LED未来的发展前景?
LED未来发展大有可为,具体分析如下:
一、LED产业现状:发展迅速,但企业规模偏小,产业链不完整
1、作为目前全球最受瞩目的新一代光源,LED因其高亮度、低热量、长寿命、无毒、可回收再利用等优点,被称为是21世纪最有发展前景的绿色照明光源。我国的LED产业起步于20世纪70年代,经过近40年的发展,现已形成上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州和石家庄7个国家半导体照明工程产业化基地,产品广泛应用于景观照明和普通照明领域,我国已成为世界第一大照明电器生产国和第二大照明电器出口国。
2、LED产业研究机构--集邦LED中国在线(LEDinside)的一份统计数据显示,截至2009年底,我国共有LED企业3000余家,其中,年产值上亿的只有140家。然而,在这140家企业中,没有一家企业的产品年销售额超过10亿元,超过5亿元的也只有少数几家,大部分在1亿元至2亿元之间。可见,虽然我国LED企业数量较多,但规模普遍偏小。
3、目前全球已初步形成以亚洲、北美、欧洲三大区域为中心的产业格局,以日本的日亚化工、丰田合成,美国的克里、通用电器和德国的欧司朗为专利核心的技术竞争格局。美、日企业在外延片、芯片技术、设备方面具有垄断优势,欧洲企业在应用技术领域优势突出,而我国的LED还处于较低端的水平,80%左右的产品集中在景观照明、交通信号灯等应用市场,在汽车照明、大屏幕等高端产品方面涉及的比较少。
二、LED产业症结:缺乏核心专利,产学研合作松散
1、 随着国内LED市场的蓬勃发展,越来越多的国外企业把目光转向中国,尤其近几年,我国受理的LED领域的专利申请数量逐年显著增加。记者在国家知识产权局发展研究中心提供的一份《半导体照明专利风险分析研究报告》中看到,截至2008年底,全球已有22个国家和地区在我国申请了专利,技术优势明显的国家在我国的专利申请比例较高,排名前五位的国家分别是日本、韩国、美国、德国和荷兰。其中,日本以1306件专利申请的数量遥遥领先,占申请总量的24%,其余四国分别占申请总量的7%、5%、4%、和3%。
2、在有效专利方面,国内专利申请与国外来华专利申请的比例约为4比5。但在这些国内专利申请中,台湾地区占据了大量的份额,其有效发明专利占到了53%。换句话说,如果除去台湾地区,大陆与国外在专利数量、专利含金量方面的差距将会更大。
3、此外,从产业链的分布来看,国外公司主要在芯片、封装领域的专利布局较多,有一半的LED核心发明在我国提出了专利申请,日亚化工、欧司朗、拉米尔德、克里、通用电气等公司掌握了绝大多数的核心专利技术。其中,日亚化工的核心专利最多,涉及除封装外的所有产业链。
4、与上述外国公司相比,我国LED专利申请明显处于劣势。
5、我国LED行业除了核心技术竞争力不强之外,产学研结合比较松散也是制约其发展的主要因素。我国的LED专利有很大一部分集中在科研院所,例如,在外延领域,专利拥有量排前三名的分别是中科院半导体所、中科院物理所和北京工业大学在芯片领域,排前三位的分别是中科院半导体所、北京工业大学和北京大学。与科研院校相比,国内企业申请的实用新型专利较多。
6、缺乏核心专利、产学研合作松散,已成为悬在中国企业头上的一把达摩克利斯之剑,随之而来的是企业随时面临的专利侵权风险。
三、LED产业未来发展趋势:加强自主研发,重视专利的重要作用
1、国内企业更应苦练‘内功’,加大自主创新力度,重点研发能够被市场广泛接受和认可的新技术,并以此为基础,与国外公司展开许可、合作。”
2、在消化、吸收国外先进技术的基础上,加强模仿创新,通过对竞争对手的核心专利进行改进,提高其技术效果,申请改进型专利,这是规避专利侵权风险的一条有效途径。”国家知识产权局发展研究中心主任毛金生指出。
3、企业要学会合法利用先进技术,跟踪即将到期的专利,签订专利实施许可合同、反垄断许可、交叉许可、授权生产,还可以到专利未覆盖的国家开拓市场。
