1、led 基本介紹

led 是“l(fā)ight emitting diode”的縮寫(xiě)，中文譯為“發(fā)光二極管”，是一種可以將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體器件。led 的核心部分是由 p 型半導(dǎo)體和 n 型半導(dǎo)體組成的芯片，在 p 型半導(dǎo)體和 n 型半導(dǎo)體之間有一個(gè) p-n 結(jié)，當(dāng)注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能轉(zhuǎn)換為光能。不同材料的芯片可以發(fā)出紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫色等不同顏色的光，“發(fā)光二極管”也因此而得名。

與傳統(tǒng)照明相比，led 在節(jié)能方面優(yōu)勢(shì)明顯，是目前世界上先進(jìn)的照明技術(shù)。被業(yè)界認(rèn)為是人類繼愛(ài)迪生發(fā)明白熾燈泡后偉大的發(fā)明之一。

led 的另一大特點(diǎn)是環(huán)保。led 為固態(tài)發(fā)光器件，不含汞，在生產(chǎn)和使用中都不會(huì)因?yàn)槠屏褜?dǎo)致有毒金屬環(huán)境污染。

2、led 應(yīng)用領(lǐng)域及其分類

在全球能源危機(jī)的大環(huán)境下，節(jié)能、環(huán)保、色彩豐富、安全、壽命長(zhǎng)、微型化的半導(dǎo)體 led 照明已被世界公認(rèn)為人類照明史上第三次照明革命。隨著 led技術(shù)的提升，其應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷拓展和延伸，被廣泛運(yùn)用于液晶屏背光源、通用照明、信號(hào)顯示、信號(hào)燈和車用燈具等領(lǐng)域。

3、led 封裝及其產(chǎn)品分類

led 封裝是指用環(huán)氧樹(shù)脂或有機(jī)硅等材料把 led 芯片和支架包封起來(lái)的過(guò)程。具體而言，就是將 led 芯片及其他構(gòu)成要素在支架或基板上布置、固定及連接，引出接線端子，并通過(guò)可塑性透光絕緣體介質(zhì)包封固定，構(gòu)成整體立體結(jié)構(gòu)的過(guò)程，為芯片的正常工作提供保護(hù)及散熱功能。

目前，led 器件的類型主要為直插型（lamp）和表面貼裝型（smd），其中，smd 型產(chǎn)品與 lamp 型產(chǎn)品相比，具有很多獨(dú)到的優(yōu)異特性，如：組裝密度高、電子產(chǎn)品體積小、重量輕，節(jié)省材料、能源、設(shè)備、人力、時(shí)間等。具體體現(xiàn)為：

（1）焊點(diǎn)缺陷率低，高頻特性好，減少了電磁和射頻干擾；

（2）可靠性高、抗振能力強(qiáng)；

（3）易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高生產(chǎn)效率，降低成本達(dá) 30%——50%；

（4）貼片組件的體積和重量只有傳統(tǒng)插裝組件的 1/10 左右，一般采用 smt之后，電子產(chǎn)品體積縮小 40%——60%,重量減輕 60%——80%。

目前，smd led 主要應(yīng)用于背光、照明等領(lǐng)域。

從封裝形式區(qū)分，smd led 產(chǎn)品包括 chip 類、top 類、sideview 類和大功率類產(chǎn)品，其中 top 類、sideview 類和大功率類產(chǎn)品主要以白光、高亮為主，主要運(yùn)用領(lǐng)域?yàn)楸彻猓ㄈ纾菏謾C(jī)、電腦等領(lǐng)域）和照明（如：室內(nèi)照明、室外照明等），因此，smd 高端形式封裝的具體產(chǎn)品通常為 top 類產(chǎn)品、sideview 類產(chǎn)品和大功率類產(chǎn)品，具體表現(xiàn)為白光、高亮產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)直插式器件市場(chǎng)已經(jīng)基本飽和，利潤(rùn)逐年下降；smd 低端器件競(jìng)爭(zhēng)已日趨白日化，smd 中高端器件產(chǎn)能處于逐步釋放階段，產(chǎn)品價(jià)格變化較大。

4、led 按發(fā)光顏色分類及其應(yīng)用

led 屬于半導(dǎo)體光電器件范疇，依發(fā)光顏色分為單色光 led、全彩 led 和白光 led。其中，白光 led 主要用于背光和照明領(lǐng)域，用途較為廣泛。各色光led 分類及應(yīng)用領(lǐng)域如下：

