标准来控制国际市场。如日本通产省早在2004年6月就开始联合日本企业界制定LED标准，试图使其制定的标准成为全球标准来阻碍其他国家LED产业的发展，维护日本在LED技术与产业方面的世界霸主地位。
综合分析近年来各大公司的产品资料可以看出，目前大功率LED功能照明产品具有以下一些特点。
大功率LED的发展一直以照明应用为主要目标，虽然目前普遍认为LED进入通用照明领域仍有一定门槛，但随着景观照明、LCD背光应用及矿灯、路灯等功能性照明应用的快速发展，大功率白光LED仍然在技术指标的提升及应用规模的扩充方面保持了非常快的发展速度，预计在未来几年大功率LED的发展速度有望维持在50％以上。
国内厂商有报道使用110lm／W的芯片，灯具电源效率大于87％，功率因数大于0.95，整灯灯具光效达81.4lm／W，显色指数为70，色温也从原来较高的6 000K以上下降为5 000～5 300K。台湾报道了一种高达350W的路灯，其整灯光通量达到20 000lm，实测光衰在15 000h后小于8％，色温为4 500～6 000K。
根据各厂商发布的报道，LED功能照明产品的整灯性能，无论是整体光效，还是灯具总光通、配光特性、电源效率、功率因数、光学器件的效率、颜色参数等均在不断提高中，越来越适应功能照明的需要。
在功能照明产品中，较为集中的是LED路灯、LED小功率投光灯和替代MRl6的LED射灯，也有部分厂家推出了替代荧光灯的LED照明产品。以LED路灯为例，表1－1列出了一些生产厂商的产品状况，与前几年的产品相比，色温范围更广，功率更大，整灯光效有明显提升，且整灯的光通量也有了大幅度上升。
表1－1 LED路灯主要厂家的产品现状
目前国内的LED照明生产企业大多采用国外进口LED芯片，作为整个产业的核心——大功率LED芯片的研发、制造技术还掌握在少数几个国外公司手中。因此，受产业上游芯片制造厂家的制约，目前市场上性能优异、质量好的大功率LED芯片价格昂贵，作为产业链下游的应用产品生产企业，产品成本难以大幅降低。
2012年4月底，美国能源部发布了新一期“固态照明计划”（简称SSL计划）。该计划以技术研发、产品制造、商业化支持、专利标准体系等方面为重点，提出了促进美国LED产业发展的目标、路线及相应的对策措施。该计划的目标是使LED元器件成本到2015年达到2美元／klm，到2020年实现1美元／klm。
经过近40年的发展，我国LED产业在经历了买器件、买芯片、买外延片之路后，目前已经实现了自主生产外延片和芯片，我国LED照明已初步形成完整产业链。
尽管国内LED产业基础比较薄弱，工艺水平比较低，但国内一些企业通过聘请海外技术人员，在技术上不断取得突破，许多企业已经取得自主知识产权，国内优质企业的技术水平已经与台湾大厂的技术水平相差不大，与国际大厂的整体差距也在不断缩小。
我国是世界照明电器生产、出口大国，又是消费大国。在我国节能环保的国家政策和各地地方政府的推动下，升级或淘汰现有落后耗能的照明器具是一个大的趋势。
目前，国内LED较为成熟的应用领域为建筑景观、大屏幕显示、交通信号灯、家电数码显示与指示灯、汽车灯、特种照明灯、手机、数码相机、计算机、电视机的中小尺寸背光等领域。
在国家“扩大内需、促进增长”的宏观调控政策之下，未来我国将加快建设保障性安居工程，加快农村基础设施建设，加快铁路、公路和机场等重大基础设施建设，加快地震灾区灾后重建，投资规模将有较大幅度提高。这些庞大的投资建设措施必将增加对包括显示屏、特殊照明、普通照明、景观照明等在内的各种LED应用产品的大宗需求。
LED照明核心的GaN材料被认为是一个世纪都在发展的材料，还有很大的发展潜力，目前器件已达到的光效实验室最高指标仅为161lm／W，产业化水平则为90～100lm／W，与专家预测的指标300lm／W及理论值400lm／W还存在很大差距，产业发展远未达到技术成熟，光效仍有很大的提升空间。
LED产业链较长，从上游的衬底材料、外延生长和芯片制备，到中游的芯片封装，各个产业链环节都有一些比较成熟的技术路线，但是就整个产业发展的技术点来说，从发光理论、材料体系、器件结构到应用范围都有可能找到新的方法，甚至全新的技术路线。典型的例子是，以南昌大学江风益教授领导研发的“硅衬底发光二极管”打破了日美等发达国家垄断LED核心技术的局面，开辟了我国在技术创新、实现LED产业技术领域的重大突破。
随着我国半导体照明技术的进步，逐渐形成了指示、信号与显示，背光，照明三大类数百种LED应用产品。目前国内较为成熟的应用领域包括指示灯、交通信号灯、大屏幕显示，手机等小尺寸数码产品背光源，手电筒、矿工灯、舞台灯、太阳能LED草坪灯、微型投影机光源、建筑景观等特殊照明应用。除此之外，还出现了新的应用方向，如航空航天、医疗、农业等领域的应用，国内外都刚开始萌芽，还有待继续研发。
