1968年我國第壹批發光二極管開始進入市場,至今已有30多個年頭,在光學光電子新興產業中極具影響,在顯示技術領域始終占有壹席之地,我國政府在電子基礎產品發展中,堅持樹立大市場觀念,以國民經濟現代化、信息化為目標,實現產品專業化大生產為重點,擴大出口創匯能力,首選光電子器件等五種新型電子元器件作為發展目標,LED產業是光電子器件發展中的重點,在產值、產量、規模效應等占有優勢,雖然在世界光電設計中占有很小的份額,但是我國巨大的市場潛力,使得制造廠商紛紛參與,擴張投資增加產能。
近三年來LED產業平均增長率大於30%,尤其是1996年之後增長較快,1998年實現銷售收入22.44億元,比上年增長13.44%,產量65.09億只,比上年增長5.2%,產值35.89億元。行業資料顯示,目前我國從事生產經營、科研教育等單位有100多個,從業人員約15000人,其中工程技術人員占二成,行業資產3.5億元,初步形成了產業規模,同時產業發展也帶動了周邊支持產業的發展,除LED芯片之外,主要原材料,零部件,所需的儀器設備國內都有生產供應,國內許多高校、研究所在發光材料、新型結構、新器件、新應用等方面做了大量的研究工作,取得了很多成果,1998年完成科研開發,技術改造250余項,某些成果達到國際先進水平。在眾多生產商中,後道封裝工廠主要有聯創健和、佛山光電、寧波愛米達、廈門華聯、天津天星、蘇州半導體、深圳超亮等20余家;在芯片制作方面有五家,南昌欣磊公司是目前唯壹能夠批量供貨的芯片廠商,每月產能達到200KK,據悉該公司正在擬定擴產計劃,目標是每月能達到200KK,據悉該公司正在擬定擴產計劃,目標是每月產能500KK,欣磊公司的成功運作,改變了我國芯片唯壹依靠進口局面,上海晶田的投產曾經給人鼓舞,但是之後的運作中經歷了痛苦的合作歷程,近期有壹線轉機,生產LED傳統芯片,據稱有供不應求趨勢,出現市場緊銷的局面,但是距離規模量產甚遠,其余三個廠家仍處於試產階段,很少有產品面市;在四次元芯片制造方面,也有三家企業投入,至今尚無產量銷售;有六個廠商投入發光材料的開發和生產,其中三個工廠制作傳統芯片的外延片,三個工廠利用MOCVD技術制作四次元的材料,目前進展不大,都處於試驗階段。
LED顯示屏是發光二極管主要應用面之壹,近年來發展迅速,目前LED顯示屏制作技術先進,售價低,國外公司很難在大陸競爭市場,據不完全統計,1998年我國LED顯示屏生產廠商有150多家,制造各類顯示屏約五萬平方米,實現產值14億元,主要生產廠家有北京蘭通、南京洛普、聯創健和、上海信茂、上海三思科、東北微電子、西安青松、天津數據、深圳同洲等,這些公司生產的戶外屏,全彩色室內外屏都能為用戶接受,推動了信息顯示市場發展;我國臺灣地區發展LED產業取得了舉世矚目的成績,近年來在產品結構,制作技術,產品質量,量產水平,市場占有方面,緊逼日本的態勢,在世界LED產業中緊挨美國、日本之後,位居世界第三,五年來,每年平均增長達20%以上,1997年臺灣十大光電產品中占第四位,產值18870百萬元新臺幣,Epistar Corp已經開發成功用於全彩色燈和顯示器的紅色、綠色、藍色芯片,這些芯片光強超過70mcd,壹家正在投產的公司利用MOVPE技術,生產InGaAlp超亮度的發光材料和芯片;臺灣有七家生產LED芯片的公司,生產各色傳統芯片占世界產量的七成以上,主要廠商有光磊、鼎元、光寶、國聯等,歐美、日本等著名光電公司也使用臺灣芯片,臺灣封裝工廠有30余家,有10個是大公司,主要有光寶、億光、今臺等,這些廠商大多在大陸設廠,以擴大產量,降低成本,增加市場競爭能力。因此我國LED產業的整體實力雄厚,有望成為電子基礎產品重要支柱產業。
