涨知识:最全LED产业链详解

涨知识:最全LED产业链详解
(⼀)LED 简介
1、LED 基本介绍
LED 是“Light Emitting Diode”的缩写,中⽂译为“发光⼆极管”,是⼀种可以将电能转化为光能的半导体器件。LED 的核⼼部分是由 p 型半导体和 n 型半导体组成的芯⽚,在 p 型半导体和 n 型半导体之间有⼀个 p-n 结,当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,从⽽把电能转换为光能。不同材料的芯⽚可以发出红、橙、黄、绿、蓝、紫⾊等不同颜⾊的光,“发光⼆极管”也因此⽽得名。低频功率放大器
与传统照明相⽐,LED 在节能⽅⾯优势明显,是⽬前世界上先进的照明技术。被业界认为是⼈类继爱迪⽣发明⽩炽灯泡后伟⼤的发明之⼀。
LED 的另⼀⼤特点是环保。LED 为固态发光器件,不含汞,在⽣产和使⽤中都不会因为破裂导致有毒⾦属环境污染。
鞋架2、LED 应⽤领域及其分类
在全球能源危机的⼤环境下,节能、环保、⾊彩丰富、安全、寿命长、微型化的半导体 LED 照明已被世界公认为⼈类照明史上第三次照明⾰命。随着 LED技术的提升,其应⽤领域正在不断拓展和延伸,被⼴泛运⽤于液晶屏背光源、通⽤照明、信号显⽰、信号灯和车⽤灯具等领域。
3、LED 封装及其产品分类
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LED 封装是指⽤环氧树脂或有机硅等材料把 LED 芯⽚和⽀架包封起来的过程。具体⽽⾔,就是将 LED 芯⽚及其他构成要素在⽀架或基板上布置、固定及连接,引出接线端⼦,并通过可塑性透光绝缘体介质包封固定,构成整体⽴体结构的过程,为芯⽚的正常⼯作提供保护及散热功能。
⽬前,LED 器件的类型主要为直插型(Lamp)和表⾯贴装型(SMD),其中,SMD 型产品与 Lamp 型产品相⽐,具有很多独到的优异特性,如:组装密度⾼、电⼦产品体积⼩、重量轻,节省材料、能源、设备、⼈⼒、时间等。具体体现为:
(1)焊点缺陷率低,⾼频特性好,减少了电磁和射频⼲扰;
(2)可靠性⾼、抗振能⼒强;
(3)易于实现⾃动化,提⾼⽣产效率,降低成本达 30%——50%;现浇梁
(4)贴⽚组件的体积和重量只有传统插装组件的 1/10 左右,⼀般采⽤ SMT之后,电⼦产品体积缩⼩ 40%——60%,重量减轻 60%——80%。
⽬前,SMD LED 主要应⽤于背光、照明等领域。
从封装形式区分,SMD LED 产品包括 Chip 类、Top 类、Sideview 类和⼤功率类产品,其中 TOP 类、Sideview 类和⼤功率类产品主要以⽩光、⾼亮为主,主要运⽤领域为背光(如:⼿机、电脑等领域)和照明(如:室内照明、室外照明等),因此,SMD ⾼端形式封装的具体产品通常为 TOP 类产品、Sideview 类产品和⼤功率类产品,具体表现为⽩光、⾼亮产品。国内直插式器件市场已经基本饱和,利润逐年下降;SMD 低端器件竞争已⽇趋⽩⽇化,SMD 中⾼端器件产能处于逐步释放阶段,产品价格变化较⼤。
4、LED 按发光颜⾊分类及其应⽤
LED 属于半导体光电器件范畴,依发光颜⾊分为单⾊光 LED、全彩 LED 和⽩光 LED。其中,⽩光 LED 主要⽤于背光和照明领域,⽤途较为⼴泛。各⾊光LED 分类及应⽤领域如下:
5、LED 应⽤发展概况
早在 1907 年,⼈类就发现了半导体材料的通电发光现象,然⽽直到 20 世纪60 年代,由化合物半导
