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LED产业分析
当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下,节约能源成为未来面临的重要的问题,在照明领域,LED发光产品因其具有节能、环保、寿命长、体积小等特点,正吸引着世人的目光。LED作为一种新型的绿色光源产品, 可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域,必然成为未来发展的趋势,二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。
LED照明设备采用发光二极管作为新光源,同样亮度下耗电量仅为普通白炽灯的1/10,使用寿命可以延长100倍。2006年全球半导体照明市场超过70亿美元,年增长率超过20%,预计未来5~10年可形成500亿~1000亿美元的潜在市场。
近年来,面对LED产业的巨大商机和令人鼓舞的发展前景,世界各个国家围绕LED的研制展开了激烈的技术竞赛,投入巨资相继推出半导体照明计划。美国从2000年起投资5亿美元实施“国家半导体照明计划”,欧盟也在2000年 7月宣布启动类似的“彩虹计划”。我国科技部在“863”计划的支持下,2003年6月份首次提出发展半导体照明计划。
随着发光效率和应用技术的不断提升,大尺寸LCD、汽车、城市景观等领域对LED的需求大大增加。2006~2010年,显示、%、%%。
重点公司分析:上游企业同方股份,优势在于先进的技术和出色的成本控制能力。06~09年度,、、、,评级“推荐”。中上游企业士兰微,优势在于LED芯片,在单一领域做到国内最优。06~09年度,、、、,评级“推荐”。下游企业联创光电,优势在于完善的产业链和多年的行业经验。06~08年度,、、,评级“中性”。
Ⅰ LED产品概述
一、LED定义及分类
1、LED定义及原理结构
LED是英文Light Emitting Diode(发光二极管)的缩写,它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。
图表1:发光二极管的构造图
发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片,在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层,称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电进行发光的二极管叫发光二极管,通称LED。当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关。
2、LED制造流程
LED的制作流程包括上游的单晶片衬底制作、外延晶片生长,中游的芯片、电极制作、切割和测试分选,以及下游的产品封装。
国际和国内MOVCD设备基本是全进口的,主要厂商为美国VEECO公司和德国AIXTRON公司两家。
图表2:LED制造流程
下游
中游
上游
封装:芯片粘贴®焊接引线®树脂封装®剪脚
成品:LED灯泡和组件
芯片:金属蒸镀®光罩蚀刻®热处理®切割®测试分选
成品:芯片
晶片:单晶棒®单晶片衬底®外延层生长® 外延片
成品:单晶片、外延片

上游外延工艺
在外延炉(anic Chemical Vapor Deposition,简称MOCVD)高温高压无氧环境下,有机金属(MO源)和氢化物分解成原子有序地淀积在晶片的表面,成为外延层(Epitaxy)。上游外延制造附加值最高。
中游芯片工艺
中游厂商根据LED元件结构的需要,先进行金属蒸镀,然后在外延晶片上光罩蚀刻及热处理而制作LED两端的金属电极,接着将衬底磨薄、抛光后切割为细小的LED芯片,由于衬底较脆且机械加工性差,芯片切割过程的成品率为中游制作阶段的重点。中游的最后一步是测试分选。
下游封装工艺
下游是把从中游来的芯片粘贴并焊接导线架,经由测试、封胶,然后封装成各种不同的产品。
3、LED产品分类
最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是GaAsP,发红光(λp=650nm),在驱动电流为20毫安时,光通量只有千分之几个流明,。
70年代中期,引入元素In和N,使LED产生绿光(λp=555nm),黄光(λp=590nm)和橙光(λp=610nm),光效也提高到1流明/瓦。
到了80年代初,出现了GaAlAs的LED光源,使得红色LED的光效达到10流明/瓦。
90年代初,发红光、黄光的GaAlInP和发绿