高亮度白光LED技術(shù)及市場(chǎng)分析
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白光L E D 具有體積小，使用可進(jìn)行平面封裝，或根據使用環(huán)境或狀況使用多顆或進(jìn)行多種組合，并且具有發(fā)熱量低，發(fā)光壽命長(cháng)( 5 萬(wàn)小時(shí)以上)、不易破，極具耐震與耐沖擊性，可在較惡劣的情況下使用等特性。白光LED發(fā)光效率高，省電、無(wú)熱幅射、不含水銀等重金屬，無(wú)污染及廢棄物處理問(wèn)題等眾多優(yōu)點(diǎn)，被視為"綠色照明光源"的明日之星，在不久的將來(lái)，將取代目前為照明市場(chǎng)的主流白熾燈泡及螢(日)光燈。白光LED照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將影響到一個(gè)國家和地區的能源戰略和環(huán)保戰略，因此，各個(gè)國家紛紛進(jìn)行將LED半導體照明產(chǎn)業(yè)例為國家重大發(fā)展進(jìn)行支持，我國臺灣地區也投入巨資進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)。國際性大公司如GE、西門(mén)子、飛利浦、西門(mén)子、惠普等都已積極投入白光LED 的研發(fā)工作。
白光LED的市場(chǎng)，是被LED業(yè)界最被看好的具有強大市場(chǎng)潛力的照明光源市場(chǎng)。根據Frost Sullivan的預估顯示，全球照明光源市場(chǎng)平均每年以5%的成長(cháng)率穩定爬升；其中，白光LED較易進(jìn)入的是白熾燈泡及螢光燈市場(chǎng)，此兩項產(chǎn)品是民用照明最普及的光源，未來(lái)白光LED的市場(chǎng)潛力可說(shuō)是相當的巨大。
一、白光LED發(fā)光原理
白光LED發(fā)光的方式主要按使用LED發(fā)光二極管的使用數量可以分為單晶型和多晶型兩種類(lèi)型。
第一種是單晶型，即一只單色的LED發(fā)光二極管加上相應的熒光粉，就如同日光燈的發(fā)光方式一樣，采用LED發(fā)光二極管激發(fā)熒光粉發(fā)光。通常采用兩種方式，一種方式是藍光LED發(fā)光二極管激發(fā)黃色熒光粉產(chǎn)生白光，另一種方式是紫外光LED激發(fā)RGB三波長(cháng)螢光粉來(lái)產(chǎn)生白光。許多廠(chǎng)商主要從事白光LED的研究，通常都先從藍光LED開(kāi)始研發(fā)及量產(chǎn)，有了藍光LED的技術(shù)之后再開(kāi)始研發(fā)白光LED，然而目前最常用藍光LED激發(fā)黃色螢光粉來(lái)產(chǎn)生白光，但是用藍光LED來(lái)發(fā)白光的方式的發(fā)光效率仍然不足，許多廠(chǎng)商開(kāi)始向另外一個(gè)方向就是往紫外光LED來(lái)發(fā)展，利用紫外光LED加RGB三波長(cháng)螢光粉來(lái)達到白光的效果，其發(fā)光效率比藍光好上許多。而紫外光LED加RGB三波長(cháng)螢光粉的方法，則關(guān)鍵技術(shù)在高效率的熒光體合成法，也就是如何把熒光粉有效的附著(zhù)在晶粒上的一項技術(shù)。
另一種是多晶型，即使用兩個(gè)或兩個(gè)以上的互補的2色LED發(fā)光二極管或把3原色LED發(fā)光二極管做混光而形成白光。采用多晶型的產(chǎn)生白光的方式，因為不同的色彩的LED發(fā)光二極管的驅動(dòng)電壓、發(fā)光輸出、溫度特性及壽命各不相同，因此在使用多晶型LED發(fā)光二極管的方式產(chǎn)生白光，比單晶型LED產(chǎn)生白光的方式復雜，也因LED發(fā)光二極管的數量多，也使得多晶型LED的成本亦較高；若采用單晶型，則只要用一種單色LED發(fā)光二極管元素即可，而且在驅動(dòng)電路上的設計會(huì )較為容易。因此，現在很多廠(chǎng)商均把單晶型LED作為白光LED發(fā)展方向。
二.市場(chǎng)概況：
LED技術(shù)在最近幾年發(fā)展迅速，亮度不斷提高，價(jià)格也不斷降低，除LED原有市場(chǎng)外，在通用照明方面，市場(chǎng)也不斷擴大，亮度與價(jià)格均逐漸接近傳統源。因世界產(chǎn)油地區的局勢動(dòng)蕩，全球能源短缺問(wèn)題也再度成為關(guān)注的焦點(diǎn)。而LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對一個(gè)地區的能源政策和環(huán)保政策將產(chǎn)生巨大的影響。美國、日本、歐洲、南韓，都紛紛成立國家型研發(fā)組織，加速技術(shù)開(kāi)發(fā)和量產(chǎn)。
就現階段而言，距離實(shí)際進(jìn)入白光LED照明時(shí)代，還有很長(cháng)一段距離。因白光LED發(fā)光效率和成本的考慮，約在2010年時(shí)，白光LED的發(fā)光效率可達100lm/W，而在2020年時(shí)可達200lm/W。如果白光LED的進(jìn)程加快，則是可在2005年慢慢出現商品化的產(chǎn)品，2010后便開(kāi)始大量使用。
