第四代光源—白色LED
人類歷史上使用的照明光源,第一代是油燈(蠟燭),第二代是愛迪生發(fā)明的白熾燈,第三代是熒光燈,現(xiàn)在人們充滿期待的是第四代光源—白色LED。這是利用化合物制作而成的世紀(jì)固體新光源。
自從1962年GE公司的Nick Holonyak Jr首先開發(fā)出第一個(gè)實(shí)用可見光LED(GaAsP)后,上世紀(jì)60年代開發(fā)出了紅色和綠色的LED,70年代黃色,90年代綠色LED相繼登場(chǎng)。出現(xiàn)了綠色LED,再加上黃色熒光材料,從而組合成了白色LED。這樣,LED也從傳統(tǒng)的顯示應(yīng)用,邁向了極具市場(chǎng)潛力的照明領(lǐng)域—取代白熾燈和熒光燈。白色LED具有低功耗、長(zhǎng)壽命、響應(yīng)速度快等特性,應(yīng)用日廣,市場(chǎng)漸大是必然的趨勢(shì)。
市場(chǎng)
在圓片上形成的LED器件是不會(huì)發(fā)光的,必須要加以封裝組成炮彈式樣后才能發(fā)光,因此市場(chǎng)常由封裝和LED兩部分組成。據(jù)統(tǒng)計(jì),2005年世界封裝產(chǎn)值比上年增長(zhǎng)了11.4%,達(dá)67億美元。日本是最大的生產(chǎn)國,獨(dú)占世界市場(chǎng)的46%,中國臺(tái)灣次之,占17%。預(yù)計(jì)到2008年,世界LED封裝市場(chǎng)將增長(zhǎng)到91億美元,年均增長(zhǎng)率10.9%(表1)。
圖1 白光LED市場(chǎng)需求量
又據(jù)統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè),2005年世界白光LED的需求約為45億個(gè),到2008年將增長(zhǎng)到約98億個(gè),翻了一番還多,年均增長(zhǎng)率接近30%,可見市場(chǎng)潛力之巨大。其中最大的應(yīng)用產(chǎn)品是移動(dòng)電話,2005年占市場(chǎng)的68%,由于手機(jī)市場(chǎng)已趨向飽和,增長(zhǎng)緩慢,2008年雖仍占有老大地位,但市場(chǎng)份額則將下降到40%。增長(zhǎng)較快的是汽車和照明,2008年將分別從10%提高到22%,和2%到15%。2008年LCD TV和PC用LED將分別增長(zhǎng)到7%和6%。
據(jù)日本野村綜合研究所調(diào)研,由于移動(dòng)電話在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家的需求已過一輪,今后增長(zhǎng)勢(shì)必趨緩,并且所用白光LED價(jià)格江河日下,影響到白光LED以銷售計(jì)的市場(chǎng)增長(zhǎng)大不如銷售量市場(chǎng),但預(yù)計(jì)2005~2010年仍會(huì)有10%的年均增長(zhǎng)率(圖2)。將從17.4億美元(1美元=112日元)提高到28.4億美元。增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力來自大尺寸LCD屏和車載設(shè)備所需的白光LED背光源。
圖2 世界白光LED市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)
白光LED生產(chǎn)主要掌控在日本公司之手,占有整個(gè)市場(chǎng)72%的份額,其中日亞化學(xué)公司獨(dú)占41.2%,Citizen公司占17.8%,OSRAM OPTO公司13.7%,豐田合成公司12.9%。由于看好市場(chǎng),通過科研開發(fā)和生產(chǎn)合作也有不少歐美公司包括Fairchild、Agilent以及韓臺(tái)地區(qū)公司參與進(jìn)去,競(jìng)爭(zhēng)加劇。不但日亞化的比重會(huì)縮小,而且通過各種整合,出現(xiàn)一些新興制造公司。
應(yīng)用
白光LED近1、2年主要應(yīng)用于移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和便攜游戲機(jī)等4類產(chǎn)品的LCD背光源。據(jù)2004年的統(tǒng)計(jì),應(yīng)用程度都很高,便攜電話占69%,數(shù)碼相機(jī)67%,數(shù)字?jǐn)z像機(jī)80%,便攜游戲機(jī)更高達(dá)100%。高端數(shù)碼相機(jī)和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的取景器和圖像重放顯示器都需要高品質(zhì)的圖像,因而要用白光LED作背光源。
