高亮度白光LED技术及市场分析

　　随着亮度增加和价格降低，白光LED在通用照明领域的市场潜力越来越大。白光LED在通用照明产业的使用，将对国家或地区的能源策略和环保策略产生积极的影响。

　　白光LED具有体积小，使用可进行平面封装，或根据使用环境或状况使用多颗或进行多种组合，并且具有发热量低，发光寿命长(5万小时以上)、不易破，极具耐震与耐冲击性，可在较恶劣的情况下使用等特性。白光LED发光效率高，省电、无热幅射、不含水银等重金属，无污染及废弃物处理问题等众多优点，被视为"绿色照明光源"的明日之星，在不久的将来，将取代目前为照明市场的主流白炽灯泡及萤(日)光灯。白光LED照明产业的发展将影响到一个国家和地区的能源战略和环保战略，因此，各个国家纷纷进行将LED半导体照明产业例为国家重大发展进行支持，我国台湾地区也投入巨资进行研究和开发。国际性大公司如GE、西门子、飞利浦、西门子、惠普等都已积极投入白光LED 的研发工作。

　　白光LED的市场，是被LED业界最被看好的具有强大市场潜力的照明光源市场。根据Frost & Sullivan的预估显示，全球照明光源市场平均每年以5%的成长率稳定爬升;其中，白光LED较易进入的是白炽灯泡及萤光灯市场，此两项产品是民用照明最普及的光源，未来白光LED的市场潜力可说是相当的巨大。

　　一、白光LED发光原理

　　白光LED发光的方式主要按使用LED发光二极管的使用数量可以分为单晶型和多晶型两种类型。

　　第一种是单晶型，即一只单色的LED发光二极管加上相应的荧光粉，就如同日光灯的发光方式一样，采用LED发光二极管激发荧光粉发光。通常采用两种方式，一种方式是蓝光LED发光二极管激发黄色荧光粉产生白光，另一种方式是紫外光LED激发RGB三波长萤光粉来产生白光。许多厂商主要从事白光LED的研究，通常都先从蓝光LED开始研发及量产，有了蓝光LED的技术之后再开始研发白光LED，然而目前最常用蓝光LED激发黄色萤光粉来产生白光，但是用蓝光LED来发白光的方式的发光效率仍然不足，许多厂商开始向另外一个方向就是往紫外光LED来发展，利用紫外光LED加RGB三波长萤光粉来达到白光的效果，其发光效率比蓝光好上许多。而紫外光LED加RGB三波长萤光粉的方法，则关键技术在高效率的荧光体合成法，也就是如何把荧光粉有效的附着在晶粒上的一项技术。

　　另一种是多晶型，即使用两个或两个以上的互补的2色LED发光二极管或把3原色LED发光二极管做混光而形成白光。采用多晶型的产生白光的方式，因为不同的色彩的LED发光二极管的驱动电压、发光输出、温度特性及寿命各不相同，因此在使用多晶型LED发光二极管的方式产生白光，比单晶型LED产生白光的方式复杂，也因LED发光二极管的数量多，也使得多晶型LED的成本亦较高;若采用单晶型，则只要用一种单色LED发光二极管元素即可，而且在驱动电路上的设计会较为容易。因此，现在很多厂商均把单晶型LED作为白光LED发展方向。

　　二、市场概况：

　　LED技术在最近几年发展迅速，亮度不断提高，价格也不断降低，除LED原有市场外，在通用照明方面，市场也不断扩大，亮度与价格均逐渐接近传统源。因世界产油地区的局势动荡，全球能源短缺问题也再度成为关注的焦点。而LED产业的发展对一个地区的能源政策和环保政策将产生巨大的影响。美国、日本、欧洲、南韩，都纷纷成立国家型研发组织，加速技术开发和量产。

　　就现阶段而言，距离实际进入白光LED照明时代，还有很长一段距离。因白光LED发光效率和成本的考虑，约在2010年时，白光LED的发光效率可达100lm/W，而在2020年时可达200lm/W。如果白光LED的进程加快，则是可在2005年慢慢出现商品化的产品，2010后便开始大量使用。