隨著白光 led 的發(fā)光效率的提升，半導(dǎo)體照明已廣泛應(yīng)用于手機(jī)、背光源、特種照明等領(lǐng)域，正向普通照明領(lǐng)域推進(jìn)。按照“美國(guó)半導(dǎo)體照明發(fā)展藍(lán)圖（oida2002.11）”規(guī)劃（資料來(lái)源：《中國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展年鑒》 （2008-2009）），到2012 年照明用 led 的發(fā)光效率達(dá)到 150lm/w，2020 年照明用 led 的發(fā)光效率要達(dá)到 200lm/w，滲透到所有照明領(lǐng)域。目前，白光 led 的發(fā)光效率大約在120lm/w，不斷提升白光 led 的發(fā)光效率已成為推動(dòng)白光 led 技術(shù)進(jìn)步的重要內(nèi)容之一。到目前為止，還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)比白光 led 更適合于半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的產(chǎn)品。

5、led 應(yīng)用發(fā)展概況

早在 1907 年，人類就發(fā)現(xiàn)了半導(dǎo)體材料的通電發(fā)光現(xiàn)象，然而直到 20 世紀(jì)60 年代，由化合物半導(dǎo)體材料 gaasp 制成的紅光 led 才真正實(shí)現(xiàn)商用，但由于發(fā)光效率非常低，而成本卻非常高，當(dāng)時(shí)僅用于各種昂貴電子設(shè)備的信號(hào)指示燈。

進(jìn)入 90 年代以后，隨著 led 發(fā)光效率、發(fā)光強(qiáng)度的逐漸提高，以及發(fā)光光色對(duì)整個(gè)可見(jiàn)光譜范圍的全覆蓋，led 光源的節(jié)能效果和實(shí)用性得以凸顯，其應(yīng)用領(lǐng)域也得到了較大的拓展，目前 led 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于液晶屏背光源、戶外大屏幕、光通信光源、交通信號(hào)燈、舞臺(tái)燈、景觀燈、汽車尾燈，并逐漸進(jìn)入路燈、室內(nèi)照明、汽車前燈等傳統(tǒng)照明應(yīng)用領(lǐng)域。

6、全球 led 封裝行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r

全球 led 封裝行業(yè)的發(fā)展是伴隨著 led 產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行的，具有明顯的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移特征。全球五大 led 巨頭：日本 nichia、toyodagosei、美國(guó) cree、lumileds、德國(guó) osram 代表了 led 的高技術(shù)水平，引領(lǐng)著 led 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

20 世紀(jì) 50 年代，英國(guó)發(fā)明了第一枚具有現(xiàn)代意義的 led（light emittingdiode），1962 年美國(guó)通用電氣公司率先研制出第一種實(shí)際應(yīng)用的可見(jiàn)光發(fā)光二極管。到了 20 世紀(jì) 70 年代，黃色和綠色 led 發(fā)光器誕生，伴隨著新材料的發(fā)明和光效的提高，單個(gè) led 光源的功率和光通量也在迅速增加。之后的數(shù)十年led 發(fā)展迅速，遵守摩爾定律，每 18 個(gè)月亮度就會(huì)提高一倍。20 世紀(jì) 90 年代，由日本的日亞公司研發(fā)出了藍(lán)色 led，帶動(dòng)白光 led 的開(kāi)發(fā)成功，使得 led 應(yīng)用從單純的標(biāo)識(shí)顯示功能向照明功能邁出了實(shí)質(zhì)性的一步。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，led 正在突破光衰、散熱、光效等問(wèn)題，逐步成為公認(rèn)的節(jié)能、環(huán)保的新型光源，具有優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，應(yīng)用前景極其廣闊。各國(guó)政府日益重視，為節(jié)約能源、推行環(huán)保，目前很多國(guó)家都在加緊立法或推出相應(yīng)科研、應(yīng)用計(jì)劃，或制訂明確的鼓勵(lì)使用節(jié)能型光源的時(shí)間表。2001年 7 月，美國(guó)能源部啟動(dòng)一項(xiàng)名為“next-generationlightinginitiative（ngli）”計(jì)劃，即“下一代照明計(jì)劃”。日本 21 世紀(jì)照明計(jì)劃是由日本金屬研發(fā)中心和新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（nedo）發(fā)起和組織的一個(gè)國(guó)家計(jì)劃。2000 年 7月，歐盟實(shí)施彩虹計(jì)劃（rainbow project bringscolorto leds），設(shè)立執(zhí)行研究總署（eccr），通過(guò)歐盟的 brite/euram-3program 支持推廣白光 led 的應(yīng)用。為應(yīng)對(duì)全球節(jié)能環(huán)保趨勢(shì)，韓國(guó)產(chǎn)業(yè)資源部成立了“gan 光半導(dǎo)體”開(kāi)發(fā)計(jì)劃，來(lái)發(fā)展以 gan 材料為主的白光 led 照明光源相關(guān)研究。中國(guó) 2000 年開(kāi)始持續(xù)推出眾多 led 扶持政策，并于 2009 年開(kāi)展“十城萬(wàn)盞”led 照明推廣計(jì)劃，大力發(fā)展 led 產(chǎn)業(yè)。

