LED“新材料”发展现状及产业需求分析

       LED“新材料”发展现状及产业需求分析

      LED有着高效、节能、长寿命、多变幻、绿色环保等显著特点，被公认为当前最具发展前景的第四代绿色光源，在这个全球能源短缺的的背景下，受到了市场的热捧。

随着国家对低碳、节能减排政策的不断推进，LED产业遇到了大好的发展时机，也被许多专家誉为这是一个朝阳的行业。况且，国内外LED产业发展迅猛，全球范围内正在迎来一轮推广普及高潮，尤其是在全球各国逐渐施行淘汰白炽灯路线，这对LED无疑是一个契机。

从表面来看LED似乎拥有着天时地利人和，但LED市场在近两年来现疲软状态，企业毛利率不断下降，生产成本、人工成本、管理成本高等问题，寻找发展出路及解决成本下降等问题成为行业热话。其中，发掘新的原材料降低LED成本就一直是LED的一个发展方向。

尽管涉及LED的材料不断推陈出新，但实际上导入新材料投入到实际产品研发生产的企业仍是少数，笔者在采访中了解到，有的企业目前开始使用新材料，如飞泰科技使用石墨烯新材料;也有企业表示会先小范围尝试使用。

新材料有它存在的理由

矽格玛科技有限公司总经理殷树元：

在新材料面前，很多企业处在围观状态而不是参与。从宏观上来讲，站在企业的角度看这是跟风现象，谁都不愿做被枪打的那只出头鸟，不知道新材料好不好用、稳不稳定;微观上讲，新材料为什么会出现，因为有需求所以才会有新材料的出现，出现就必有它存在的理由。而新材料之所以会出现，就是要取代现有材料，两者必然会进行新旧材料的优势对比，对消费者来说当然是既要便宜又要好货。

新材料的出现会使传统的生产模式、制作工艺、价格发生转变，新材料将会使工艺革新、生产简化、成本价格下降。而且，新材料会使得产品成本价格更低、产品性能更高，性价比更高;但使用新材料生产对企业规模也有要求，如对一些技术能力有限的小企业来说，他们对新材料并不是很了解又缺乏研发能力的话，就会不懂怎么运用新材料，因为新材料和现有材料相比较，两者技术参数不一样，因此，他们在导入新材料的过程会很艰难。相反地，像一些有技术研发能力的大企业，在导入新材料生产的过程就会很顺利，他们在导入的前提已经很懂新材料的技术参数，及结构成分结构。

导入新材料对企业的技术设备有要求

中山市徳士尼照明科技有限公司总经理陈德荣：

对于使用新材料投入实际研发生产中，徳士尼不会大批量导入，但会小批量、小范围的尝试新材料的性能和质量。不用不代表不改变，好的材料、好的技术方能推动LED行业发展，这是必然的趋势，但新材料还是要经过市场起码要半年以上的检验才能看它稳不稳定。

而且，企业发展要改变、有革新性，性价比高还得跟得上LED技术，尤其现在LED技术更新换代速度之快，就如新材料要有个过程过渡，生产型企业才会慢慢接受。并且，更重要一点的是，新材料能够应用在企业的研发生产上，对企业的技术设备要求很高，如各种产品检测设备。

新材料，或改变生产方式

深圳市飞泰科技有限公司董事长董沛：

对新材料处观望状态，其实这个是企业认识的一个误区。现在新材料的价格已经下降，可以说是完全可以接受的程度，甚至是与现有材料成本价格相当，企业其实是可以使用新材料，这并不是价格的因素了。

现在飞泰科技就是在使用新材料石墨烯导热塑料生产，很多人都会疑问塑料能导热?然而事实证明，使用石墨烯材料更轻、性价比更高、比重小、导热性更高、可加工性更强。其实很多企业甚至是不同领域的行业对新材料都不陌生，像宜家家私、飞利浦这些知名大企早就在使用新材料，对新材料验证的不是中小企业做的事，是大企业做的，如果大企业做的好那中小企业就会尝试去使用新材料。

而新材料的出现会对现有材料造成冲击性，这种冲击性很强，像石墨烯它的出现对以往的散热性材料冲击很大，以前是以铝为导热，然而现在新材料的出现使散热性更强，外观更好看，将产品提升了一个更高的层次。并且，价格走势会越来越低，生产方式也将会改变，LED是新兴行业，一切皆有可能，未来荧光粉也会发生结构变化。

