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正航仪器介绍全球白光LED市场分析

时间:2015-07-15 14:19 来源:未知 作者:正航仪器 点击: 次

正航仪器介绍全球白光LED市场分析
一、白光LED的技术概况
自从出现发光二极管LED以来,人们一直在努力追求实现固体光源,随着发光二极管LED制造工艺的不断进步和新型材料(氮化物晶体和荧光粉)的开发及应用,使发白色光的LED半导体固体光源性能不断完善并进入实用阶段。白光LED的出现,使高亮度LED应用领域跨足至高效率照明光源市场。曾经有人指出,高亮度LED将是人类继爱迪生发明白炽灯泡之后,最伟大的发明之一。所谓白光是多种颜色混合而成的光,以人类眼睛所能见的白光形式至少须两种光混合,如二波长光(蓝色光+黄色光)或三波长光(蓝色光+绿色光+红色光),目前已商品化的产品仅有二波长蓝光单晶片加上YAG黄色荧光粉,在未来较被看好的是三波长光,以无机紫外光晶片加R.G.B三颜色荧光粉,此外有机单层三波长型白光LED也有成本低、制作容易的优点。未来应用在取代荧光灯、紧凑型节能荧光灯泡及LCD背光源等。
在技术方面白光LED目前主要分为两种发光方式:目前主要的商品化作法是日亚化学(Nichia)以460nm波长的InGaN蓝光晶粒涂上一层YAG荧光物质,利用蓝光LED照射此一荧光物质以产生与蓝光互补的555nm波长黄光,再利用透镜原理将互补的黄光、蓝光予以混合,便可得出肉眼所需的白光。白光LED开发基础在于蓝光技术,目前在蓝光LED技术方面仍以日亚化学领先,拥有众多专利权。第二种是日本住友电工亦开发出以ZnSe为材料的白光LED,不过发光效率较差,但由于目前白光LED市场热销,仍呈现供不应由求现象。
二、全球业界概况
在LED业者中,日亚化学是最早运用上述技术工艺研发出不同波长的高亮度LED,以及蓝紫光半导体激光(Laser Diode;LD),是业界握有蓝光LED专利权的重量级业者。在日亚化学取得兰色LED生产及电极构造等众多基本专利后,坚持不对外提供授权,仅采自行生产策略,意图独占市场,使得蓝光LED价格高昂。但其他已具备生产能力的业者相当不以为然,部分日系LED业者认为,日亚化工的策略,将使日本在蓝光及白光LED竞争中,逐步被欧美及其他国家的LED业者抢得先机,届时将对整体日本LED产业造成严重伤害。因此许多业者便千方百计进行蓝光LED的研发生产。目前除日亚化学和住友电工外,还有丰田合成、罗沐、东芝和夏普,美商Cree,全球3大照明厂奇异、飞利浦、欧司朗以及HP、Siemens、 Research、EMCORE等都投入了该产品的研发生产,对促进白光LED产品的产业化、市场化方面起到了积极的促进作用。
三、白光LED的特色
白光LED是最被看好的LED新兴产品,其在照明市场的发展潜力值得期待。与白炽钨丝灯泡及荧光灯相比,LED具有体积小(多颗、多种组合)、发热量低(没有热幅射)、耗电量小(低电压、低电流起动)、寿命长(1万小时以上)、反应速度快(可在高频操作)、环保(耐震、耐冲击不易破、废弃物可回收,没有污染)、可平面封装易开发成轻薄短小产品等优点,没有白炽灯泡高耗电、易碎及日光灯废弃物含汞污染的问题等缺点,是被业界看好在未来10年内,成为替代传统照明器具的一大潜力商品。
表:白光LED与现行照明设备比较
表:白光LED与现行照明设备比较 
目前白光LED仍处于初期发展阶段,在使用寿命上仍待改进,但基本上没有白炽灯泡、荧光灯的缺点,价格过高是未能普及的主要原因。据日本业者估计,LED晶粒成本需由99年的每颗1美元降至0.2美元以下,市场才有更高的接受度。未来白光LED的应用市场将非常广泛,包括手电筒、装饰灯、LCD背光源、汽车内部照明市场、投影灯源等,不过最被看好的市场以及的市场还是取代白炽钨丝灯泡及荧光灯。 
表:白光LED照明效益分析
表:白光LED照明效益分析 