發光二極管的應用十分普遍,由於工作電壓低、耗電省、色彩豐富、價格低,因而受到電氣工程師和科研人員的歡迎,早期傳統的產品發光效率低,光強壹般幾個到幾十個mcd,適宜使用在室內場合,在家電、儀器儀表、通訊設備、微機及玩具等方面應用,由於應用技術日趨發展,傳統產品出現新的應用商機,正在流行的LED聖誕燈,由於造型新穎,有鴨嘴型聖誕燈、多彩球型燈、珠廉窗燈,而且色彩豐富,不易碎破,低壓使用的安全性,近期在香港等東南亞地區銷勢強勁,受到人們普遍的歡迎,正在威脅和替代現有電泡的聖誕市場;壹種受到兒童歡迎的閃光鞋,利用走睡時LED閃鑠發光,非常醒目,既有單色光,也有雙色光,據浙江壹家鞋業公司總經理介紹,僅溫州地區壹年要用去500KK的發光二極管;具有健康保健作用的牙刷,在發達國家使用普遍,利用發光二極管作為牙刷的電量指示十分方便,每把牙刷都帶壹個LED燈,據國內正在投產的制造商介紹,該公司已有保健牙刷少量上市,計劃生產時需要300KK的發光燈;在工業產品方面,發光二極管型AD11指示燈在電源櫃上普遍使用,這種產品采用多芯片集成組成光源,有紅黃綠三種顏色,經電容降壓後,可以使用220V、280V電源,江蘇壹家制造商介紹,該公司年銷售達到10KK只以上,每年需要200KK-300KK LED芯片,市場還有擴張的潛力,由於主動發光指示清晰,壽命長,耗電少等特點,很受用戶歡迎,不久可以全部替代電泡型AD11產品,總之傳統發光二極管的市場不僅會隨著原有應用面產品的成長而提升,而且新的應用面開拓了市場商機。
隨著新材料及半導體工業技術的發展,自1994年起以新型可見光材料InGaAlP和InGaN為主流,實現了高亮度,多色化,加之封裝技術的改進,顯示信息大型化,出現了LED產品新的應用領域,帶來了更多的市場商機,這些產品使得LED應用由室內使用提升到戶外使用,能在陽光強烈的場合下清晰顯示,發光效率極高,光強超過1000mcd,同時滿足了全彩色顯示和便攜產品低功耗要求,這些先進的發光管包括:
1.藍色、綠色發光二極管:藍色LED材料有碳化矽(Suc)、氮化鎵(GaN)及銦氮鎵(InGaN)三元材料等,采用InGaN/AlGaN結構制成的藍色發光燈峰值波長470nm,法向光強達到2000mcd,綠色發光燈峰值波長520nm,法向光強可達5000mcd,其中還有峰值波長500nm的藍綠色(交通綠)發光燈,在藍色發光的基礎上,包封時在其芯片上添加幾毫克的螢光物質轉換成白色,白光二極管是微型白熾燈的最佳替代品,價格雖比電泡貴,但不易破碎,更加省電,工作時幾乎不發熱,可以連續照明10多年,這些產品在日本、德國、美國及臺灣等著名的光電子公司生產並推向市場。
2.新穎的四次元發光二極管:八十年代後期開發上市的GaAlAs材料,制成紅色發光管,首先實現超高亮度的要求,發光強度超過1000mcd,但是光衰較大,因此應用範圍受到限制,九十年代開發成功的InGaAlP四次元材料,制成產品可以獲得紅、橙、黃、琥珀四種顏色,發光效率極高,並且高溫性能很好,是戶外使用的理想產品。
