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2016年我国LED封装产业情况及趋势分析

http://www.jiajum.com 2016-08-03 09:59 家居装修设计网

LED封装行业定义如何?LED(发光二极管)封装是指发光芯片的封装，相比集成电路封装有较大不同。LED的封装不仅要求能够保护灯芯，而且还要能够透光。所以LED的封装对封装材料有特殊的要求。LED封装行业定义及分类介绍如下。

LED封装行业定义

2016-2021年中国LED封装材料扩建产业市场运行暨产业发展趋势研究报告显示，一般来说，封装的功能在于提供芯片足够的保护，防止芯片在空气中长期暴露或机械损伤而失效，以提高芯片的稳定性;对于LED封装，还需要具有良好光取出效率和良好的散热性，好的封装可以让LED具备更好的发光效率和散热环境，进而提升LED的寿命。

LED封装行业分类

根据发光颜色、芯片材料、发光亮度、尺寸大小等情况特征来分类的。单个管芯一般构成点光源，多个管芯组装一般可构成面光源和线光源，作信息、状态指示及显示用，发光显示器也是用多个管芯，通过管芯的适当连接(包括串联和并联)与合适的光学结构组合而成的，构成发光显示器的发光段和发光点。表面贴装LED 可逐渐替代引脚式LED，应用设计更灵活，已在LED显示市场中占有一定的份额，有加速发展趋势。固体照明光源有部分产品上市，成为今后LED的中、长期发展方向。

据我国LED封装行业技术分析，目前，全球LED产业均采用荧光胶作为主要封装材料，但相关专利均为日亚化学等国外企业所有，国内LED产业想要发展壮大，很难突破专利壁垒。现对2016年我国LED封装行业技术特点分析。鉴于此，中科院福建物构所以陶瓷作为材料，开发出了YAG透明荧光陶瓷白光大功率LED封装技术，并突破了1000WCOB光源封装技术(K-COB)大关，通过福建中科芯源光电科技有限公司 (以下简称中科芯源)成功实现产业化。7月14日，中照网记者在K-COB技术媒体交流会上走进福建中科芯源对这一技术进行了深入了解。

福建中科芯源是由中科院海西研究院(中科院物质结构所)及福建省企业与企业家联合会牵线搭桥成立，作为中科院海西研究院(中科院物质结构研究所)唯一的 LED技术转移基地和产业化平台，其拥有LED陶瓷封装核心技术，使我国LED企业具备了与欧司朗、飞利浦等国际知名企业竞争的技术优势，是LED产业革命性的技术突破。

透明荧光陶瓷替代荧光胶

中科院物构所合作发展处张云峰处长告诉记者，早在2003年，LED产业刚刚起步之时，中科院物构所就意识到LED是照明产业发展方向，开始布局突破专利壁垒，提高LED光源功率的项目。因受到激光的启发，中科院物构所研究团队决定使用陶瓷作为材料，绕开荧光粉，从产品的最源头开始探究。

“第一块陶瓷片是在2009年烧结完成，很快便实现了全球最高光效261lm/w，在此基础上，为了将技术产业化，2013年中科院物构所与民营资本结合成立了中科芯源，专门进行荧光陶瓷的产业化研究。”张云峰介绍。

LED封装行业市场调查分析报告显示，陶瓷和荧光材料进行对比，陶瓷是有机材料，具有导热率高、耐高温、耐腐蚀、抗热冲击性好等特点;传统的荧光胶则导热性差，易老化，导致LED灯出现光衰，甚至是死灯。因此，陶瓷材料取代传统荧光胶，作为LED封装材料，在同等条件下，可使LED产品具有高稳定性和高可靠性。

而且，中科院物构所自主研发的透明荧光陶瓷，从陶瓷材料烧结设备、高度保密的配方、独特封装工艺技术，拥有从装备、配方到封装工艺的全链条技术的完全的自主知识产权，并相应进行全球专利布局实现专利保护，让中国LED产业突破国外专利的封锁，大幅降低LED生产成本，提高国际竞争力。

LED大功率时代来临

透明荧光陶瓷材料最显著的特点就是可实现大功率密度封装，“由于传统荧光胶材料的瓶颈，LED大功率照明普遍存在热管理难及封装材料失效难题，目前市场上稳定可靠使用LED点光源的最高功率只能做到200w。因此，LED近几年虽大规模进入了家用照明领域，但无法替代广场照明、工业照明等传统大功率市场，中科芯源则通过透明荧光陶瓷材料突破COB光源大功率应用瓶颈，颠覆千瓦级COB技术极限。”中科芯源常务副总兼技术总监叶尚辉向记者介绍。