批量使用新材料投入生产

中山市东君照明有限公司销售经理王学军：

目前有很多新材料的出现，东君照明会小批量的使用，将其投放到实际生产中，但按目前的情况来看，新材料占得比例还是很少。保守起见，我们会选择传统材料生产，一来对现有材料了解，二来也是保证产品质量，保障产品性能稳定。或许新材料会在某些方面优于现有材料，但是不敢其保证质量，也许等新材料经过了市场的检验，等它的价格和性能稳定之后会尝试使用。

深圳市飞泰科技有限公司董事长董沛曾多次在不同的行业论坛及营销沙龙上，强调日后的产品将会是便宜不坏。而这种“平靓正”正是由新材料的影响，新材料的出现将会改变现有材料的生产方式和产品结构，制造工序也更简化。

尽管如此，业内许多中小型企业对新材料仍然处保守态度，而走在前沿的企业仍为少数;这其中，一方面是部分新材料价格还未降下来，另一方面则是企业的生产设备技术能力有限。

新材料：围观比参与多

2012年1月，工信部组织编制的《新材料产业“十二五”发展规划》、《新材料产业“十二五”重点产品目录》两份文件正式对外公布。根据公布的发展目标了解到：到2015年，国内新材料产业总产值达到20000亿元，年均增长率超过25%;研发投入明显增加，重点新材料企业研发投入占销售收入比重达到5%;同时打造10个创新能力强、具有核心竞争力、新材料销售收入超150亿元的综合性龙头企业，培育20个新材料销售收入超过50亿元的专业性骨干企业。

有需求，新材料才有增长

从公布的文件可以看出，近年来我国对LED给予越来越多的关注和重视，全国各地政府每年对LED行业发放的各种优惠政策和财政补贴也逐年增长，对这个新兴行业扶持力度之大;尤其是上游材料领域，文件中作出的规划要求在短时间内对专用材料方面加大技术创新和投入力度，加快批量生产的步伐，以满足LED发展迅速的需求。

在《新材料产业“十二五”发展规划》、《新材料产业“十二五”重点产品目录》两份文件中，还公布了包括白光LED用荧光粉、高端氧化铈半导体抛光液、砷化镓单晶材料、高品级金刚石、蓝宝石材料、碳化硅晶片、氮化镓外延片等在内的多种LED照明相关重点材料产品目录，并且细化到性能指标及产能数量指标。其中，对于白光LED荧光粉产业化，提出了新增发光材料产能0.5万吨/年的目标。

由芯片及外延材料、衬底材料、发光材料、封装材料、散热材料、工艺辅助材料等为主组成庞大的LED材料家族，是发展LED产业的重要基础，对提升LED技术水平，加快产品更新换代，降低成本和普及应用至关重要。

目前，不少LED照明企业普遍反映毛利率不断下降，如从上市企业的季度报、年报都可看出，照明事业部的毛利率下降;此外还面临成本不断上涨的问题，如人工成本、原材料成本、管理成本等;因此，当前LED行业面临的迫切需求则是严格控制生产成本、不断提升工艺水平、提高利润，这些对LED材料发展无疑是个市场机遇，也是LED材料业持续增长的引擎。

稀有金属材料对LED光源发展“功不可没”

10月初，3位日本科学家因发明了“高亮度蓝色发光二极管(LED)”获得2014年诺贝尔物理学奖的消息传出后，LED行业一片鼓舞，此新闻事件也登上了各大行业媒体的头条，

在诺贝尔奖授予LED照明技术的同时，相关稀有金属也引起了行业关注。据了解，目前LED光源的核心材料主要是稀有金属镓(Ga)、铟(In)与砷(AS)、磷(P)的化合物，并且基于宽禁带半导体材料氮化镓(GaN)和铟氮化稼(InGaN)等也是最具有商业应用价值的LED发光材料，稀有金属镓、铟等材料对LED照明技术的发展可谓“功不可没”。