体材料 GaAsP 制成的红光 LED 才真正实现商⽤,但由于发光效率⾮常低,⽽成本却⾮常⾼,当时仅⽤于各种昂贵电⼦设备的信号指⽰灯。
进⼊ 90 年代以后,随着 LED 发光效率、发光强度的逐渐提⾼,以及发光光⾊对整个可见光谱范围的全覆盖,LED 光源的节能效果和实⽤性得以凸显,其应⽤领域也得到了较⼤的拓展,⽬前 LED 已经⼴泛应⽤于液晶屏背光源、户外⼤屏幕、光通信光源、交通信号灯、舞台灯、景观灯、汽车尾灯,并逐渐进⼊路灯、室内照明、汽车前灯等传统照明应⽤领域。
6、全球 LED 封装⾏业发展状况
全球 LED 封装⾏业的发展是伴随着 LED 产业链技术的发展进⾏的,具有明显的产业转移特征。全球五⼤ LED 巨头:⽇本 Nichia、ToyodaGosei、美国 CREE、Lumileds、德国 Osram 代表了 LED 的⾼技术⽔平,引领着 LED 产业的发展。
20 世纪 50 年代,英国发明了第⼀枚具有现代意义的 LED(Light EmittingDiode),1962 年美国通⽤电⽓公司率先研制出第⼀种实际应⽤的可见光发光⼆极管。到了 20 世纪 70 年代,黄⾊和绿⾊ LED 发光器诞⽣,伴随着新材料的发明和光效的提⾼,单个 LED 光源的功率和光通量也在迅速增加。之后的数⼗年LED 发展迅速,遵守摩尔定律,每 18 个⽉亮度就会提⾼⼀倍。20 世纪 90 年代,由⽇本的⽇亚公司研发出了蓝⾊ LED,带动⽩光 LED 的开发成功,使得 LED 应⽤从单纯的标识显⽰功能向照
明功能迈出了实质性的⼀步。
随着技术的不断发展,LED 正在突破光衰、散热、光效等问题,逐步成为公认的节能、环保的新型光源,具有优越的经济效益和社会效益,应⽤前景极其⼴阔。各国政府⽇益重视,为节约能源、推⾏环保,⽬前很多国家都在加紧⽴法或推出相应科研、应⽤计划,或制订明确的⿎励使⽤节能型光源的时间表。2001年 7 ⽉,美国能源部启动⼀项名为“Next-GenerationLightingInitiative(NGLI)”计划,即“下⼀代照明计划”。⽇本 21 世纪照明计划是由⽇本⾦属研发中⼼和新能源产业技术综合开发机构(NEDO)发起和组织的⼀个国家计划。2000 年 7⽉,欧盟实施彩虹计划(Rainbow project bringscolorto LEDs),设⽴执⾏研究总署(ECCR),通过欧盟的 BRITE/EURAM-3program ⽀持推⼴⽩光 LED 的应⽤。为应对全球节能环保趋势,韩国产业资源部成⽴了“GaN 光半导体”开发计划,来发展以 GaN 材料为主的⽩光 LED 照明光源相关研究。中国 2000 年开始持续推出众多 LED 扶持政策,并于 2009 年开展“⼗城万盏”LED 照明推⼴计划,⼤⼒发展 LED 产业。
全球 LED 产业在各国政府政策的⼤⼒扶持下,LED 在各领域得到了⼴泛应⽤,获得了快速的发展。当前,全球 LED 封装产业主要集中于⽇本、台湾、美国、欧洲、韩国和中国⼤陆等区域。其中⽇本、美国、欧洲,因为拥有先发产业技术和制造设备优势,为全球早的 LED 封装产业发展区域;台湾和韩国拥有消费类电⼦完整产业链,产业上中下游分⼯明确,产业链供销稳定,因此近年来迅速崛起;中国⼤陆地区具有成本优势和迅速扩⼤的 LED 应⽤市场,在近的10 年时间⾥,世界各国包括台湾地区
的 LED 封装资本不断的向中国⼤陆转移,纷纷在中国⼤陆设⽴封装⼚,内资封装企业不断成长发展,技术不断成熟和创新,使得中国⼤陆也成为 LED 封装迅速崛起的地区之⼀。
