機遇與挑戰(zhàn):
- 缺乏新市場帶動,舊有市場基礎(chǔ)成長遲滯影響下,2005年后全球LED市場陷入低度成長態(tài)勢
- 2008年初全球能源價格高漲,具有節(jié)能優(yōu)勢LED成為大眾所看好的明星產(chǎn)業(yè)
- 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)未有明顯變化,高亮度LED仍是主流產(chǎn)品
- 受到全球金融海嘯影響,消費者對于不需要高亮度的LED產(chǎn)品需求減少,產(chǎn)品單價也呈現(xiàn)出下滑現(xiàn)象
市場數(shù)據(jù):
- 高亮度LED市場在2001~2004年間實現(xiàn)了高達46%的年成長率
- 2004年以后,隨著彩色屏幕手機的比例超過了80%
- 2008年全球LED市場較2007年微幅成長3%,達67.6億美元
- 不可見光(紅外光)LED市場較2007年衰退3%,市場占有率下滑至13%
LED市場發(fā)展與市場基礎(chǔ)大小有絕對影響,2001年LED進入手機市場,使得整體市場呈現(xiàn)出第一波高度成長,特別是高亮度LED市場在2001~2004年間實現(xiàn)了高達46%的年成長率。但在2004年以后,隨著彩色屏幕手機的比例超過了80%,顯示器背光改用白光LED的速度減緩,再加上臺灣地區(qū)和韓國廠商還推出鍵盤用低價格LED,使LED價格出現(xiàn)顯著下滑。在缺乏新市場帶動,舊有市場基礎(chǔ)成長遲滯影響下,2005年后全球LED市場陷入低度成長態(tài)勢。
2008年初全球能源價格高漲,具有節(jié)能優(yōu)勢LED成為大眾所看好的明星產(chǎn)業(yè),陸續(xù)有新廠商跨足LED產(chǎn)業(yè)。產(chǎn)業(yè)內(nèi)廠商看好LED在照明市場與液晶顯示器背光源市場滲透率成長,持續(xù)擴產(chǎn)。在市場一片樂觀情境下,2008年第三季起受到全球經(jīng)融海嘯影響,市場需求瞬間冷凍,除了照明等新興市場滲透率不如預(yù)期樂觀外,圣誕燈串、小尺寸顯示器背光源等既有市場也因消費者購買能力下滑,呈現(xiàn)出衰退現(xiàn)象。
由于需求減緩,難以消耗年初所擴增產(chǎn)能,導(dǎo)致產(chǎn)品單價巨幅的向下變動,整體市場景氣由繁榮轉(zhuǎn)為衰退,所幸上半年市場成長,抵銷部分下半年市場衰退負(fù)面影響,2008年全球LED市場較2007年微幅成長3%,達67.6億美元,詳如圖一所示。
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)未有明顯變化,高亮度LED仍是主流產(chǎn)品。就個別產(chǎn)品項分析,2008年全球LED產(chǎn)品組合變化不大,高亮度LED仍然是主要產(chǎn)品型態(tài),唯受到全球金融海嘯影響,導(dǎo)致消費者消費能力減緩,一般亮度及不可見光(紅外光)LED市場與市場占有率呈現(xiàn)出衰退,詳如圖二
四元化合物及GaN系化合物所制成高亮度LED,在亮度、發(fā)光效率等產(chǎn)品特性持續(xù)增長,使其應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)擴張。特別在中大尺寸LCD顯示器背光源市場,在NB及LCD-TV開始導(dǎo)入LED背光模塊帶動下,抵銷金融風(fēng)暴對市場需求減緩的沖擊,市場規(guī)模仍維持5%成長,市場占有率成長至72%.
過去數(shù)年來一般亮度LED,由于其單價低、產(chǎn)品可靠度高,在玩具、裝飾燈串等部分不需要高亮度應(yīng)用領(lǐng)域,仍具有相當(dāng)優(yōu)勢,產(chǎn)品單價也相當(dāng)穩(wěn)定。但受到全球金融海嘯影響,消費者對于此類產(chǎn)品需求減少,產(chǎn)品單價也呈現(xiàn)出下滑現(xiàn)象,使得一般亮度LED市場規(guī)模較2007年衰退6%,市場占有率較2007年衰退1%,僅達15%.