随着LED光源越来越广泛被应用，大量稀有金属化合物制成的LED材料将迎来更大的需求。据统计，2013年我国芯片产值达到105亿元，增幅31.5%，产量增幅更是高达61%;其中GaN芯片的产量占比达65%，而以InGaAlP芯片为主的四元系芯片的产量占比为25%，GaAs等其他芯片占比为10%左右。

据专家预测，2014年我国LED行业会延续2013年上升势头，迎来新一轮的增长，预计增长率将达到40%左右。全球LED照明的快速发展，必将会带动镓和铟等稀有半导体金属需求的快速增长，也会带动越来越多的企业和个人关注铟和镓等稀有金属。作为全球铟、镓等稀有金属交易量和库存量的现货交易所，泛亚有色金属交易所在稀有金属行业内的优势地位也会逐渐凸显。

材料业竞争不容忽视

目前，LED照明以蓝宝石衬底和碳化硅衬底为主。近来，韩国LED厂商为了和中国厂商竞争，首尔半导体和LGInnotek研发“氮化镓”(galliumnitride、GaN)衬底，与其同时，封装厂也有意用硅取代环氧树脂，强化产品效能、延长使用寿命。

据了解，韩厂研究的“氮化镓对氮化镓”基板，称可以解决差排问题。而封装厂方面，韩厂开始用硅作为封装材料，取代环氧树脂。据悉，环氧树脂使用3000—6000小时后会出现色偏移现象，硅使用时间则多了10倍，可用30000—50000小时。但部分业内人士表示，GaN和硅的效能都比现行材料好，但美中不足的是价格在目前来说偏高，若想增加市场竞争力，就必须得同时压低价格、提升表现，当下，已有厂商正在研发比硅更便宜的材质。

新材料：雷声大雨点小

尽管目前，许多应用在不同领域的新材料技术不断被发掘出来，新材料咋听好像蛮厉害的样子，但大多数都只是围观，少有的大企才会真正把它应用在实际生产中，新材料的运用在行业的现实背景下可谓是“雷声大雨点小”。

在记者的走访调查中了解到，有的企业认为，或许新材料会优于现有材料，但不可忽略的现实是目前国内材料研发及生产企业普遍面临两大发展瓶颈：一是，LED企业多而散，材料的生产很难规模化。二是，一般企业不愿轻易更换进口原材料，即使国产材料基本性能达标，但对国产材料的长期稳定性都存有普遍疑虑。

虽然如此，但还是有少部分的知名企业使用新材料，如全球知名跨国集团斯泰隆公司推出了多种LED用新树脂材料且全力进军中国市场。与其同时，道康宁也宣布推出专门用于LED芯片的黏结剂，以弥补现有同类材料的不足;有着同样举动的还有日企三菱化学。

对于目前多数全球材料巨头而言，尽管LED从材料的使用量上规模还很小，但该领域随着未来终端照明市场产生规模效应后，将很有可能成为未来带动电子材料产业的新亮点。此外，也不难看出，新材料的出现已经对现有材料造成冲击，对现有的生产方式和制作工序等方面带来改变。

新材料的运用，只欠东风

鉴于节能灯在光效、寿命等方面的卓越性能，在全球应对气候变化和能源紧缺的背景下，全球多个国家或地区先后推出了禁止使用白炽灯，推广使用节能灯的计划。在推广节能灯的同时，寻找新材料来代替传统材料进行生产的问题也日趋严峻，那么，当下被业内人士看好的新材料却鲜少有企业将其运用到实际生产之中，这是为何呢?

技术与成本不成正比

当下随着价格战的比拼，照明灯饰行业人士都在寻求各种方法降低生产成本，所以有部分人在生产材料上做了进一步的更新换代。寻找新出现的或已在发展中的，具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料。

可新材料的推出，却很少企业投入到实际的生产过程之中，针对这个问题，深圳市米田电科技有限公司销售副总储天生表示，“我们公司主要是从事电解电容这一方面的生产，所以在原材料的使用上，都是采用国内知名品牌的原材料，而那些研发出来的新材料没有被使用，首先要明白新材料被研发出来的原因。一是当下发展低碳经济成为全球热点，各大厂商之间都纷纷加大了对于LED节能灯的生产力度;二是国内外厂家生产成本的提高，亟需寻找更加便宜的原材料来降低生产成本。那为何原材料研发出来了，又没有使用呢?可能是由于以下一些原因。第一，要承认当前研发新材料的技术已经成熟了，但是由于原材料的昂贵，导致其难以投入使用;第二，由于目前绝大多数的新材料都是在传统材料的基础上发展而来，是传统材料在性能或者功能上不断提高的延续，因此新材料从一开始就具有较高的进入壁垒;第三，新材料的研发作为一种现代化的高新技术，投资风险比较大，商业化程度低，达不到经济规模，从而也会制约新材料的投入使用”。