4、加强企业与研究机构的产学研合作也是促进我国LED产业快速发展的有效途径。促进科研机构的创新成果向企业转移,努力培育一批具有自主知识产权的创新型“龙头”企业。
市场竞争格局:呈金字塔形分布
——上游芯片市场较为集中
LED上游芯片市场被掌握核心技术、拥有较多自主知识产权和知名品牌、竞争力强、产业布局合理的龙头企业所占领,市场集中度较高。根据CSA数据显示,2020年中国LED芯片竞争格局中,三安光电占比28.29%,位居首位其次华灿光电占比19.74%。TOP3合计占比超过整体规模的60%TOP6合计占比超过80%。
——中游LED封装市场格局初定
目前我国LED 封装行业格局初定,近年来LED封装行业由于产能扩张经历了价格战后,部分中小厂商被淘汰,行业集中度逐渐提高,行业整合趋于完成。目前国内LED封装行业主要厂商有聚飞光电、芯瑞达、木林森、国星光电、瑞丰光电、万润科技、穗晶光电等。
——下游应用市场格局分散
LED下游应用领域涵盖通用照明、景观照明、显示、背光、汽车、信号等领域,行业进入门槛低,市场竞争较为激烈,市场集中度较低。其中,通用照明是LED应用最广泛的领域。从LED通用照明市场竞争格局来看,目前LED通用照明领域主要分为三大派系:海外照明品牌、国内一线品牌、国内其他品牌。其中海外老牌照明品牌的主要优势在于高端产品的研发能力以及多年的品牌影响力国内一线品牌的优势在于国内广泛的销售网络和品牌影响力而国内其他品牌的优势在于制造能力。
——行业整体竞争格局呈金字塔分布
总体来看,LED产业链各环节参与企业数量与市场集中情况呈金字塔型分布。上游衬底制作、外延生长和芯片制造具有技术和资本密集的特点,参与竞争的企业数量相对较少,企业资源比较集中中游LED封装环节具有技术与劳动密集型特点,参与企业数量较多,近年来LED封装行业由于产能扩张经历了价格战后,部分中小厂商被淘汰,行业集中度逐渐提高下游应用的进入门槛相对较低,劳动密集的特点更为突出,参与其中的企业数量最多,行业集中度较低,竞争激烈。
区域竞争格局:集中于珠三角、长三角
中国的LED产业可以划分为长三角经济区,环渤海经济产业区,珠三角经济产业区,闽赣经济产业区和中西部经济产业区五大主要经济产业区。从区域分布情况来看,珠三角和长三角是国内LED产业最为集中的地区,上中下游产业链比较完整,集中了全国80%以上的相关企业,也是国内LED产业发展最快的区域,产业综合优势比较明显,与LED有关的设备及原材料供应商纷纷在这两个区域落户。
根据企查猫数据显示,从中国LED行业企业分布图中可以看出,目前中国LED行业主要聚集在长三角、珠三角地区,具体集中省份为广东、江苏省、浙江省和福建省等。
—— 以上数据参考前瞻产业研究院《中国LED行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》
智能灯除了配备照明灯外,还可以配备红绿灯、5g基站、数据采集器、充电桩、LED户外智慧灯杆屏等民用服务设备。与其他服务设备相比,人们生活方式的变化、户外数字广告的反复更新、智能灯+led信息屏幕的结合,不但使市民的生活更加智能化,其商业价值也日益凸显。
1、户外广告管理全面严格,LED户外智慧灯杆屏前景可观与传统纸质广告不同,户外广告受到广告运营者的喜爱,广告运营者可以根据不同的场景、节日在户外推出多种形式的广告。户外广告的市场很广,但有些弊端慢慢显露出来。固定的户外广告流动性小,可以与听众进行单一的接触。一些大型户外广告不但会影响市容的面貌,更有安全隐患。因此,从2018年开始,全国各地开始了室外广告设施的拆除工作。除了“拆卡”行动外,各地有关部门还出台了一系列户外广告的管理方法,户外广告的设置将更加严格!遇到“历史上最严格的”户外广告法,户外广告形式也呈现出多样化发展。“LED户外智慧灯杆屏”是户外广告的新载体,带动户外广告行业的发展,自然成为户外广告主们的“新宠儿”。