目前，中科芯源目前已成为全球首个生产1000W光源模组的企业，使LED正式跨入大功率照明时代，技术上实现LED对传统照明的全替代成为可能。而且，这一技术已经得到国家工程项目的青睐，中科芯源生产的600W光源模组已应用于北京2018年北京冬奥会训练场馆照明，替代 2000W金卤灯。

相关数据显示，2015年LED在工业照明市场的渗透率为16.2%，远低于其他照明市场，而 300w以上的大功率LED照明替换1000w以上传统灯具市场广泛，如果用大功率LED照明产品替代传统照明市场，用电量和碳排放量会明显减少，平均节电率在70%左右，灯具日常维护保养费也会降低，将会带来巨大的经济效益和社会效益。

国家一级照明设计师江海阳在交流会上也表示，户外照明灯具的未来趋势一定是小体积、大功率，彻底地走上灯具和建筑一体化的道路。虽然，国内外均处在探索阶段，中科芯源也是国内第一家实现千万级COB技术封装的企业，但LED大功率照明市场前景非常广阔。

对于中科芯源未来的发展，叶尚辉表示，中科芯源将通过加强与传统灯具厂商、LED下游灯具厂商的合作，改造传统灯具生产线，实现LED对传统大功率灯具的替。，同时，为LED企业输出技术和科技服务，推动LED大功率光源封装技术的发展;贯通产业链上下游，用新技术改造提升企业，做大做强我国LED产业;通过广泛的合作和技术扩散颠覆现有照明产业格局，推动LED照明进入一系列全新的领域。

LED封装原理

LED封装主要是提供LED芯片一个平台，让LED芯片有更好的光、电、热的表现，好的封装可让LED有更好的发光效率与好的散热环境，好的散热环境进而提升LED的使用寿命。LED封装技术主要建构在五个主要考虑因素上，分别为光学取出效率、热阻、功率耗散、可靠性及性价比(Lm/$)。

以上每一个因素在封装中都是相当重要的环节，举例来说，光取出效率关系到性价比;热阻关系到可靠性及产品寿命;功率耗散关系到客户应用。整体而言，较佳的封装技术就是必须要兼顾每一点，但最重要的是要站在客户立场思考，能满足并超出客户需求，就是好的封装。

针对LED的封装材料组成，林治民详细解说道，LED封装主要是由基板、芯片、固晶胶、荧光粉、封装胶等组成，我们先将芯片利用固晶胶黏贴于基板上，使用金线将芯片与基板作电性连接，然后将荧光粉与封装胶混合，搭配不同荧光粉比例，以及适当的芯片波长可得到不同的颜色，最后将荧光粉与封装胶的混合体灌入基板中，加热烘烤使胶材固化后，即完成最基本的LED封装。

他并指出，LED封装技术主要是往高发光效率、高可靠性、高散热能力与薄型化发展。从芯片来看，目前最普遍的是水平式芯片，比较高端的厂商则研发垂直式芯片与覆晶型芯片，原先水平式LED使用蓝宝石基板，散热能力较差，且在高电流驱动下，光取出效率下降幅度也较大。因此，为了降低LED成本，高电流密度的芯片设计便以获取更多的光输出为主要研究方向，在这样的考虑下，使用垂直式封装的芯片便成为下一课题，此类芯片使用硅等高散热基板，在高电流操作下有更好的散热效率，所以也有更高的光输出，但由于制作流程复杂，工艺良率过低，以致于无法达到理想的高性价比，由此可知，在高瓦数封装上，工艺良率所导致的价格因素也是一大考虑。

台积电子公司采钰科技便是专攻晶圆级高功率LED硅基封装技术的业者。该公司在2010年已打入中国路灯市场，2011年更将重心放在室内照明球泡灯产品上。采钰科技LED技术研发处长李豫华表示，以8吋磊晶计算，目前采钰封装产能为单月2千片、相当于400万颗，去年产品成功打入中国路灯产品，量大的时候甚至单月出货量高达70-80万颗。

与一般台湾LED封装厂商采用的氧化铝(蓝宝石)基板技术不同，采钰采用的是晶圆级LED硅基封装技术，采钰李豫华表示，硅基封装LED在散热方面优于蓝宝石基板，但目前售价也高于蓝宝石基板的产品，不过，李豫华认为在今年内，采钰硅基封装与蓝宝石基板产品的价格将趋于一致，采钰更订下目标，希望每年成本下降幅度可达到30%。

硅基板的良率尚低

LED 封装行业市场调查分析报告显示，硅基板的最大诉求为导热更佳，李豫华进一步指出，次世代照明的LED封装需求最重要的就是散热问题，估计热的问题5年内难解，其次则是需要强而有力的结构体和稳定可靠的材料。另外光的表现也很重要，像均匀性、光源强度、出光效率是否更优异以及光的型式表现，最后就是量产和成本方面的管理。