需求是个大问题

虽说新材料没有投入使用的原因是多方面的，但需求是个大问题。深圳市米田店科技有限公司副总张成伟坦言，“当下很多的新技术都在进一步提升，进而有了新产品的出现，可新产品的出现需要新的市场来发展。若是一种新的材料被研发出来，可是没有市场需求，那么这种材料又怎么能够运用到实际的生产之中呢?同样的，新材料的发展依赖于上下游相关产业的发展，特别是下游用户的进一步创新开发，才能使新材料产品最终走向市场。所以总的来说，新材料的发展和应用是牢牢建立在需求之上的，可当下很多材料的特性都是针对企业和消费者的需求进而针对性的去研发，而非是先寻找到一种新材料进而发现它的特性适合哪些企业和消费者。如果新技术得不到应用，则无法走向市场化和产业化，而挖掘企业和用户的需求，开发新材料，就成为了照明灯饰行业的先导。”

风险和机遇并存

因为有市场需求，所以才会被研发出来，但是研发出来没有被使用，真的是因为市场需求空间的问题么?“或许不一定”，这是佛山市东电时代照明有限公司的一位内部人士给出的回答。

该人士表示，“新材料的使用，不仅仅是因为技术与价格之间的反差，市场需求的影响是一个方面，但是新材料的投入运用也要针对不同的产品而言，但更重要的是在新材料的投入使用是一个风险和机遇并存的问题。一方面，若是照明灯饰行业里面有10%的人在使用，那么这里面的风险是可想而知的;若是有30%—40%的人在使用，说明其有一定的利润空间;若是有70%以上的人在使用，那我也跟着去使用，那我就OUT了。所以新材料存在前期科研和中期试用的资金投入，具有市场的不确定性，生产流程和技术手段的多变性，产业技术集成能力差。故新材料使用的投资风险性是企业必然要考虑的问题之一。另一方面，新材料的运用也是一种机遇，当那少部分人使用的时候，效益很好的话，那么他获取的利润也是不菲的。”

一切具备，只待时间验证

总的来说，新材料没有投产的原因是多种多样的，那未来前景如何呢?他们不约而同的给出了一致的回答。

储天生坦言道，“新材料被研发出来，说明我们的科技在进步，当下鲜少被投入使用，只是时间问题而已。因为照明灯饰行业在发展，它就必然会追求新的突破。”

张成伟也发出了同样的感慨，“诚然，技术是日新月异的。新材料的使用，对已照明灯饰行业来说，肯定是一件好事，也是响应绿色低碳环保的号召。但要解决行业目前生产商的弊端，这个还是需要时间来验证的。”

新材料作为照明灯饰行业的一种新型事物，其巨大的市场需求和利润空间诱使潜在进入者纷纷进入，这也是无可厚非的。“对于整个照明灯饰行业从长期来说，是一件好事;但从短期来看，新材料投入使用，生产新的产品，然后再拿消费者进行试验，这并不是一件好事。但也不可否认，新材料的出现是能够解决当前照明灯饰行业面临的难题，只是需要时间来验证，因为照明灯饰行业人士没有多少人愿意冒险，大家都亏不起。有些人哪怕现在没有盈利，但既然选择了这个行业，即使是流泪也要坚持做下去。所以前景是美好的，做好自己是最重要的。”佛山市东电时代照明有限公司的内部人士坦言。

新欢与旧爱的对垒

“工欲善其事，必先利其器”，好的技术还需有好的材料来配合。在照明灯饰行业产品同质化越趋严重的今天，技术创新受到更多的关注，而材料的转变也随之成为焦点。新旧材料的交替是行业发展的重要体现，下面我们就来探究一下LED灯具各个部件，不同材料中“新欢”与“旧爱”的对垒。