2、LED户外智慧灯杆屏优势首先,功能上,智能路灯的LED户外智慧灯杆屏可以通过同一数据平台的信息共享进行道路引导、道路交通实时转播、信息发布、广告宣传等,方便人们出行,同时后期投放广告增加收益。其次,就广告效果而言,“智能路灯led灯屏”可以同时播放多个画面,加深观众的印象,大大提高广告效果。最后,与大型户外广告牌相比,智能路灯上的LED户外智慧灯杆屏的占用空间可以说很小很小。可以美化城市空间,降低安全风险。
LED 灯的应用由于LED 灯有其它灯具无可比拟的优点,LED 灯正以非常快的速度发展并逐渐取代其他灯具,现在LED 灯已经被广泛应用在各照明领域中。
1.大功率LED 技术。LED 存在静电释放损害和热膨胀系数等效能瓶颈和散热问题,使其功率不能做得很大,亮度低。目前常用的性能比较稳定的大功率LED 芯片是1W 和3W。可以通过集成芯片提高LED 功率,但现在技术还不成熟,主要是需要解决散热问题。也可以通过多珠LED 的串、并联或混联实现大功率LED 灯具。后两种效率较低,用的较少,多珠LED 串联是目前LED 灯具在照明领域应用的主流。但是单珠串联有个致命弱点,一颗损坏,整路不通。这是制约大功率LED 灯具在照明领域应用的一大瓶颈。提高LED 灯具的功率,一是从芯片方面提高功率,另一是优化电路设计提高功率。
2.散热技术。温度是影响LED 的一个重要因素,温度升高会使LED 的光衰减加快,而芯片结点处的温度直接影响LED的寿命,所以LED 散热能力的强弱限制了LED 的功率大小。
LED 内部的热量主要由LED 芯片和印刷电路板工作时产生,对于小功率LED,通过自然传导对流的方式就可以把热量散发出去,但对于大功率LED 就要考虑多方面散热。在散热设计上,通常从LED 封装散热、电路板散热和增加散热部件等方面考虑。
3.芯片技术和芯片封装技术。芯片技术发展的关键是衬底材料的选择和外延片的生长技术。技术提升的关键都是围绕着降低缺陷密度和如何研发出更高效稳定的器件进行的,而如何提升LED 芯片的发光效率则是目前整体技术指标的最重要衡量标准。传统的衬底材料有蓝宝石、Si、SiC,目前比较热门的材料有ZnO、GaN 等。制造外延片的主流方法是采用金属有机物化学气相沉积。据2011 年LED 环球在线报道,美国北卡罗来纳州大学提出了一种新的氮化镓生长工艺,这一新工艺有望把材料的缺陷减低千分之一,从而制造出更高亮度的LED发光二级管。
4.光学设计技术。LED是点光源且方向性好,通过LED点阵设计、透镜和反光装置的设计及二次光学设计甚至三次光学设计,可以达到较理想的配光曲线,这也是光学设计的难点。在整体照明中,需要灯具有较大的照射面,可以使用线性LED 灯条配以导光板等技术使之成为面光源。LED 汽车信号灯可由反射镜和配光镜组成,通过合理的设计可达到法规配光要求的光形分布。
5.驱动技术。LED 恒流驱动一般有电感型和开关电容型两种LED 驱动,电感型LED 驱动的驱动电流高,LED 的端电压低,适用于驱动多只LED 的应用。电容型LED 驱动常用在大功率LED 灯具中,其LED 的端电压和电流高,可获得高的功率和发光效率。LED 驱动电路的设计根据具体的需要可能会很复杂,但是在电路设计时必需考虑电源要有高的可靠稳定性以及电路要有浪涌保护等多种因素。
LED 行业是朝阳产业、绿色产业,符合科学发展观的方向,同时也符合国家的产业发展方向,是我国鼓励发展的高新技术行业。中央及地方政府先后出台多个文件,从节能、环保、拉动内需、促进技术进步等各个角度鼓励发展 LED产业。我国 LED 显示应用产业的技术发展水平体现为技术的深化和产品的多元化。我国LED产业起步较晚,在LED核心技术和专利被国外垄断的大背景下,发展初期异常艰难。国际巨头主动放弃低端市场,国内LED企业开始了"原始资本"积累的过程,随着政府加大LED产业扶植力度,巨大的内需市场拉动,我国LED产业逐步发展完善起来。作为LED产业的一个重要分支,我国LED显示屏行业经过多年发展,技术水平不断提高,规模不断扩大。