我国具有丰富的有色金属资源，镓、铟储量丰富，占世界总储量的80％。另外，我国也有极为丰富的硅资源，仅江西省初步探明的储量就达2亿吨以上。所有这些丰富的矿产资源都为我国LED产业的发展提供了非常稳固的原材料基础。
由于LED产业上游的外延芯片环节具有技术密集型的特点，而中下游的封装、应用环节则具有典型的劳动密集型特点，因此整个产业的发展不仅需要有大量的技术人才，而且需要众多的优质劳动力。我国是世界上人口最多的国家，目前我国国民人均受教育年限达到8.5年，新增劳动力平均受教育年限提高到10年以上，而且我国每年的大学毕业生达600万人，我国已经从一个人口大国转变为一个人力资源大国。因此，无论是LED产业发展所需的普通劳动力还是高技术人才，都有充足的来源和保证。
我国于2004年开始投资50亿元，大力发展节能环保的半导体照明；2008年起开展了财政补贴高效照明产品推广工作；2009年印发了《半导体照明节能产业发展意见》；2011年发布了“中国逐步淘汰白炽灯路线图”，如图1－14所示；2012年3月，中国环境与节能体制创新工作委员会对外宣布，将在我国试点地区分期分批实施绿色照明节能改造示范工程。
2013年2月，国家发改委发布了《半导体照明节能产业规划》。规划称，到2015年，我国60W以上普通照明用白炽灯全部淘汰；节能灯等传统高效照明产品市场占有率稳定在70％左右；LED功能性照明产品市场占有率达20％以上。该规划还称，逐步加大财政补贴LED照明产品推广力度；推动LED产品在医疗、农业、舞台、景观照明等专业和特殊场所的示范应用；组织开展知名建筑照明应用、建筑智能照明节能改造、缺电地区离网照明应用示范工程。2013年科技部发布了《半导体照明科技发展“十二五”专项规划（征求意见稿）》，提出到2015年，半导体照明产业规模将达到5 000亿元，并提出要重点培育20～30家掌握核心技术、拥有较多自主知识产权、自主品牌的龙头企业，建成50个“十城万盏”试点示范城市。
图1－14 中国逐步淘汰白炽灯路线图
2013年正在进行中的LED产业由沿海向内地的转移及活跃的并购活动，为LED产品成本的下降提供了支持。雷士将总部由惠州迁至重庆，三安和德豪润达举迁芜湖，真明丽选址扬州，都使产业布局进一步趋于合理。
2013年5月13日，作为备受关注的“上海国际新光源＆新能源照明论坛”分会之一的“光生物安全与应用”沙龙在上海举行。会上，《普通照明LED与蓝光》白皮书编写专家组代表对外发布了该白皮书的主要结论。
（1）现在普通照明用的白光LED的光效已超过传统光源，其灯具效率也明显高于传统灯具。白光LED显色性良好，性能稳定。LED照明系统可实现智能化照明，既可调光，又能改变色温，因而LED可以提供低碳舒适的最佳照明。
（2）蓝光是白光的基本成分。与日光和传统光源一样，白光LED也含有蓝光。适量的蓝光不仅为保证光源的显色性能所必需，而且对人的生理节律有调节作用。
（3）蓝光对于视网膜的伤害主要是由波长为400～500nm的过量辐射造成的。各种光源和日光光谱计算得到的数据及国内外权威实验室的测量结果表明：白光LED光源的蓝光含量不高于相同色温下荧光灯和金属卤化物灯等传统光源及日光；白光LED光源在人眼视网膜上的蓝光辐照量与荧光灯和金属卤化物灯等传统光源类似，属于0类和1类的安全照明产品。
（4）为了确保LED照明产品的光生物安全和照明质量，LED光源和照明系统必须符合国内外相关标准，并采用合理的光学设计，将出光面的表面亮度控制在合适的水平。在使用时，所采用的照度和色温应根据具体应用而定。
（5）与传统光源类似，正确使用合格的普通照明白光LED产品，对于人眼是完全安全的。
任何事物的发展都应一分为二地看待，我国发展LED产业的劣势主要有以下几个方面。
（1）国内企业LED产品技术水平与国外还有一定差距，在争取高端客户方面处于劣势。
（2）国内集成电路制造基础与日本、韩国及我国台湾地区等比较，相对薄弱，LED外延、芯片制造能力、工艺水平及外围材料配套能力差一些，还需要一段时间培养。
（3）国内研发多集中在大学和科研院所，生产在各企业，缺乏研发成果产业化的快速转换机制。
（4）国内核心专利缺乏，特别是关系到产业长远发展的蓝光核心专利及白光专利缺乏，这将使国内产业的长期发展受制。
【中转站】LED产品“短寿”致市场“短路”
近年来，国内LED灯具行业普遍存在能效较低、使用寿命短、成本偏高等问题，这都阻碍了LED灯的市场普及。