芯片衬底

蓝宝石(Al2O3)VS硅(Si)VS碳化硅(SiC)

目前LED芯片的衬底材料有：蓝宝石(Al2O3)，硅(Si)，碳化硅(SiC)。众所周知，蓝宝石玻璃是作为苹果的一项热门创新，被选为iPhone6和iWatch的屏幕材质，但是大家不了解的是蓝宝石兴起于LED行业。LED芯片衬底一般选用蓝宝石，原因就是蓝宝石衬底技术成熟，机械强度高，器件稳定，透光率尚可。

据了解，现在的大功率LED芯片衬底材料一般都为蓝宝石或碳化硅(SiC)，但这两种材料价格都非常昂贵，且都为国外大企业所垄断，导致芯片价格一直居高不下。使用蓝宝石作为衬底也存在一些问题，例如晶格失配和热应力失配，这会在外延层中产生大量缺陷，同时给后续的器件加工工艺造成困难。为突破国际专利壁垒，国内已经启动了硅(Si)衬底材料的研究并已经取得了一些进展。

业内人士分析表示，用硅(Si)做衬底材料价格会低的多，不仅因为硅(Si)衬底本身的价格比蓝宝石和碳化硅(SiC)衬底便宜很多，而且可以制作出比蓝宝石和碳化硅(SiC)衬底的尺寸更大的衬底，以提高MOCVD的利用率，从而提高管芯产率。而且硅(Si)衬底也是导电衬底，电极可以从管芯的两侧引出，而不必象不导电的蓝宝石那样必须都从一侧引出，这样不但可以减少管芯面积还可以省去对GaN外延层的干法腐蚀步骤。同时由于硅的硬度比蓝宝石和碳化硅(SiC)低，在加工方面也可以节省一些成本。据国外某知名公司的估计使用硅衬底制作蓝光GaNLED的制造成本将比蓝宝石衬底和碳化硅(SiC)衬底低90%。

外壳散热

导热塑料VS金属塑料VS陶瓷

据了解，传统的灯具外壳散热材料有以下三种：铝材等金属塑料、一般塑料和陶瓷。相对于金属材料，导热塑料具有散热均匀、重量轻、安全系数高、造型设计灵活等特点;相对于陶瓷，导热塑料坚固、成型加工方便，造型设计的自由度更高;相对于一般塑料，导热及膨胀系数比较高。

LED产业的快速发展，大大拉动了上游材料业的发展，也进一步促进高端材料领域的突破。LED灯具中用到大量的塑料制件，包括LED芯片的封装元件、LED光学透镜、光散射元件、高效散热元件、光反射和光漫射板等。据数据显示分析，导热塑料正越来越多地取代金属部件应用于LED灯具的导热部件，包括灯座、冷却散热灯杯和外壳等。

有业内人士认为，导热塑料走红是一场LED新材料的革命，但更多人表示这场新材料的革命背后其实就是新一轮的价格战：石墨烯这种新材料在几年前早已出现，哪一品类LED灯具配件实现塑料，这一类品类LED灯具就能成为当年的畅销之王;谁能先把LED灯具配件塑料化，谁就率先走进民用市场，例如在去年下半年至今年上半年走红的LED球泡灯。

事实上，导热塑料逐渐在照明业界走红很大一部分原因有赖于室内LED照明，反之，室内LED照明之所以有机会在民用市场普及，也有赖于通过技术进步及塑料的使用大大降低成本和价格。目前LED灯具的散热器(外壳)材料大多采用铝合金，其低廉的成本、简便的加工、优良的导热性能使其长期占据着LED散热器材料的主流位置。但铝合金的成本价格明显高于导热塑料，LED球泡灯、LED筒灯、LED射灯、LED日光管等室内LED灯具也通过以塑料制件替换铝材制件，成功降低了成本和价格，除了上述品类灯具外，目前能够使用塑料配件的LED灯具还不多，能够使用塑料的一般只有灯罩。

随着LED散热技术的不断进步，石墨烯导热塑料、塑包铝等新型散热材料不断地被开发出来，将会有越来越多的室内LED灯具使用上导热塑料等新材料，也将进一步降低LED灯具的价格。

忠国梦广告认为：技术的进步和材料成本的下降，将使得LED灯具的进一步普及成为可能。