全球 led 產(chǎn)業(yè)在各國(guó)政府政策的大力扶持下，led 在各領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，獲得了快速的發(fā)展。當(dāng)前，全球 led 封裝產(chǎn)業(yè)主要集中于日本、臺(tái)灣、美國(guó)、歐洲、韓國(guó)和中國(guó)大陸等區(qū)域。其中日本、美國(guó)、歐洲，因?yàn)閾碛邢劝l(fā)產(chǎn)業(yè)技術(shù)和制造設(shè)備優(yōu)勢(shì)，為全球早的 led 封裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展區(qū)域；臺(tái)灣和韓國(guó)擁有消費(fèi)類電子完整產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)業(yè)上中下游分工明確，產(chǎn)業(yè)鏈供銷穩(wěn)定，因此近年來(lái)迅速崛起；中國(guó)大陸地區(qū)具有成本優(yōu)勢(shì)和迅速擴(kuò)大的 led 應(yīng)用市場(chǎng)，在近的10 年時(shí)間里，世界各國(guó)包括臺(tái)灣地區(qū)的 led 封裝資本不斷的向中國(guó)大陸轉(zhuǎn)移，紛紛在中國(guó)大陸設(shè)立封裝廠，內(nèi)資封裝企業(yè)不斷成長(zhǎng)發(fā)展，技術(shù)不斷成熟和創(chuàng)新，使得中國(guó)大陸也成為 led 封裝迅速崛起的地區(qū)之一。

led 封裝具有技術(shù)密集型和資本密集型的特點(diǎn)，由于中國(guó)大陸具有成本優(yōu)勢(shì)和迅速擴(kuò)大的 led 應(yīng)用市場(chǎng)，國(guó)際及臺(tái)灣封裝廠商紛紛到大陸投資建廠，以取得就近配套與終端市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，使得中國(guó)大陸的 led 封裝產(chǎn)業(yè)得以持續(xù)快速的增長(zhǎng)，也使得中國(guó)大陸成為全球重要的 led 封裝基地，這不僅擴(kuò)大了中國(guó)大陸led 封裝在世界 led 封裝領(lǐng)域的市場(chǎng)占有率，同時(shí)也提升了中國(guó)大陸廠商的led 封裝技術(shù)，加速了整個(gè)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。中國(guó)封裝產(chǎn)業(yè)初步形成了珠江三角洲、長(zhǎng)江三角洲、閩贛地區(qū)、環(huán)渤海區(qū)域等四大 led 密集區(qū)域，中國(guó)已經(jīng)成為世界重要的 led 封裝基地。

7、led 封裝行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)

（1）smd 封裝逐漸成為 led 封裝的主要形式

表面貼裝封裝的 smd led 成為一個(gè)發(fā)展熱點(diǎn)，很好地解決了亮度、視角、平整度、可靠性、一致性等問(wèn)題，采用更輕的 pcb 板和反射層材料，在顯示反射層需要填充的環(huán)氧樹(shù)脂更少，并去除較重的碳鋼材料引腳，通過(guò)縮小尺寸，降低重量，可輕易地將產(chǎn)品重量減輕一半，終使應(yīng)用更趨完美，尤其適合對(duì)產(chǎn)品厚度不斷減少的各類背光產(chǎn)品及戶內(nèi)，半戶外全彩顯示屏應(yīng)用。

smd led 封裝具有一定的技術(shù)難度，這種技術(shù)難度體現(xiàn)在：

一是如何設(shè)計(jì)器件結(jié)構(gòu)，優(yōu)化封裝材料組合，以提高器件發(fā)光效率，并使配光曲線滿足要求。良好的封裝形式不僅能夠提高 led 芯片的使用效果，也有助于企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的差異化。smd 器件結(jié)構(gòu)的不斷研究，帶來(lái)了器件結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展，針對(duì)細(xì)分市場(chǎng)的專用器件不斷出現(xiàn)，如滿足戶外顯示屏應(yīng)用要求的橢圓形led、滿足小尺寸 lcd 背光要求的側(cè)面發(fā)光 led 等。