LED 封装具有技术密集型和资本密集型的特点,由于中国⼤陆具有成本优势和迅速扩⼤的 LED 应⽤市场,国际及台湾封装⼚商纷纷到⼤陆投资建⼚,以取得就近配套与终端市场优势,使得中国⼤陆的 LED 封装产业得以持续快速的增长,也使得中国⼤陆成为全球重要的 LED 封装基地,这不仅扩⼤了中国⼤陆LED 封装在世界 LED 封装领域的市场占有率,同时也提升了中国⼤陆⼚商的LED 封装技术,加速了整个产业的快速发展。中国封装产业初步形成了珠江三⾓洲、长江三⾓洲、闽赣地区、环渤海区域等四⼤ LED 密集区域,中国已经成为世界重要的 LED 封装基地。
7、LED 封装⾏业的发展趋势
鱿鱼捕捞(1)SMD 封装逐渐成为 LED 封装的主要形式
表⾯贴装封装的 SMD LED 成为⼀个发展热点,很好地解决了亮度、视⾓、平整度、可靠性、⼀致性等问题,采⽤更轻的 PCB 板和反射层材料,在显⽰反射层需要填充的环氧树脂更少,并去除较重的碳钢材料引脚,通过缩⼩尺⼨,降低重量,可轻易地将产品重量减轻⼀半,终使应⽤更趋完美,尤其适合对产品厚度不断减少的各类背光产品及户内,半户外全彩显⽰屏应⽤。
SMD LED 封装具有⼀定的技术难度,这种技术难度体现在:
⼀是如何设计器件结构,优化封装材料组合,以提⾼器件发光效率,并使配光曲线满⾜要求。良好的封装形式不仅能够提⾼ LED 芯⽚的使⽤效果,也有助于企业实现产品的差异化。SMD 器件结构的不断研究,带来了器件结构的不断发展,针对细分市场的专⽤器件不断出现,如满⾜户外显⽰屏应⽤要求的椭圆形LED、满⾜⼩尺⼨ LCD 背光要求的侧⾯发光 LED 等。
⼆是有效解决散热问题,以提⾼器件可靠性。LED 器件热阻⾼会导致芯⽚的 PN 结温升⾼,引起 LED 光衰发⽣、散热是 LED 封装⾸要的技术难点。本项关键技术的持续研究,丰富和发展了封装材料,从⽽使器件热阻⼤⼤降低,器件寿命有了根本保证。
⽩光LED的封装技术成为业界为关注且投⼊研究⼒量多的⼀项关键技术,利⽤先进的封装技术,提⾼对⽩光LED⾊温、⾊度坐标、显⾊指数等参数的控制,从⽽获得品质优良的⽩光LED,以满⾜不同市场对不同⽩光LED的要求,实现批量⽣产的⽩光LED⾊温、⾊度坐标、显⾊指数⾼度集中,对任何⼚商⽽⾔,都是极具挑战性的技术难题。
(2)背光源和照明产品将成 LED 市场后续⾼速成长的动⼒
随着 LED 背光源在⼤尺⼨液晶⾯板中渗透率的快速提升和 LED 照明市场的超预期发展,整个 LED ⾏业将会出现加速增长势头。LED 背光和 LED 通⽤照明是增长快的两个领域,背光源和照明将成 LED市场后续⾼速成长的动⼒。
8、背光 LED 市场需求
LED 背光源包括⼩尺⼨背光源、中尺⼨背光源以及⼤尺⼨背光源,其中⼩尺⼨背光源主要应⽤于⼿机、MP3、MP4、PDA、数码相机、摄像机和健⾝器材等;中尺⼨背光源,主要⽤于笔记本电脑、上⽹本、计算机显⽰器和监视器等;⼤尺⼨主要应⽤于液晶电视等。
不同尺⼨液晶屏对 LED 背光源的数量及性能要求如下:
9、照明 LED 市场需求
LED 照明较普通照明具备节能、环保、响应时间短、使⽤时间长等优势,决定了它是理想的替代光源。⽬前其使⽤成本偏⾼,其⼤⼒推⼴受到了制约,但是随着 LED 成本的逐步降低,同时在各国政府致⼒推⼴节能政策、全球范围内逐步淘汰⽩炽灯的推动下,LED 照明将带来巨⼤的发展机遇。LED 照明应⽤市场主要可分为室外景观照明(护栏灯、投射灯、草坪灯等)、室内普通照明、装饰照明、专⽤照明(路灯、⼿电筒、头灯、阅读灯等)、特种照明(军⽤、医⽤照明、⽣物专⽤灯等)和车灯照明等。