其次,汽車需要多種多樣的照明,白光LED作為取代產(chǎn)品將逐漸滲入這一市場(chǎng)。首先是車內(nèi)面板和車內(nèi)燈的應(yīng)用,現(xiàn)在的應(yīng)用率雖還不過12%~24%,但預(yù)計(jì)到2008年可提高到67%。車內(nèi)面板估計(jì)目前平均約用18個(gè)LED,2008年可望增加到25個(gè)。順便說一句,移動(dòng)電話現(xiàn)在使用3~4個(gè),加上鍵盤和照相機(jī)閃光燈共6個(gè),2008年可望增加到7~8個(gè)。
汽車的應(yīng)用今后要考慮的有霧燈、轉(zhuǎn)彎用燈、弱光燈和強(qiáng)光燈等。汽車應(yīng)用有特殊的要求,包括高可靠,長(zhǎng)壽命(10年以上)等。就白光LED本身講也需要在亮度、光通量、發(fā)光效率、發(fā)熱對(duì)策等方面作進(jìn)一步改進(jìn)。特別是車前燈,目前使用的鹵素?zé)舭l(fā)光效率為17~20lm/w,光通量1500lm左右,壽命300~500小時(shí),目前LED還做不到,今年才有望開始用于個(gè)別車型上。據(jù)預(yù)測(cè),世界轎車用LED可望從2005年的50億個(gè)增長(zhǎng)到2010年的60億個(gè)(圖3)。又據(jù)傳,車前燈使用白光LED的汽車2008年或可達(dá)一成。
圖3 世界轎車用LED市場(chǎng)
再次是作為PC和電視的LCD屏背光源,以及普通照明的白光LED,市場(chǎng)成長(zhǎng)空間最為巨大。白光LED作為L(zhǎng)CD背光源,主要是與CCFL(冷陰極管)開展競(jìng)爭(zhēng),在移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)等所用小尺寸顯示屏方面,LED無論性能、價(jià)格不但都已勝過后者,而且已達(dá)十分成熟的程度,市場(chǎng)開始走低。但在中大尺寸LCD顯示屏方面,白光LED由于使用數(shù)量相差甚大,且在價(jià)格、散熱、IC驅(qū)動(dòng)方面都還未臻完善。筆記本電腦2005年才開始使用白光LED背光源,并將由此逐漸推向OA和電視,預(yù)計(jì)這方面使用的白光LED今明兩年將開始量產(chǎn),投放市場(chǎng),2008年LCD電視使用率或?qū)⑦_(dá)到一成。
至于照明領(lǐng)域,除了傳統(tǒng)的白熾燈,熒光燈之外,其他節(jié)能燈還在不斷開發(fā)出來,白光LED要打入這一市場(chǎng)確非易事。白光LED亮度雖高,但在使用壽命、散熱、成品率等方面都還存在問題,價(jià)格過高尚難普及。
白熾燈從電轉(zhuǎn)為光的轉(zhuǎn)換效率只有5%~10%,熒光燈為22%~25%,白光LED為25%~35%。理論上白光LED的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)99%,故只要轉(zhuǎn)換效率提高到50%,那在節(jié)能和減少花費(fèi)方面就會(huì)超過白熾燈和熒光燈減少幾倍。因此,白光LED一旦在技術(shù)和產(chǎn)量上超越障礙,其在照明市場(chǎng)上潛力之巨大,不可言喻。根據(jù)Roland Haitz對(duì)過去34年的統(tǒng)計(jì),LED的光輸出量以每18~24個(gè)月增加2倍的所謂Haitz誷 Law計(jì)算,那么,到2025年LED將主導(dǎo)整個(gè)照明市場(chǎng)。白光LED具有省電和環(huán)保兩特大優(yōu)勢(shì),勢(shì)將成為日常生活照明,改變社會(huì)生活面貌,進(jìn)入白光LED照明新世紀(jì)。
展望白光LED的未來經(jīng)營(yíng),其成功關(guān)鍵要素大約有如下5點(diǎn):
①及時(shí)投資,以便達(dá)到規(guī)模經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì);
②技術(shù)領(lǐng)先;
③應(yīng)用開拓實(shí)力;
④緊密聯(lián)系客戶的能力;
⑤競(jìng)爭(zhēng)和聯(lián)合能力,完善生產(chǎn)資源,確保銷售渠道。
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評(píng)論