二是有效解決散熱問(wèn)題，以提高器件可靠性。led 器件熱阻高會(huì)導(dǎo)致芯片的 pn 結(jié)溫升高，引起 led 光衰發(fā)生、散熱是 led 封裝首要的技術(shù)難點(diǎn)。本項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的持續(xù)研究，豐富和發(fā)展了封裝材料，從而使器件熱阻大大降低，器件壽命有了根本保證。

白光led的封裝技術(shù)成為業(yè)界為關(guān)注且投入研究力量多的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，利用先進(jìn)的封裝技術(shù)，提高對(duì)白光led色溫、色度坐標(biāo)、顯色指數(shù)等參數(shù)的控制，從而獲得品質(zhì)優(yōu)良的白光led，以滿足不同市場(chǎng)對(duì)不同白光led的要求，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的白光led色溫、色度坐標(biāo)、顯色指數(shù)高度集中，對(duì)任何廠商而言，都是極具挑戰(zhàn)性的技術(shù)難題。

（2）背光源和照明產(chǎn)品將成 led 市場(chǎng)后續(xù)高速成長(zhǎng)的動(dòng)力

隨著 led 背光源在大尺寸液晶面板中滲透率的快速提升和 led 照明市場(chǎng)的超預(yù)期發(fā)展，整個(gè) led 行業(yè)將會(huì)出現(xiàn)加速增長(zhǎng)勢(shì)頭。led 背光和 led 通用照明是增長(zhǎng)快的兩個(gè)領(lǐng)域，背光源和照明將成 led市場(chǎng)后續(xù)高速成長(zhǎng)的動(dòng)力。

8、背光 led 市場(chǎng)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應(yīng)用于手機(jī)、mp3、mp4、pda、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)和健身器材等；中尺寸背光源，主要用于筆記本電腦、上網(wǎng)本、計(jì)算機(jī)顯示器和監(jiān)視器等；大尺寸主要應(yīng)用于液晶電視等。

不同尺寸液晶屏對(duì) led 背光源的數(shù)量及性能要求如下：

9、照明 led 市場(chǎng)需求

led 照明較普通照明具備節(jié)能、環(huán)保、響應(yīng)時(shí)間短、使用時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，決定了它是理想的替代光源。目前其使用成本偏高，其大力推廣受到了制約，但是隨著 led 成本的逐步降低，同時(shí)在各國(guó)政府致力推廣節(jié)能政策、全球范圍內(nèi)逐步淘汰白熾燈的推動(dòng)下，led 照明將帶來(lái)巨大的發(fā)展機(jī)遇。led 照明應(yīng)用市場(chǎng)主要可分為室外景觀照明（護(hù)欄燈、投射燈、草坪燈等）、室內(nèi)普通照明、裝飾照明、專用照明（路燈、手電筒、頭燈、閱讀燈等）、特種照明（軍用、醫(yī)用照明、生物專用燈等）和車燈照明等。

隨著白熾燈泡的禁用，10w 以下的 led 燈泡商機(jī)涌現(xiàn)。依現(xiàn)階段照明占全球電力消耗的比重達(dá) 19%，耗能總量達(dá)到 2651twh。如果能夠?qū)F(xiàn)有的光源替換成節(jié)能光源，預(yù)計(jì)將可以省下 30%能源消耗。若再進(jìn)一步將節(jié)能光源與感測(cè)器、智能電網(wǎng)等相關(guān)應(yīng)用作結(jié)合，預(yù)計(jì)還可以再節(jié)省 30%的能源消耗。如果到 2030 年能夠節(jié)省 50%的能耗，相當(dāng)于減少 20 億桶石油的二氧化碳排放量。

全球白熾燈泡的年平均消耗量在 200 億只，led 在白熾燈照明領(lǐng)域滲透率每提升一個(gè)百分點(diǎn)，就會(huì)帶來(lái) 32 億顆 led 封裝器件的增量需求。

