LED(LightEmittingDiode)即发光二极管,是一种半导体发光器件,可以将电能转化为光能。它是由含镓(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等元素的化合物制成,当电子与空穴复合时能辐射出可见光。当上述元素进行不同搭配时可以产生不一样的颜色的光,如:砷化镓能发出红光、磷化镓能发出绿光、碳化硅能发出黄光等,进而能形成色彩多变的可见光。
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除了颜色多变,LED 具备其他照明方式不能够比拟的节能、环保、寿命久、不易损坏等优势,因此在真实的生活中应用比较广泛。据统计,截至 2016 年末,LED应用市场的规模增长 19.36%,其中,照明仍然是应用市场发展的最主要推动力,2015 年照明市场增长率约 32.5%,占国内应用市场的比重增加到 45%。2016年 LED 应用市场的规模增长 23.2%,其中,照明市场增长率约 30.3%,占国内应用市场的比重增加到 47.60%,是应用市场的第一驱动力,继续保持稳定的增长态势,其中以汽车照明、景观照明和背光源为主要组成部分,三者相加占比 70%以上。根本原因在于这三个领域照明环境复杂多变,光源要经受气温变化、震动、灰尘积累、使用时间长等多方面考验,而目前只有 LED 具备的优势可能满足这些使用需求。截至 2016 年底,除了照明之中排名前三的应用领域外,可见光通讯、紫外 LED、农业照明(三新领域)继续强势发展,占应用领域份额约为2.6%,另外户外显示占比达到 7.1%。
我国 LED 产业起步于 20 世纪 70 年代初,由于当时应用领域较少,产业发展较为缓慢,主要以科学研究院或具备研究院背景的企业为主导,应用领域少、单位生产所带来的成本高、技术不成熟等一系列因素造成了发展初期的产业化能力非常薄弱。
经过 40 多年的发展,尤其是在进入 21 世纪以来,我国宏观经济持续增长,节能减排需求日益增加,加之国家政策扶持,LED 技术不断取得突破,我国 LED产业已初步形成了包括 LED 外延片生产、LED 芯片制备、LED 芯片封装以及 LED产品应用在内的较为完整的产业链。中国 LED 产业在经历了买器件、买芯片、买外延片之路后,目前已经实现了外延片和芯片的自主生产。自 2005 年以来中国 LED 产品技术创新与应用开发能力逐渐提高,器件可靠性研究的地位越来越突出,测试技术与标准也渐成热点,这标志着我国 LED 产业已确定进入了一个崭新的发展阶段。
整个 LED 产业中,处于产业上游的为 LED 芯片外延,中游为 LED 封装,下游为 LED 应用。随着 LED 下游应用领域的逐步延伸,产品应用场景范围越来越广,对中游封装环节起着直接的影响。近年来,我国 LED 封装能力提高较快,品种较全,可封装各种外观尺寸和不一样的颜色的 LED 器件,包含各种单管、复合管、数码显示器、SMD 器件等。相对于外延和芯片产业,我国的 LED 封装业最具竞争力,最具规模,技术水平也最接近国际领先水平。目前国内封装产业慢慢的变成了世界重要的LED 封装生产基地。
随着氮化镓铟材料技术的迅速发展,蓝、绿和基于蓝光芯片的白光 LED 实现了产业化。从应用场景范围而言,白光 LED 是应用领域最广的 LED 产品,其出现使LED 的应用领域拓展到通用照明(含室内照明、室外照明)、背光源(大范围的应用于笔记本电脑、手机、液晶电视、液晶显示器、MP3、MP4、iPod 等)、室内外全彩显示屏、特殊照明(如医学用灯、投影及照相用灯)、专用照明(如矿灯、航空航天用灯、军用灯)。但从目前技术水平而言,任何一种 LED 芯片都无法直接发出白光,一定要通过光色复合技术来实现,因此其封装技术难度也最大。白光LED、特别是大功率白光 LED 的封装,要解决包括光学、热学、力学、电学等多种学科的问题,是衡量 LED 封装企业技术水平的主要标准。其导电性、散热性以及力学特征很重要的一部分取决于 LED 支架的质量。
受益于光效提升,同样照明强度下,LED 芯片成本得以控制。在产业链中下游环节中,LED 封装引入 COB(板上芯片封装)等新技术和散热性能更佳的封装材料,进一步提升了封装器件的发光效率,LED 光源和灯具设计趋向一体化,设计水平优于传统光源,也为最终产品的成本控制做出贡献。
随着全球范围对白炽灯的逐步淘汰,LED 照明将迎来难得的发展契机,成为照明行业的发展重点。
LED 产业上游具有技术密集型、资本密集型特点,中下游具备资本密集型、技术密集型和劳动密集型特点,规模优势是行业内企业控制成本、提高自身竞争力的重要手段,因此不具备规模优势的低端小企业将难以持续投入资金进行研发、市场拓展,进而很难在行业内生存。近几年,国内 LED 产业加大了整合力度,小企业正在慢慢地退出,行业内部公司数由几年前的持续增加变为基本稳定,总体上数量变化不大,但市场集中度出现了明显提高,扩产的封装企业产值在亿元以上的以大中企业为主,比重占到 60%以上。从产业生命周期的角度来看,行业正向着成长期的后期过渡,并将在数年后逐步进入到成熟期,形成多家大规模的公司引领市场标准,产品质量提高并且稳定的局面。
目前我国的 LED 行业整体处于价值链中下端,尤其在芯片外延环节产品附加值相对国际领先水平较低。然而国内大型 LED 企业实力正慢慢地提高,研发投入逐步增大,加之我国封装行业处于国际领先水平,封装行业的高标准将反过来促使芯片外延行业的加速发展,进而将带动整个产业的发展,向价值链上游浮动。