上表所示是对白光市场的经济和环境效益预测,对于十分依赖能源进口的国家如日本,发展白光LED在照明市场取代部份传统照明器具是一项极有价价值的计划,若是其100%的白炽灯泡被白光LED所取代,则每年可省下相当于1~2座发电厂的发电量。间接减少大约10亿公升的耗油量,而发电过程中排放的二氧化碳也会减少,抑制地球的温室效应扩散,因此在日本对白光LED的研发有着及其重要的作用和地位,日本通产省早在1998年就主导编制了「21世纪光计划」,针对新世纪照明用LED光源进行实用化研究。
四、白光LED的市场规模
新世纪照明主流是高亮度白光LED的目标。对白光LED而言,照明替换市场是相当有潜力的。过去常规LED只能在产品上充当指示灯号,而今随著技术进步、亮度提升,高亮度白光LED正一步步进军潜力庞大无比的灯光照明市场。根据Frost&Sullivan的统计,当前全球照明市场的年均成长率约为5.5%,2000年市场规模达45亿美元,是可见光LED的2倍以上。若以每年白光LED发光效率平均成长60%的速度开发下去,要达到大型化、低价化、使用寿命长的照明用光源并非不可能。业界一般认为,白光LED照明市场可望在2010年左右趋于成熟。目前日亚化工、丰田合成、SONY、住友电工等业者都已有初步的照明产品问世,唯因价格与常规灯泡相比仍有很大的差距。预计未来10年内,高亮度LED对全球照明工业将造成巨大的冲击。正因为此,各界都对白光LED寄以厚望,有[绿色照明光源]之称。
表:白光LED市场概况    单位:百万美元
表:白光LED市场概况  
全球白色LED市场的产值将从2007年的66亿美元增长到2008年的77亿美元,受惠于这段时间期间10英寸及以上的背光源,装饰灯和指示牌显示屏的市场需求都将出现爆炸性增长,据业内人士透露。 
虽然2008年季度将是一个传统的淡季,但是一季度白色LED的营收将比去年同期增长超过20%,在该季度由于全球范围内对背光源、汽车灯、数码相机镜框和低成本笔记本电脑市场需求的增加,对LED需求会大幅增加,据主导厂商透露说。 
未来几年,中国市场将出现显著增长。该厂商补充说。中国政府目前已经投入了超过2万亿元人民币(2690亿美元)对全国高速公路上的照明设施进行改造。该消息来源补充说,到2010年中国的高亮度LED显示屏市场也将增长到120亿元人民币。
2009年全球白光LED市场将进一步扩大,有望实现4000亿日元的规模。
白光LED最初主要应用于手机荧幕的背光源,大受欢迎幷一发不可阻挡。此后,手机厂商对白光LED的需求持续增长,去年竟达到整体出货比重的33%。与此同时,白光LED的价格一路走低,有利推广其在更广泛的范围内应用。目前白光LED的价格仅为4年前的1/3。
Apple (AAPL-US)和Dell(DELL-US)今年夏季度分别推出了采用白光LED作为背光源的LCD荧幕,Dell的显示器厚度只有2.21公分,比前款薄了0.25公分。Apple日本分公司表示,日光灯含有对人体有害的水银,所以采用白光LED作为背光源更环保。
白光LED也广泛应用于汽车照明,如汽车头灯、内灯和汽油指示的小型LCD面板的背光源等。Toshiba Matsushita Display Technology Co.已开始生产使用白光LED的汽车仪錶板LCD面板。
日本大阪已将30个街灯试用白光LED,其目标是更换所有2.3万个街灯,以降低维修成本,白光的使用期限是目前大阪县目前使用钠蒸气灯的3倍 。连新干綫新世代列车N700的内部照明也使用白光LED。
白光LED因价格下跌及性能优于其他照明设备,在各领域的应用将愈来愈广泛。
五、白光LED的应用领域
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
虽然白光LED使用寿命可达十万小时,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。

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