10、中國(guó)大陸 led 封裝行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局

這四大區(qū)域一直是中國(guó) led 產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)所在，也是 led 產(chǎn)品應(yīng)用推廣的主要地區(qū)。其中珠三角地區(qū)是中國(guó) led 封裝企業(yè)集中，封裝產(chǎn)業(yè)規(guī)模大的地區(qū)，企業(yè)數(shù)量占全中國(guó)的一半左右，該區(qū)域匯聚眾多封裝物料與封裝設(shè)備的生產(chǎn)商與代理商，配套為完善，其他 3 個(gè)地區(qū)企業(yè)規(guī)模較小。長(zhǎng)三角地區(qū)，以上海、杭州、揚(yáng)州、寧波為產(chǎn)業(yè)聚集中心，投資環(huán)境較好，為中國(guó)的 led 產(chǎn)業(yè)第二大封裝基地，產(chǎn)業(yè)鏈上下游較平衡。閩贛地區(qū)主要是以廈門(mén)、泉州、南昌、景德鎮(zhèn)為產(chǎn)業(yè)聚集中心，為中國(guó)大的外延、芯片制造基地，因臨近臺(tái)灣，具有優(yōu)越的 led 產(chǎn)業(yè)對(duì)接優(yōu)勢(shì)。環(huán)渤海地區(qū)是以北京、石家莊、沈陽(yáng)、大連、山東濰坊為產(chǎn)業(yè)聚集中心，其特點(diǎn)是科研單位、研究所和大學(xué)眾多，因此在 led 制程技術(shù)、led 設(shè)備研究方面一直走在中國(guó)前列。

11、產(chǎn)業(yè)鏈概述

led 產(chǎn)業(yè)具有典型的不均衡產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，一般按照材料制備、芯片制備和器件封裝與應(yīng)用分為上、中、下游，雖然產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)不多，但其涉及的技術(shù)領(lǐng)域廣泛，技術(shù)工藝多樣化，每一領(lǐng)域的技術(shù)特征和資本特征差異很大。

led 產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈主要可分四部分：即 led 外延片生長(zhǎng)、芯片制造、器件封裝和應(yīng)用產(chǎn)品及相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)，分為上游、中游和下游。半導(dǎo)體襯底材料、外延晶片的制造是上游產(chǎn)業(yè)，芯片制造是中游產(chǎn)業(yè)，器件封裝及基于 led 器件的應(yīng)用產(chǎn)品制造是下游產(chǎn)業(yè)。

12、生產(chǎn)工藝流程

白光led的封裝工藝的實(shí)現(xiàn)是采用高精度全自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，封裝環(huán)境為萬(wàn)級(jí)無(wú)塵車間。

a、背光 led 器件生產(chǎn)工藝流程圖

b、照明 led 器件生產(chǎn)工藝流程圖

（1）大功率（含0.5w及以上）照明led

13、環(huán)境保護(hù)

生產(chǎn)過(guò)程中不存在高危險(xiǎn)或重污染的情況，所生產(chǎn)產(chǎn)品亦為節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品。主要污染源和污染物為：生活廢水、一般廢氣、有機(jī)廢氣、噪聲源和固體廢物，其中，噪聲源來(lái)自切割機(jī)、焊線機(jī)等工藝設(shè)備和冷凍機(jī)、各種泵、冷卻塔和空調(diào)機(jī)組，固體廢物為生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的邊角料。

14、安全生產(chǎn)衛(wèi)生

（1）在工藝設(shè)計(jì)中采用合理的生產(chǎn)組織，先進(jìn)的生產(chǎn)流程及生產(chǎn)技術(shù)，將危險(xiǎn)和有害因素減至低程度。

（2）生產(chǎn)中產(chǎn)生的有害氣體的工藝設(shè)備設(shè)局部排風(fēng)裝置，并處理達(dá)標(biāo)后再排放，確保生產(chǎn)人員的身體健康。

（3）所有用電設(shè)備、配電設(shè)備設(shè)安全接地，配電系統(tǒng)設(shè)短路保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)等措施，保證用電安全。對(duì)高大建筑物采用避雷針?lè)绞健?80/220v供電系統(tǒng)采用接零保護(hù)，防止出現(xiàn)電擊事故。

（4）主要建筑物設(shè)避雷網(wǎng)。

（5）廠房出入口及潔凈區(qū)內(nèi)有應(yīng)急照明、安全出口供疏散使用。發(fā)生事故時(shí)，人員可迅速撤離。

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