LED封装在这30年的演进，最大的特色就是尺寸愈来愈小，因此热效应问题在输入驱动电流较高时便凸显出来。也就是说，现在高功率LED需求愈来愈大，当放进小颗LED并将电源灌入后，热量便会产生，为了要降低热，光的亮度就会减小，这时为了要增加亮度，又得导入更高的电流，高电流又会产生更多的热，如此成为一个循环，热量就不断增加。接合温度过高，结果便是每升高20℃，LED效能就要降低5%(或每增加1℃，效能降0.25%)。

LED产生的90%热量都是向下走，因此封装技术中，散热十分重要。整体而言，可供选择的高功率LED次安装基台(sub-mount)材料有陶瓷(氧化铝、氮化铝)和硅。其中，铝基板有翘曲问题，且以导热系数和热扩散来看，硅是最佳选择。

硅基LED封装工艺流程为：绝缘及金属层、芯片/金属线键结及荧光材料涂布、透镜组装，再进行切割与测试。使用硅晶圆方法可以藉以控制穿孔型式(单一或多重)，因而增加光萃取率，这是陶瓷基板所做不到的。李豫华并特别指出采钰独家的IC制造兼容晶圆级荧光粉涂布技术，可以在LED芯片最上层造就薄而高效能的荧光粉出光层，可改善黄晕现象，且此技术可控制色温的一致性。

另外，半球形镜头为以光学设计方式增加出光率的方法之一，也是采钰独家设计的晶圆级产品，镜头设计符合各种出光形式的需求。此外，利用不同材料的折射率不同，由内而外愈来愈小，亦可控制出光路径使其出光率增加，此结构模式可改善出光率逾7%。再者，藉由荧光粉补偿过程可以达到紧密的色温控制，因而良率可获得提升，使原本低于70%的良率，经由补偿可以提升超过95%。目前采钰的LED硅基封装成品已经在多处导入，包括大陆秦皇岛、大陆京沈高速公路匝道的LED路灯及新竹清华大学校园等。

不过，LED硅基封装仍有许多技术上面临的挑战需要克服，例如材料方面，硅材有容易碎裂的缺点，且机构强度也是问题所在。荧光粉则需考虑其电子亮度和热及湿阻抗。另外，镜头的折射率及热稳定度、粘着性等都是考虑点。结构方面，绝缘层、金属层都有其挑战。

采钰专攻LED照明，目前并没有跨入LED大尺寸背光源的计划。在2012年台湾、日本、美国、加拿大将开始禁用白炽灯泡的政策下，采钰认为，2011年第3季LED暖白色球泡灯销售量将爆发性成长，公司也将球泡灯产品列入今年的发展重点。

据我国LED封装行业现状分析，LED封装是指发光芯片的封装，是与市场联系最为紧密的环节。由于封装的技术含量与投资门槛相对较低，因此它是LED产业链中投资规模最大且发展最快的领域。现对2015-2016年我国LED封装行业概况及现状分析。

近年来，传统半导体封装企业开始试水LED封装，半导体封装设备厂商逐步加大LED设备的研发和市场推广，封装企业更多向下游应用领域延伸，且不乏有部分实力企业向上游扩张。

LED封装行业市场调查分析报告显示，我国LED封装产品经过十多年的发展，已形成门类齐全的各类封装型号，与国外的封装产品型号基本同步。中国已逐渐成为世界LED封装器件的制造中心，内地LED封装企业的封装产能扩充较快。国内LED封装企业主要分布在珠三角地区，其次是长三角地区。随着更多资本进入大陆封装产业，我国LED封装产能将会进一步扩张。

2015年全球LED行业总规模同比增长12.4%，其中LED封装增长了9.1%。中国的LED行业总规模为3967亿元，封装行业产值规模为642亿元，同比增长了13%。从数据上看，中国封装行业产值规模增长速度超过了全球封装规模增长速度，中国正成为全球LED封装基地。

据我国LED封装行业政策分析，国家半导体照明工程研发及产业联盟产业研究院发布《2016年LED行业季度分析报告》，该报告从政策、技术、产业、市场四大方面全面分析2016年LED行业第一季度发展情况。现对2016年我国LED封装行业政策及环境分析。

对于，LED行业中游企业发展情况，数据显示，经过连续两年(2013、2014)30%以上的超高速增长后，中游增速回落，企业效益降低。2015 年，全国发光二极管(LED)继续保持高速增长，完成累计产量3918.2亿只，同比增长24.3%，增速比2015年同期降低了10.2个百分点。