LED芯片寿命可达几十万小时，元器件的寿命也有5万～10万小时，可目前国内的一些LED灯泡寿命只能做到1.5万～2.5万小时。寿命为1.5万～2.5万小时是什么概念？假设每天开灯8小时，那么一只LED灯泡的使用寿命为5～8.5年。相比于LED芯片和元器件的寿命，目前LED灯的寿命还有很大的提升空间。
显然，LED照明要走进千家万户，首先是要把价格降下来，其次就是要提高产品的可靠性和稳定性，在质量上过关。
LED是21世纪最具发展前景的高技术照明产品。作为新型高效固体光源，具有寿命长、节能、环保等显著优点，将是人类照明史上继白炽灯、荧光灯、高压气体放电灯的又一次飞跃。在半导体照明产品的外延生产、芯片制造、器件封装、集成应用等几个环节已初步形成比较完整的产业链，但在白光照明实现LED功能化照明方面还存在着许多制约因素。
LED在室外照明工程中的应用已经非常普遍，但在室内照明工程的应用目前还处在初步阶段，这一方面是因为流明成本太高，另一方面也是因为LED室内照明的产品种类太少，照明设计人员苦于无从选择，而给室内照明产品的推广设置了障碍。
现在的任务是要从研发核心技术入手，推动LED室内照明产品走出在国内“叫好不叫座”的怪圈。LED室内照明产品的开发和推广应注重以下五个方面的问题。
（1）产品系列化、模数化。
应用于室内照明的传统灯具可谓名目繁多，筒灯、射灯、格栅灯、花灯和吊灯等组成了商业照明与家居照明两大领域，主导着室内照明的方向，而目前应用于室内照明的LED产品主要是LED杯灯、LED地砖等装饰性照明灯具，其他常见的传统灯具则少见LED光源的应用。但这一块市场的巨大潜力毋庸置疑，随着LED光效的提升和价格的降低，谁最先开发了系列化产品，谁就抢占了市场的先机。
面发光的LED必须与建筑设计相结合，才能满足设计者的需求。例如，作为地面铺装的夜间装饰，产品的尺寸应与地砖的尺寸相协调，即符合模数的要求：150mm×150mm、200mm×200mm、200mm×100mm、300mm×300mm、400mm×200mm等。
（2）产品集成化、智能化。
LED的一个最大的优势就是容易控制，并且可以集群控制。在一些需要可编程能力的场合，LED智能化产品能够提供一系列的解决方案。内含三基色LED和一个微处理器的智能LED产品，配置DMX512通信协议可以在以太网上运行，这为室内照明的智能化管理提供了便捷，还可以淡化因使用LED导致初次投入成本过高的劣势。
（3）满足人们对照明的个性化需求。
照明，在经历了一系列的演变之后，正慢慢变成一种时尚，个性化的照明产品成了人们的首选。LED体积小，不像传统光源那样有玻璃壳，并且光线容易控制，在灯具外观的人性化设计方面赋予了LED灯具生产商无限的发挥空间。
（4）提高光通量利用率，最大限度地降低综合照明成本。
目前LED在照明领域的使用还受到技术水准和价格的限制，我国LED在照明领域应用的困难是LED白光光效不高（每瓦只有20lm左右）、功率不大（几十毫瓦至一瓦）、价格贵。但是白光LED的发展前景看好，发光效率将达到100lm／W，单颗的输出功率可以达到10W，大功率、高亮度LED集成封装技术的研究，包括驱动电路及特种灯具的开发，无疑是LED最终走入照明领域的关键。一旦光效和价格问题得到解决，LED将是未来照明的主体。
目前，虽然LED光源不如某些传统光源光效高，但由于LED光源发光方向性强，可利用率高，所以只要通过合理的光学处理，最大限度地利用其光通量，在照度方面，LED完全可以达到功能照明的要求。
（5）解决大功率LED的散热技术，最大限度地延缓大功率LED的光衰。
由于LED封装技术上的原因，掺杂了红黄色素的LED，其光衰比白光LED更快，也即其发光强度必然比白光LED下降得更快。弥补这种光强下降损失的代价，就是增加灯具LED的组装数量，也就意味着成本与能量的增加，这也是很无奈的结果。
大功率LED对散热技术要求较高，环境温度达到一定的限度就会很快产生光衰，直接导致LED寿命的下降，目前仅1W和3W大功率LED小量应用于市场，5W而和10W的大功率LED还停留在实验室阶段。只有解决大功率LED的散热技术，最大限度地延缓LED的光衰，才能大面积推广大功率LED的应用。
近年来LED技术的发展突飞猛进，LED的发光效率也屡创新高，LED已经可以在很多场所代替传统光源使用，特别是大功率LED的出现，加速了LED取代传统照明光源的速度，也使得LED在室内照明的大面积应用变得更加现实。随着整个行业的不断成熟及LED产品开发的纵向深入，大功率LED在价格和光效上还会有很大的变动幅度，加之国家政策的大力引导，社会舆论的积极宣传，我们有理由相信，在不远的将来，LED就会进入寻常百姓家，像现在的荧光灯一样。