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正航简介全球主要国家和地区发展概要
时间:2015-07-17 作者:www.zj6d.com
正航简介全球主要国家和地区发展概要
美国LED产业分析
一、重点企业
(1)Lumileds公司位于硅谷San Jose的Lumileds,
是由Philips Lighting和Agilem(原HP)于1998年合资兴办的公司,旨在开发和生产照明用LED产品,它所生产的1W、3W和5W的Luxeon LED是世界上最亮的白光LED产品,它的白光效率已达到30Lm/W,5W器件的光通量已达到120Lm。产品用于LCD背光光源、交通信号灯、景观照明等。
(2)Gree公司总部在Durham NC,主要从事SiC、GaN和Si衬底的开发,是美国宽禁带材料和器件的领导者,也是生产GaN材料的公司之一。最突出的还是他们在蓝光LED方面的贡献,Cree是这方面的先锋,因为他们自上世纪80年代中期就已开始起步。Cree正在按计划向75mm SiC圆片的生产转化,并宣布他们新的7090系列XLamp LED产品适用于批量生产。Cree称他们制出了只高功率封装的LED产品;这种7090系列XLamp产品采用大功率表面安装封装法,设计为典型工作电流350mA时输出1W功率,他们还公布了在建筑照明和普通照明应用中用常规光源的固态照明(SSL)替代传统的白炽灯的战略。
(3)Color Kinetics(CK)公司组建于1997年,总部位于马萨诸塞州的波士顿市。CK公司在智能固态照明系统及技术设计、市场开发等方面处于行业领先地位,其获奖系列的产品利用LED的实用及美观性能,在高性能灯具及OEM许可应用中,突破了传统光源的局限性。其产品及技术优势使其在数码智能方面获得了一项称为Chromacore(R)的专利,这项专利可用来产生并控制数以百万计的LED灯光颜色及动态效果,应用于舞台照明和景观照明。
自诞生以来,智能特性一直是CK阵营的主要手段。当CK公司将数字智能技术用于基于高亮度LED的数百万颜色的产生与控制时,CK公司显然是该领域中的先锋。他们的智能文件夹包括32项已授专利和120多项正在申请的专利。CK公司采取公开、积极的方式与那些认识到智能固体照明的价值及其应用前景的制造商形成委托加工与许可的关系,以促进刚刚起步的固体照明工业的发展。目前,CK公司在英国、中国都设有办事处,在日本还成立了合资公司。
二、主要研究机构
(1)Sandia National Laboratories(SNL,桑迪亚国家实验室)隶属美国能源部,拥有2个主要场所,较大的实验室和管理中心位于新墨西哥州阿尔伯克(雇员超过6700人);另一部分较小,位于加利福尼亚州。该实验室主要从事核技术、军事研究,现有部分转为民用和信息技术研究。
自2001年3月开始,桑迪亚国家实验室与惠普公司的研究人员共同提出将能源部、主要照明光源公司和其他科研机构的研发资源进行整合,起草美国固体照明技术的发展蓝图(2002~2020),旨在为“下一代照明规划”提供技术论证,随后在此基础上制定了(NGLI)计划。计划出台后,获得美国研究机构的支持。
(2)Lighting Research Center(LRC)在纽约州Rensselaer工学院,是专门从事照明研究的科研机构。该学院还是招收全日制照明工程学硕士的高等学院。Narendran博士领导的SSL研究小组积极参与美国固体照明计划研究,并推行了一系列的研究方案来促进这项技术的发展,帮助实现普通白光照明。LRC的跨学科小组负责研究各种照明系统之间的相互影响与配合、人们对照明环境的感觉和反应以及如何用发光二极管取代白炽灯和其他低效光源等问题。有关研究人员、制造商、设备商和政府机构都将参与这个协作计划,共同促进发光二极管技术的广泛应用。近年来LRC在SSL研究方面取得许多成果,发表了不少学术研究论文。
