照明史上的第二次革命——LED还将迎来更多变革

  当前国内Mini LED技术发展基础较好,上下游企业同时关注并热情参加研发,具备了一定国际竞争力。不过我们仍旧是要谨防不具备发展条件的地方和企业以 Mini LED为噱头进行过热投资,造成资源浪费并对相关上下游产业造成负面影响。

  发光二极管(LED)是我们如今生活中最常遇见和使用到的技术之一,小到智能手表和家中照明,大到舞台布景和户外广告屏都能够正常的看到它的身影,在社会经济生活中起着重要的作用。不过LED技术真正大规模走进我们的生活也只是近20年左右的事。

  1907年英国科学家Henry Round第一次推论半导体PN结(具单向导电性)在一定条件下可发光,为LED被发明奠定了基础。1955年,美国无线电公司的Rubin Braunstein发现了砷化(GaAs)其他半导体合金的红外线年德州仪器公司则率先生产出用于商业用途的红外LED,直到今天该技术还大范围的应用在我们的遥控器中。到了1962年,美国的尼克·何伦亚克(Nick Holonyak Jr.)及其在通用电气的团队发明了可见光LED。

  相比将电能转化为热能再转化为光能的白炽灯,直接将电能转化为光能LED,同电功率下除了有着更高的亮度和寿命,还节能8倍左右。因此LED被看作是掀起了自灯泡被发明以来照明史上的第二次革命,何伦亚克也被看作是“LED之父”。

  到了20世纪90年代,当时在日本日亚工作的中村修二于氮化镓(GaN)研究方面获得重大突破,获得了蓝光LED。蓝光是很难制造的颜色,它已经靠近可见光谱中最短的波长。蓝光LED的发明,让人们凑齐了光学三原色——红、绿、蓝,从而使LED能够发出足够亮的白光,大幅度提高了照明效率。2014年诺贝尔物理学奖,被授予日本名古屋大学、名城大学教授赤崎勇,名古屋大学教授天野浩,以及美国加州大学圣芭芭拉分校教授、美籍日裔科学家中村修二,以表彰他们发明了蓝色发光二极管(LED),并因此带来的新型节能光源。

  21世纪初,历经一个世纪,在无数研究人员的努力下,LED以及可以发出所有的可见光,还包括红外线和紫外线。更加高效率节约能源的LED技术很快对全世界产生了革命性的影响,不仅是在照明和显示领域,还影响了网络、数据存储、数据交换等诸多领域,从家电遥控器到智能手表屏幕,从交通信号灯到光纤网络,都能看到LED技术的应用。

  多国都将LED产业高质量发展提升到国家战略层面。在我国《战略性新兴起的产业分类(2018)》中,LED产业同样在新型电子元器件及设备制造、节能研发与技术服务、电视机制造等领域占有重要地位。

  显示屏是LED技术应用最为主要的领域之一。LED显示屏实现大规模应用约是在2000年以后,不过早期LED显示屏有局限性,由于像素点间距大,甚至会出现黑缝,主要运用在大型户外广告,适合远距离观看。2010年后出现了小间距技术,让LED显示屏应用场景范围从户外拓展至户内场景,如会议、体育场所、电影院、商业零售等,应用场景多元化让小间距LED的产值不断走高。多个方面数据显示,2018年小间距LED产值达到85亿元,五年间翻了5倍。而2020年市场规模更将提高至177亿元。

  小间距LED技术方兴未艾之际,点间距小于1mm的Mini-LED技术也开始在市场中出现,其不仅仅具备小间距LED无缝拼接、宽色域、低功率和长寿命等特点,同时还具有更加好的防护性和更高的信息度,是在LED在性能、寿命、以及研发工艺上的革新。

  今年全国两会期间,在人民大会堂新闻发布厅与中外记者所在的梅地亚中心多功能厅,为会记者提供远程5G+4K/8K超高清视频交互的大屏幕,采用的便是Mini LED技术。

  据悉,苹果公司将2020年到2021年量产的六款新品将全系标配Mini-LED屏幕,并正计划投资100亿新台币(约合23.8亿人民币)在中国台湾开设新工厂生产制造Mini-LED和Micro-LED屏幕。很多国内一线大厂早已局其中,既有康佳、创维、海信、TCL、小米、华为等终端厂商,也有京东方、华星光电、天马、雷曼光电、洲明科技、瑞丰光电、国星光电、奥拓电子、维信诺等面板与封装企业,以及三安光电、华灿、乾照、国星半导体等外延与芯片制造商。不完全统计,今年一季度,中国产业链投资于Mini/Micro-LED项目总共近150亿元。

  6月,我国首个Mini-LED商用显示屏团体标准——《Mini-LED商用显示屏通用技术规范》正式对外发布,规定了Mini-LED商用显示屏的术语和定义、分类、技术方面的要求、检测验证的方法、检验规则以及标志、包装、运输和贮存要求,是该领域的基础技术文件。

  中国科学院院士江风益表示,Mini-LED商用显示屏团体标准的发布是一件意义非凡的事情,对国内乃至国际显示屏新技术、新产品、新业态的发展将具备极其重大的作用。它既有利于技术创新,更有助于产品制造和应用推广,现实意义十分重大。

  2019年,工信部、国家广播电视总局、中央广播电视总台联合发布《超高清视频产业高质量发展行动计划(2019-2022年)》,大力推进超高清视频产业高质量发展和相关领域的应用,到2022年超高清产业总体规模有望超过4万亿元。能预见,叠加5G商用智能终端设备的技术革新,以Mini/Micro-LED等为代表的高清显示技术还会引发更多的市场渗透,特别是在智能穿戴、车载显示和家庭显示等领域,还有着巨大的增量空间。

  当前国内Mini LED技术发展基础较好,上下游企业同时关注并热情参加研发,具备了一定国际竞争力。不过我们仍旧是要谨防不具备发展条件的地方和企业以 Mini LED为噱头进行过热投资,造成资源浪费并对相关上下游产业造成负面影响。

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