LED封装行业市场调查分析报告显示，结合年报来看，中游的营业利润率从2014年的11.1%降至2015年7.8%，除长方集团、光莆电子外，其他中游企业营业利润率均不同程度下降。随着LED行业逐步从成长期步入成熟期，中游效益下滑，主要表现在几个方面：

1)竞争加剧，器件产品价格下跌。据数据，近半年来(2015年9月至2016年3月)，主流白光芯片价格下降超过20 %，而LED器件进出口价格也在过去一年下降了29%。

2)产能结构性过剩，背光、照明需求增速均放缓。受此影响，日进集团、SKC lighting、三星、LG等企业均在近两年采取收缩LED业务的战略。根据Gartner数据，2015年全球智能手机市场增速预计仅为3.3%，平板电脑终端产品出货量增速为负，受此影响部分背光器件企业利润下滑明显。

3)并购整合常态化，两极分化加剧，各路企业转型忙。长方照明、万润科技、国星光电等企业在大量并购企业后，报表业绩改善。同时，木林森、国星光电、长方照明等也在加速纵向一体化，积极布局芯片、照明等。随着利润率下滑，不少企业转而寻求新的“高利”市场，国星推出紫外、红外、车用系列LED，万润、实益达转型数字营销，聚飞开发光学膜材，木林森继续着眼于降低成本，提高产品的市场占有率。

4)2015年下半年开始，OLED在电视手、机市场渗透速度明显加快，这将对不少企业推出的CSP形成冲击，前景不确定性增强。 AVC的数据显示，2015-2018年，全球OLED有机电视出货量将持续大幅攀升，仅在2016年就将从40万台猛增到130万台。中国市场的表现尤为突出，2016年和2017年都将连续保持400%的增长速度。

据我国LED封装产业布局分析，白光LED封装龙头，营收保持高速增长：公司目前主营业务是白光LED器件(业务涵盖LED封装、LED通用照明、LED汽车照明、EMC改造、LED支架)。现对2016年我国LED封装产业布局趋势分析。

公司以LED封装起家，按营收规模来算是国内第三大LED封装企业。近年来公司通过内生外延不断扩张公司主业，12-15年保持营收44%;净利43% 的复合增长率。公司近期公布的业绩快报显示，15年公司实现营收15.9亿，同比上升56%;实现净利1.5亿，同比上升65%。公司继续保持营收、净利高增长。

2016年我国LED封装产业布局趋势分析

产能持续扩张，大功率封装+集成封装打造技术亮点：近年来受到产能过剩+芯片价格下降多因素影响，LED封装价格快速下降，市场整合趋势加速。公司作为 LED封装市场龙头企业，加速扩产进度，规模优势打造成本优势，抢占市场份额：2016年公司位于江西的生产基地将正式投产，贡献16，200kk/年 TOPLED及360kk/年功率型LED产能，2017年将完全达产，总产能提升近60%。技术层面，除了传统的smdLED封装和lampLED封装，公司还拥有倒装、EMC支架封装等大功率封装技术。公司也是国内最大的COB集成封装厂商，并于国内率先推出倒装COB封装。目前大功率封装、集成封装市场基本被Lumileds、Cree、三星、夏普等国际龙头企业占据，公司积极开展技术、产品线布局，有望率先完成大功率、集成化封装产品国产化替代。

LED封装行业市场调查分析报告显示，产业链纵向延伸，平台优势凸显：公司布局下游通用照明、汽车照明、EMC工程等多个应用领域，打造产品封装+照明应用+工程改造一体化平台，打通产品价值链。

车联网业务全线推进，双主业雏形初现：公司选择车联网作为第二主业，先后参股迪那科技(投资4500万元人民币，占18%股权)和朱航校车(投资3000 万元人民币，占20%股权)等车联网标的，并与九派资本、天盛云鼎、东方云鼎共同成立车联网基金。多维度战略布局车联网，双主业雏形初现。

据我国LED封装行业发展分析，LED封装技术目前主要往高发光效率、高可靠性、高散热能力与薄型化四个方向发展，目前主要的亮点有硅基LED和高压 LED，硅基LED之所以引起业界越来越多的关注，是因为它比传统的蓝宝石基底LED的散热能力更强，因此功率可做得更大，Cree就重点在发展硅基 LED，它目前存在的主要问题是良率还较低，导致成本还偏高。现对2016年我国LED封装行业发展趋势分析。

高压LED是另一大亮点，它因可大幅缩小DC-DC降压电路的输入输出压差，而进一步提升LED驱动电源的效率，这可有效降低LED灯具对散热外壳的要求，从而降低LED灯具的总体成本。目前Cree、Osram和亿光都在发展高压LED工艺。