随着⽩炽灯泡的禁⽤,10W 以下的 LED 灯泡商机涌现。依现阶段照明占全球电⼒消耗的⽐重达 19%,耗能总量达到2651TWH。如果能够将现有的光源替换成节能光源,预计将可以省下 30%能源
消耗。若再进⼀步将节能光源与感测器、智能电⽹等相关应⽤作结合,预计还可以再节省 30%的能源消耗。如果到 2030 年能够节省 50%的能耗,相当于减少 20 亿桶⽯油的⼆氧化碳排放量。
全球⽩炽灯泡的年平均消耗量在 200 亿只,LED 在⽩炽灯照明领域渗透率每提升⼀个百分点,就会带来 32 亿颗 LED 封装器件的增量需求。
10、中国⼤陆 LED 封装⾏业竞争格局
这四⼤区域⼀直是中国 LED 产业发展的基础所在,也是 LED 产品应⽤推⼴的主要地区。其中珠三⾓地区是中国 LED 封装企业集中,封装产业规模⼤的地区,企业数量占全中国的⼀半左右,该区域汇聚众多封装物料与封装设备的⽣产商与代理商,配套为完善,其他 3 个地区企业规模较⼩。长三⾓地区,以上海、杭州、扬州、宁波为产业聚集中⼼,投资环境较好,为中国的 LED 产业第⼆⼤封装基地,产业链上下游较平衡。闽赣地区主要是以厦门、泉州、南昌、景德镇
环境较好,为中国的 LED 产业第⼆⼤封装基地,产业链上下游较平衡。闽赣地区主要是以厦门、泉州、南昌、景德镇为产业聚集中⼼,为中国⼤的外延、芯⽚制造基地,因临近台湾,具有优越的 LED 产业对接优势。环渤海地区是以北京、⽯家庄、沈阳、⼤连、⼭东潍坊为产业聚集中⼼,其特点是科研单位、研究所和⼤学众多,因此在 LED 制程技术、LED 设备研究⽅⾯⼀直⾛在中国前列。
11、产业链概述
LED 产业具有典型的不均衡产业链结构,⼀般按照材料制备、芯⽚制备和器件封装与应⽤分为上、中、下游,虽然产业环节不多,但其涉及的技术领域⼴泛,技术⼯艺多样化,每⼀领域的技术特征和资本特征差异很⼤。
LED 产业的产业链主要可分四部分:即 LED 外延⽚⽣长、芯⽚制造、器件封装和应⽤产品及相关配套产业,分为上游、中游和下游。半导体衬底材料、外延晶⽚的制造是上游产业,芯⽚制造是中游产业,器件封装及基于 LED 器件的应⽤产品制造是下游产业。
12、⽣产⼯艺流程
⽩光LED的封装⼯艺的实现是采⽤⾼精度全⾃动化⽣产设备,封装环境为万级⽆尘车间。
A、背光 LED 器件⽣产⼯艺流程图
B、照明 LED 器件⽣产⼯艺流程图
(1)⼤功率(含0.5W及以上)照明LED
13、环境保护
⽣产过程中不存在⾼危险或重污染的情况,所⽣产产品亦为节能环保产品。主要污染源和污染物为:⽣活废⽔、⼀般废⽓、有机废⽓、噪声源和固体废物,其中,噪声源来⾃切割机、焊线机等⼯艺设备和冷冻机、各种泵、冷却塔和空调机组,固体废物为⽣产过程产⽣的边⾓料。
攀藤网14、安全⽣产卫⽣
(1)在⼯艺设计中采⽤合理的⽣产组织,先进的⽣产流程及⽣产技术,将危险和有害因素减⾄低程度。
(2)⽣产中产⽣的有害⽓体的⼯艺设备设局部排风装置,并处理达标后再排放,确保⽣产⼈员的⾝体健康。
(3)所有⽤电设备、配电设备设安全接地,配电系统设短路保护、过电流保护等措施,保证⽤电安全。对⾼⼤建筑物采⽤避雷针⽅式。380/220V供电系统采⽤接零保护,防⽌出现电击事故。
(4)主要建筑物设避雷⽹。
(5)⼚房出⼊⼝及洁净区内有应急照明、安全出⼝供疏散使⽤。发⽣事故时,⼈员可迅速撤离。
(6)对风机、泵等设备产⽣的噪声采取⼀系列降低噪声措施,例如选⽤低噪声设备,采⽤减振基础、消声器等保证室内噪声符合国家规范要求。

本文发布于:2024-09-22 15:43:56,感谢您对本站的认可!

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