(3)其他研究单位。还有不少大学参与了SSL计划的研究。乔治亚理工学院的Ferguson教授是半导体材料方面的专家,对SSL技术的宣传推广做了大量的工作,多次主持在美国召开的SSL技术国际会议。Ferguson教授也是我国半导体照明工程界的老朋友,是2004年上海、2005年厦门两届中国SSL技术国际论坛活动主席之一。另外,亚利桑那大学、南卡洛罗莱纳大学、加州大学桑塔巴巴拉分校等在SSL技术方面也做了大量研究。
三、美国SSL计划投资动态
在美国,每年都要召开多次SSL和LED的会议,主要有以下几类:
(1)LED研究、生产及应用专题会议于每年1月召开,由美国著名的SPIE专门出版会议论文集;
(2)SSL国际会议每年召开一次,并由SPIE专门出版会议论文集;
(3)LED,OLED专题年会每年10月前后召开,由美国缅因州波特兰市的市场研究/协会组织,参会人员有制造商、元器件、设备供应商和终端用户。每年的议题都不一样,主要议题从传统的发光技术到高亮度的发光二极管(HB-LED)技术;源的需求,对于节能产品开发便相对的积极,因此,对于符合节能需求的LED的研发与使用随即相对增加。在日本当地良好需求条件的带动下,自然造就日本LED产业全球霸主的地位。
由于全球LED产业景气持续增长,尤其在高亮度LED需求大增,2003年日本LED产业持续2002年高度增长的发展趋势,根据日本光产业技术振兴协会的统计,2003年日本国内LED生产额达1773亿日圆,较2002年增长30%,详如下图。
日本LED产业之所以能呈现出如此大幅度的增长,主要原因来自于白光LED需求持续增加,尤其在手机市场上,日本厂商更举有决定性的优势。
(4)随着近2年SSL技术研究的深入,市场也不断升温,出现了许多热点问题,美国各界也频繁召开相关专题会议。
应用目前,SSL技术替代传统照明还需要一段时间,美国也是如此。有关资料表明,目前,SSL技术主要应用于特殊照明方面。
(1)大型全彩色显示屏几乎都采用LED,如纽约的时代广场、拉斯维加斯的景观亮化,非常壮观。
(2)2004年年底完成的纽约布鲁克林区大西洋大街的沿街建筑亮化工程,采用SYLVANIA的先进照明设备,对大西洋大街两旁的建筑门牌及精品商店橱窗装饰亮化。整个设计保持了历史风格,简单而有创造性的视觉感,使旅游者感受到该社区的历史文化氛围。工程采用LED灯,减少了80%的能源费用,并且在10年内不需维修。
(3)LED光源具有亮度高、光响应速度快、抗震耐冲击、省电、寿命长、在浓雾和日光下可视性高等优点。目前,美国许多城市正在用高亮度的LED列阵替换交通信号的白炽灯泡,并取得良好的效果。随着LED灯性能的提高及价格的下降,将有更多的交通信号灯采用LED光源。
(4)2004年初,纽约市为更换街区路灯在世界范围内征集设计方案,共征集到来自23个国家的200多个方案。最后,以美国建筑师Thomas Phifer为首设计的方案脱颖而出。他们是以LED照明技术方案中标。该方案LED灯的外形像一条眼镜蛇,其头部可以用来为LED灯散热。灯具内装有4组(每组16只)高亮度白光LED,并配有光塑造薄膜分散器技术的光学透镜以达到必需的光照度分布。采用LED光源的街灯,不但轻巧、高效、节能、使用寿命长,而且显色性能比高压钠灯要好。此外,LED灯不含水银,不会产生任何有害的紫外光。美国根据全球SSL-LED白色发光照明技术发展的现况已制定了自己2020年前的发展规划。确定 了符合美国实情而又领先世界先进发展水平的阶段性发展目标。从物理学、机理、材料、加工工艺、器件制造、成本到系统应用等诸方面地考虑了该项技术发展 进程中有可能遇到的技术问题。
由于半导体SSL-LED白色发光照明技术采用的是半导体固体发光技术,因而具有体积小、重量轻、功耗低、效率高、 耐冲击、寿命长和未来极低成本等一系列传统发光技术无可比拟的优点,在军用、民用、航空与航天和产业等方面具有广阔的应用前景,是目前全球密切关注的热门 新技术。
四、美国半导体照明产业发展模式分析
