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全球LED产业观察:高亮度LED仍是主流
时间:2017-05-11 03:34 作者:admin 来源:未知
 

  LED市场发展与市场基础大小有绝对影响,2001年LED进入手机市场,使得整体市场呈现出第一波高速增长,特别是高亮度LED市场在2001~2004年间实现了高达46%的年增长率。但在2004年以后,随着彩色屏幕手机的比例超过了80%,显示器背光改用白光LED的速度减缓,再加上我国台湾地区和韩国厂商还推出键盘用低价格LED,使LED价格出现显著下滑。在缺乏新市场带动,旧有市场基础增长迟滞影响下,2005年后全球LED市场陷入低速增长态势。

  2008年初全球能源价格高涨,具有节能优势LED成为大众所看好的明星产业,陆续有新厂商跨足LED产业。产业内厂商看好LED在照明市场与液晶显示器背光源市场渗透率增长,持续扩产。在市场一片乐观情况下,2008年第三季起受到全球金融海啸影响,市场需求瞬间冷冻,除了照明等新兴市场渗透率不如预期乐观外,圣诞灯串、小尺寸显示器背光源等既有市场也因消费者购买能力下滑,呈现出衰退现象。

  由于需求减缓,难以消耗年初所扩增产能,导致产品单价巨幅的向下变动,整体市场景气由繁荣转为衰退,所幸上半年市场增长,抵销部分下半年市场衰退负面影响,2008年全球LED市场较2008年微幅增长3%,达67.6亿美元,详如图一所示。

  产品结构未有明显变化,高亮度LED仍是主流产品

  就个别产品项分析,2008年全球LED产品组合变化不大,高亮度LED仍然是主要产品类型,不过受到全球金融海啸影响,导致消费者消费能力下降,一般亮度及不可见光(红外光)LED市场与市场占有率呈现出衰退,详如图二。

  四元化合物及GaN系化合物所制成高亮度LED,在亮度、发光效率等产品特性持续增长,使其应用领域持续扩张。特别在中大尺寸LCD显示器背光源市场,在NB及LCD-TV开始导入LED背光模块带动下,抵销金融风暴对市场需求减缓的冲击,市场规模仍维持5%增长,市场占有率增长至72%。

  过去数年来一般亮度LED,由于其单价低、产品可靠度高,在玩具、装饰灯串等部分不需要高亮度应用领域,仍具有相当优势,产品单价也相当稳定。但受到全球金融海啸影响,消费者对于此类产品需求减少,产品单价也呈现出下滑现象,使得一般亮度LED市场规模较2007年衰退6%,市场占有率较2007年衰退1%,仅达15%。

  受到手机市场衰退的影响,以及在光学鼠标市场有激光二极管互补产品推出,不可见光(红外光)LED市场较2007年衰退3%,市占率下滑至13%。

  便携式产品市场占有率止跌回稳

  就应用市场分析,LED应用领域相当广泛,举例而言,电子产品、家电产品、汽车、交通信号、广告牌等需要点光源或面光源场合,都是LED应用市场。早期LED由于发光亮度低,主要应用于家电、电子产品或玩具等点光源应用领域,但自2000年后,随着高亮度LED产品亮度与效率增进,便携式产品(如手机、PDA、数码相机等)大量使用作为产品屏幕或按键光源,配合便携式产品市场增长,使得便携式产品成为LED最大应用市场。

  2007年在中国奥运商机及经济增长带动下,LED广告牌市场呈现出历年罕见的高度增长。进入2008年后,由于相关奥运场馆已经建设完成,被相关厂商所期待的衍生需求,也因全球经济景气下滑,企业广告支出大幅缩减,难以为继,使得LED广告牌市场占有率呈现出下滑现象,详如图三所示。

  便携式产品包括手机、PDA、DSC、NB等,其中又以手机市场规模最大,因此手机成为LED最大应用单一品项市场。LED在手机光源市场饱和度高,再加上LED产品价格下滑,使得LED于手机每单位平均使用成本呈现出逐年下滑趋势,由2004年3.05美元,下滑至2008年1.25美元。市场饱和与单位使用成本下降,使得手机用LED市场萎缩,连带使得便携式产品用LED市场规模呈现出逐年下滑趋势。

  所幸2008年LED开始普遍应用在NB背光源中,由于平均单位使用量达40颗左右,产品单价也高,厂商积极布局,使得NB背光源市场快速增长,抵销手机市场衰退负面影响,使得便携式产品市场占有率止跌回稳。

  LED技术持续快速增长,支持产业增长

  就应用角度分析,尽管LED发光效率已远超过白炽灯与卤素灯泡,甚至超越大部分的荧光灯源,但为了扩张LED应用领域,降低LED生产成本,LED亮度与发光效率提升仍是近年来LED技术发展重心(见图四)。

  2001年标准型白光LED(20mA)发光效率仅25 lm/W,至2009年初Nichia发表的白光LED,在20mA电流下,其发光效率可达249 lm/W,为目前业界之最。高功率白光LED(350mA)发光效率也由2004年约30 lm/W,截至2008年年底Cree发表161 lm/W产品为业界之最。

  LED发光效率除了影响到光通量输出,以及耗能外,“热”另外一个重要关键,以目前普遍商品化LED发光效率分析(如图五),1W 高功率LED发光效率约在70lm/W左右,其中有77%能量以热的型态表现出来,仅有23%能量以光的型态表现出来,当输入功率愈高,产生的热量愈多,因此需要更多的散热组件,导致LED成本提高、可靠度降低,若能提高LED发光效率,LED散热问题自然可以解决。

  图六表示,LED制程阶段中,提升LED发光效率方法。提升LED发光效率,也就是提升LED组件外部可测量到光子数除以外部注入LED电子数间的比例。而影响发光效率主要因素有内部量子效率(Internal Quantum Efficiency)与光提取效率(Light Extraction Efficiency)提升。

  内部量子效率表示每秒从LED发光层发射出光子数除以每秒从外部注入电子数。简单说,就是LED组件本身电光转换效率,主要与组件本身特性如组件材料能带、缺陷、杂质及组件外延组成及结构等相关。

  光提取效率是指LED内部产生光子,在经过组件本身吸收、折射、反射后实际上在组件外部可测量到光子数目。影响LED提取效率因素包括LED电特性(Electrical Efficiency)、LED芯片取光效率(Extraction Efficiency)、与LED封装效率(Packaging Efficency)。目前LED受限于材料吸收及电流分布不均以及临界角损失等因素,以致于发光层所发出光量,仅有少部分真正能从LED向外发出。换言之,纵使LED内部量子效率极高,但是在LED外部所能真正接收到光却很少,因此LED取光效率提升仍有很大技术瓶颈待克服。

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