3.新品種LED及功率發光二極管:工作電流為70ma,發出極強的光束,視角較大,壹般為40-70度,用於汽車標誌燈;貼片式(SMD)LED在小電流下工作,壹般為1-2ma有足夠亮度,可節省便攜式產品的耗電量;恒壓發光二極管,制時將電阻封裝在內部,使用時不需限流電阻,壹般工作在12V以下,使用者十分方便,同樣在封裝時中進壹塊集成電路,壹般在5V以下工作,當通電時會閃爍發光,可以作為狀態顯示,使用也很方便,這種集群LED芯片、器件,元件可以制成發光模塊,實現特定的功能要求,利用LED多芯片的集群組成多彩色燈具,典型的紅、綠、藍三色可以組成全色燈,在三色中間交合處呈現白色光。
這些新器件出現拓展LED的應用領域,首先是交通訊號顯示光源的應用,具有抗震耐沖擊,光響應速度快,省電壽命長等特點,全國約有11個廠商在開發研制交通信號燈,其中有3家公司的產品通過了認證機構的檢測,近期在北京、上海、天津城市都有交通訊號燈作現場試驗,1997年北京第五屆多國城市交通展覽上,國內許多交通記號燈生產廠商展示了LED交通燈的樣品;其次是汽車工業上的應用,汽車使用白熾燈不耐振動撞擊,及易損壞,使用壽命短,經常需要換,1987年開始,我國開始在汽車上安裝高位剎車燈,由於 LED響應速度快,可以及早提醒司機剎車,減少汽車追尾事故,增加安全性,在汽車儀表板及各種照明部分的光源,都可有超高亮度發光燈來擔當,在發達國家,使用LED制造的中央後置高位剎車燈已成為汽車的標準件,美國HP公司在1996年推出的LED汽車尾燈模組可以隨意組合成各種汽車尾燈;第三是LED背光源,特別是高效側部發光的背光源最為引人註目,LED作為LCD背光源應用,具有壽命長,出光效率高,無幹擾和性價比高等特點,有電子手表、手機、BP機、電子計算器、刷卡機等廣泛應用,隨著便攜電子產品日趨小型化,LED背光源更具優勢,在手機中都選用LED背光源,因此背光源制作技術將向更薄型、低功耗,均勻壹致方面發展,LED側部背光板的厚度可做到0.7-3.5mm,出光效率達到50-70%,並且有綠色、紅色、藍色及各種混合色隨客戶選用,不久可能出現厚度相同於EL的超薄背光源;第四是人們最感興趣的LED照明光源,直接目標是LED光源替代白熾燈和螢光燈,這種趨勢已從局部領域和由小到大的開始替代,日本通產省號召全國節約能源,正在計劃替代白熾燈的發光二極管項目(稱為照亮日本的項目),頭五年的予算為50億日元,如果LED替代半數的白熾燈和螢光燈,每年可節約相當於60億升原油的能源相當於五個1.35×106KW核電站的發電量,並可減少二氧化碳和其它溫室氣體的產生,改善人們生活居住的環境,因此人們正面臨照明變革,期待LED給人們帶來福音。
由於發光二極管產業不斷湧現新技術、新產品、新的應用,呈現了朝陽工業的欣欣向榮的景象,相信在下世紀的頭十年中,LED產業會得到持續發展:
1.制造廠商會在超高亮、全彩色技術面擴張投資,提升產能,從業人員會有增加,我國(包括臺灣和香港地區)將成為世界LED的主要產地,預計占世界總量的六成以上,五年之後產值達到七十億元,超高亮度LED會有30%速度增長,而傳統LED也會有5%——10%速度增長。
2.目前許多色別的發光二極管都達到燭光級水平,相信隨著器件結構的改進,發光效率的飛速提高,今後LED發展的主要方向是照明光源,開始在壹些領域取代白熾燈,期間會與其它光源互補,並存,***同發展,人們面臨著照明光源的變革,有人預言LED是21世紀的照明光源。
3.世界光電子產業的發展推動應用領域的變化發展,相信隨著LED產業的發展會有更多的資金投向LED的研究和生產,因此現有超高亮度、藍色、綠色LED的技術為少數廠商壟斷將會突破,預計產品成本會有大幅度的下降,從而促進市場再開發,應用於的再拓展。
可以相信,半導體發光技術不會被其它技術產品取代,而且會繼續沿著原來的軌道向前發展。