在照明市場(chǎng)方面，根據Frost Sullivan的預估，2000年白熾燈泡及日光燈的全球市場(chǎng)規模約為43億美元，每年成長(cháng)率約為5％，是2000年全球可見(jiàn)光LED市場(chǎng)規模的2.5倍左右，因此照明市場(chǎng)的發(fā)展空間頗大。Reed Electronics Research全球白光LED估計2000年將可成長(cháng)至1.18億美元的市場(chǎng)規模，未來(lái)3年均將保持40％左右的成長(cháng)速度，在2003年達到2.7億美元的市場(chǎng)規模。未來(lái)在白光LED成本進(jìn)一步降低，除現有的手機背光源與小尺寸LCD背光源外，如果通用照明的市場(chǎng)開(kāi)始啟動(dòng)，則白光LED的市場(chǎng)會(huì )有較大的市場(chǎng)潛力，白光LED估計從2004年開(kāi)始，市場(chǎng)能量會(huì )逐步釋放，需求會(huì )逐漸加大。
在現階段，白光LED的應用，在照明方面，主要是供汽車(chē)內閱讀燈、裝飾燈等使用，其余約有95%以上是供小尺寸LCD背光源使用。
1.白光LED市場(chǎng)以彩色手機之屏幕背光源的市場(chǎng)為最大
雖然白光LED使用壽命最高可達十萬(wàn)小時(shí)，但是必須在低電流的環(huán)境下操作，目前該產(chǎn)品主要是供小尺寸背光源使用，就各應用市場(chǎng)來(lái)看，由于彩色屏幕手機需要搭配白光LED為背光源，而彩屏手機在未來(lái)幾年成為手機市場(chǎng)的發(fā)展趨勢，根據業(yè)界對彩屏手機的市場(chǎng)預測，2004年彩色手機比例約四成，2005年則預估將達55%至60%，如以彩屏手機一年需求量約4.5億支及屏幕用背光源需2- 4顆白光LED來(lái)估計，彩色手機用屏幕背光源一年需求約5--10億顆，另外，由于白光LED已開(kāi)始采用于手機附數字相機的閃光燈，今年手機附數字相機比重約15%，明年則預計將提升至20%，如以閃光燈約需3- 4顆估，則一年需求量約4億顆。其次，在PDA及數字相機用背光源方面，根據臺灣工研院經(jīng)資中心預估值來(lái)看，PDA在2003年的出貨量約2500萬(wàn)臺，每臺約使用6-8顆白光LED來(lái)估算，約需5000萬(wàn)顆；若以數碼相機來(lái)看，全球2003年數字相機出貨量約3000萬(wàn)臺，以每臺使用4-6顆估，需求量約2億顆左右。以此來(lái)看，白光LED需求仍將以彩屏手機背光源市場(chǎng)為主。
2.白光LED目前以小尺寸LCD背光源為主
冷陰極熒光燈（CCFL）相較于其它背光源技術(shù)具有亮度較亮且發(fā)光效率高的優(yōu)點(diǎn)，但在小尺寸LCD方面，對背光源的尺寸要求比較嚴格，但由于制造小管徑的冷陰極熒光燈技術(shù)難度較高，成本也無(wú)太大優(yōu)勢，因此冷陰極熒光燈多使用于4吋以上的顯示器(而一般手機用屏幕尺寸多在1.5吋至2.2吋間，數碼相機因輕薄考慮，尺寸也在此之間)，在大尺寸LCD背光源方面，現階段冷陰極熒光燈在大尺寸所需之輝度及價(jià)格方面具有絕對優(yōu)勢，因此在大尺寸的LCD背光源以采用冷陰極熒光燈。因此，白光LED作為L(cháng)CD背光源與以冷陰極熒光燈作為L(cháng)CD背光源的分界點(diǎn)在于，小尺寸LCD多使用白光LED，大、中尺寸LCD（如LCD顯示屏，LCD TV）則多使用冷陰極熒光燈，如白光LED的亮度提高、成本進(jìn)一步改善，則在大尺寸LCD方面，白光LED將時(shí)替換冷陰極熒光燈作為背光源使用。如此一項，考慮到大尺寸LCD在PC和TV方面的市場(chǎng)潛力，作為大尺寸LCD背光源的白光LED需求量是十分驚人的。
3.白光LED市場(chǎng)最大的是通用照明市場(chǎng)
業(yè)界對白光LED市場(chǎng)最看好的是通用照明市場(chǎng)，現階段白光LED發(fā)光效率已可達30lm/W(普通的白熾燈泡發(fā)光效率為15lm/W)，但是，如果白光LED真正在通用照明市場(chǎng)上占據一定的市場(chǎng)，需要白光LED發(fā)光的效率提升到60-100lm/W時(shí)方有機會(huì )，從發(fā)光效率來(lái)看，白光LED一旦超過(guò)60lm/W后(相當于20W日光燈)，在照明市場(chǎng)便可開(kāi)始普及化，若能將效率提升至80lm/W，則將普及到一般家庭各式燈具。但白光LED要真正占據通用照明市場(chǎng)，要除了發(fā)光效率及功率仍有極大的改善外，成本也是非常重要的因素，在發(fā)光效率與成本比率上，2001年白光LED的成本約1美元/lm，2002年降至0.1美元/lm，如果能將成本降至0.01美元/lm，因白光LED屬于綠色環(huán)保能源，則預計將有可完全取代現有通用照明的大多數市場(chǎng)。
三、白光LED所涉及專(zhuān)利的問(wèn)題
目前全球高亮度白光LED主要廠(chǎng)商： Nichia、Orsam、Matsushita、Lumileds、Toyota Gosei、Stanley、Toshiba、Citizen，這些廠(chǎng)商在LED材料和制程方面擁有較多專(zhuān)利，而一般不采用專(zhuān)利授
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