美国 LED产业的发展主要是依靠其较成熟的市场体制、完善的技术创新体系以及强大的经济基础,通过掌握LED产业核心信息技术来控制全球LED产业链的利润流向,占据技术领先者地位。该模式的主要特点如下: 
(1)选择科技创新作为产业突破口,成为产业技术领先者 
自从二战以后,美国政府的战略思想一直定位在 “保持技术领域的领先地位,以应付全球竞争的挑战”。在具体操作模式上,美国的研发体系基本上是以基础研究为核心的,即主要通过大量的基础研究从而创造或发现新知识,然后再将这些新知识应用到开发新的产品和制造方法上,产生技术创新。这种产业发展模式是建立在其完善的技术研发体系和支撑体系等前提条件下的;同时,这种产业发展的战略定位反过来也推动了美国政府在资金上对高科技产业研发支撑体系给予更大的支持,从而使这种发展模式和国家研发创新体系之间形成良性循环。 
美国发展 LED产业的核心路线是“通过科技突破带动市场、加速市场渗透速度”。事实上,美国LED产业是典型的技术领先者发展模式,其产业技术研发主要集中在LED产业链上游,大多属于产业核心技术。作为技术领先者,美国可以通过所控制的核心技术,周期性提升芯片的性能,从而能够基本上控制全球LED产业的发展进程,同时也控制了整个市场的利润流向。因为拥有技术和产品标准的公司,可以利用垄断的优势不断推出新产品;同时,通过合同生产网络,越来越多的公司将生产以及和生产相关程序委托给企业外部的合作方去生产和管理,公司集中力量进行技术开发和市场营销,可以获得产业链中80%的利润。 
(2)垂直整合度高,产业链完整 
美国 LED企业在发展初期,基本都是从LED产业中一个特定环节开始的,但很快就进入了垂直整合阶段,而且整合程度较高。在LED企业个体进行垂直整合的过程中,美国很多企业形成了包括“衬底-外延-芯片-封装-应用产品”的完整LED产业链。以GELCORE为例,GE作为其股东之一,它是世界主要照明应用产品提供商;EMCORE,作为其另一股东,它是世界重要的MOCVD设备提供商。在产业组织上,GELCORE主要用EMCORE公司的MOCVD设备生产GaN-LED外延片,再提供给GE公司进行照明应用产品生产,三家关联公司的生产活动涵盖了LED整个产业链,这不仅大幅度降低了成本,提供高品质和可靠性高的LED最终应用产品,为R&D活动提供了便利,更将产业发展关键的两环节——核心技术和营销网络牢牢控制在手中,具有极大的竞争优势。 
(3)在市场调节方面,自由竞争和垄断相结合 
美国是一个以市场经济为主的国家,通常大都鼓励竞争,通过优胜劣汰的市场竞争使美国产业保持旺盛的生命力。以美国电子信息产业为例, IBM在1965年的竞争对手只有2500个,但是到了1992年,其竞争对手增加到50000个,该行业的竞争变得异常激烈。而正是这种激烈的市场竞争使美国电子信息产业一直保持创新能力并稳定发展。然而,在LED产业上,美国的市场集中度非常高。产业链上的每一个环节都由一家主要厂商把握着,从而领导着美国LED产业的整体发展趋势。在国际市场上,美国LED公司利用技术上的领先优势,在国际竞争中占有垄断性的地位,例如,CREE公司掌握着LED衬底两大主流技术之一 ——SiC衬底,在全球LED产业中占有4%的市场份额。 
(4)发达的资本市场 
 一个国家产业的发展和其资本市场的发达程度密切相关。除了政府的投入,资本市场也是企业发展资金的重要来源,这对高科技产业尤其重要。美国发达的资本市场为 LED产业注入了发展资金。以CREE公司为例,该公司由两个名不见经传的年轻人在1987年成立,到1993年就上市,产值从1994年的5000万美元增长为2003年的3亿美元。 
(5)政府的支持是产业发展重要助推力 
由于“固态照明市场的演变需要政府主动的赞助”为此美国政府从宏观规划、技术研发、政府采购、协会支持等四方面对LED产业给予了强有利的支持。

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