　　在照明市场方面，根据Frost & Sullivan的预估，2000年白炽灯泡及日光灯的全球市场规模约为43亿美元，每年成长率约为5%，是2000年全球可见光LED市场规模的2.5倍左右，因此照明市场的发展空间颇大。Reed Electronics Research全球白光LED估计2000年将可成长至1.18亿美元的市场规模，未来3年均将保持40%左右的成长速度，在2003年达到2.7亿美元的市场规模。未来在白光LED成本进一步降低，除现有的手机背光源与小尺寸LCD背光源外，如果通用照明的市场开始启动，则白光LED的市场会有较大的市场潜力，白光LED估计从2004年开始，市场能量会逐步释放，需求会逐渐加大。

　　在现阶段，白光LED的应用，在照明方面，主要是供汽车内阅读灯、装饰灯等使用，其余约有95%以上是供小尺寸LCD背光源使用。

　　1、白光LED市场以彩色手机之屏幕背光源的市场为最大

　　虽然白光LED使用寿命最高可达十万小时，但是必须在低电流的环境下操作，目前该产品主要是供小尺寸背光源使用，就各应用市场来看，由于彩色屏幕手机需要搭配白光LED为背光源，而彩屏手机在未来几年成为手机市场的发展趋势，根据业界对彩屏手机的市场预测，2004年彩色手机比例约四成，2005年则预估将达55%至60%，如以彩屏手机一年需求量约4.5亿支及屏幕用背光源需2- 4颗白光LED来估计，彩色手机用屏幕背光源一年需求约5--10亿颗，另外，由于白光LED已开始采用于手机附数字相机的闪光灯，今年手机附数字相机比重约15%，明年则预计将提升至20%，如以闪光灯约需3- 4颗估，则一年需求量约4亿颗。其次，在PDA及数字相机用背光源方面，根据台湾工研院经资中心预估值来看，PDA在2003年的出货量约2500万台，每台约使用6-8颗白光LED来估算，约需5000万颗;若以数码相机来看，全球2003年数字相机出货量约3000万台，以每台使用4-6颗估，需求量约2亿颗左右。以此来看，白光LED需求仍将以彩屏手机背光源市场为主。

　　2、白光LED目前以小尺寸LCD背光源为主

　　冷阴极荧光灯(CCFL)相较于其它背光源技术具有亮度较亮且发光效率高的优点，但在小尺寸LCD方面，对背光源的尺寸要求比较严格，但由于制造小管径的冷阴极荧光灯技术难度较高，成本也无太大优势，因此冷阴极荧光灯多使用于4吋以上的显示器(而一般手机用屏幕尺寸多在1.5吋至2.2吋间，数码相机因轻薄考虑，尺寸也在此之间)，在大尺寸LCD背光源方面，现阶段冷阴极荧光灯在大尺寸所需之辉度及价格方面具有绝对优势，因此在大尺寸的LCD背光源以采用冷阴极荧光灯。因此，白光LED作为LCD背光源与以冷阴极荧光灯作为LCD背光源的分界点在于，小尺寸LCD多使用白光LED，大、中尺寸LCD(如LCD显示屏，LCD TV)则多使用冷阴极荧光灯，如白光LED的亮度提高、成本进一步改善，则在大尺寸LCD方面，白光LED将时替换冷阴极荧光灯作为背光源使用。如此一项，考虑到大尺寸LCD在PC和TV方面的市场潜力，作为大尺寸LCD背光源的白光LED需求量是十分惊人的。

　　3、白光LED市场最大的是通用照明市场

　　业界对白光LED市场最看好的是通用照明市场，现阶段白光LED发光效率已可达30lm/W(普通的白炽灯泡发光效率为15lm/W)，但是，如果白光LED真正在通用照明市场上占据一定的市场，需要白光LED发光的效率提升到60-100lm/W时方有机会，从发光效率来看，白光LED一旦超过60lm/W后(相当于20W日光灯)，在照明市场便可开始普及化，若能将效率提升至80lm/W，则将普及到一般家庭各式灯具。但白光LED要真正占据通用照明市场，要除了发光效率及功率仍有极大的改善外，成本也是非常重要的因素，在发光效率与成本比率上，2001年白光LED的成本约1美元/lm，2002年降至0.1美元/lm，如果能将成本降至0.01美元/lm，因白光LED属于绿色环保能源，则预计将有可完全取代现有通用照明的大多数市场。