受到手機市場衰退的影響,以及在光學(xué)鼠標(biāo)市場有雷射二極管互補產(chǎn)品推出,不可見光(紅外光)LED市場較2007年衰退3%,市場占有率下滑至13%.
可攜式產(chǎn)品市場占有率止跌回穩(wěn)就應(yīng)用市場分析,LED應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛,舉凡電子產(chǎn)品、家電產(chǎn)品、汽車、交通號志、廣告牌等需要點光源或面光源場合,都是LED應(yīng)用市場。早期LED由于發(fā)光亮度低,主要應(yīng)用于家電、電子產(chǎn)品或玩具等點光源應(yīng)用領(lǐng)域,但自2000年后,隨著高亮度LED產(chǎn)品亮度與效率增進,可攜式產(chǎn)品(如手機、PDA、數(shù)字相機等)大量使用作為產(chǎn)品屏幕或按鍵光源,配合可攜式產(chǎn)品市場成長,使得可攜式產(chǎn)品成為LED最大應(yīng)用市場。
2007年在中國大陸奧運商機及經(jīng)濟成長帶動下,LED廣告牌市場呈現(xiàn)出歷年罕見的高度成長。進入2008年后,由于相關(guān)奧運場館已經(jīng)建設(shè)完成,被相關(guān)業(yè)者所期待的衍生需求,也因全球經(jīng)濟景氣下滑,企業(yè)廣告支出大幅縮減,難以為繼,使得LED廣告牌市場占有率呈現(xiàn)出下滑現(xiàn)象,詳如圖三所示。
可攜式產(chǎn)品包括手機、PDA、DSC、NB等,其中又以手機市場規(guī)模最大,因此手機成為LED最大應(yīng)用單一品項市場。LED在手機光源市場飽和度高,再加上LED產(chǎn)品價格下滑,使得LED于手機每單位平均使用成本呈現(xiàn)出逐年下滑趨勢,由2004年3.05美元,下滑至2008年1.25美元。市場飽和與單位使用成本下降,使得手機用LED市場萎縮,連帶使得可攜式產(chǎn)品用LED市場規(guī)模呈現(xiàn)出逐年下滑趨勢。
所幸2008年LED開始普遍應(yīng)用在NB背光源中,由于平均單位使用量達40顆左右,產(chǎn)品單價也高,廠商積極布局(見表一),使得NB背光源市場快速成長,抵銷手機市場衰退負(fù)面影響,使得可攜式產(chǎn)品市場占有率止跌回穩(wěn)。
應(yīng)用廠商積極推出新產(chǎn)品LED技術(shù)持續(xù)快速成長,支持產(chǎn)業(yè)成長就應(yīng)用角度分析,盡管LED發(fā)光效率已遠(yuǎn)超過白熾燈與鹵素?zé)襞?,甚至超越大部分?a target="_blank" style="text-decoration:none;" >熒光燈源,但為了擴張LED應(yīng)用領(lǐng)域,降低LED生產(chǎn)成本,LED亮度與發(fā)光效率提升仍是近年來LED技術(shù)發(fā)展重心(見圖四)。
2001年標(biāo)準(zhǔn)型白光LED(20mA)發(fā)光效率僅25lm/W,至2009年初Nichia發(fā)表之白光LED,在20mA電流下,其發(fā)光效率可達249lm/W,為目前業(yè)界之最。高功率白光LED(350mA)發(fā)光效率也由2004年約30 lm/W,截至2008年年底Cree發(fā)表161lm/W產(chǎn)品為業(yè)界之最。
LED發(fā)光效率除了影響到光通量輸出,以及耗能外,「熱」另外一個重要關(guān)鍵,以目前普遍商品化LED發(fā)光效率分析(如圖五),1W高功率LED發(fā)光效率約在70lm/W左右,其中有77%能量以熱的型態(tài)表現(xiàn)出來,僅有23%能量以光的型態(tài)表現(xiàn)出來,當(dāng)輸入功率愈高,產(chǎn)生的熱愈多,因此需要更多的散熱組件,導(dǎo)致LED成本提高、可靠度降低,若能提高LED發(fā)光效率,LED散熱問題自然可以解決。
圖六表示,LED制程階段中,提升LED發(fā)光效率方法。提升LED發(fā)光效率,也就是提升LED組件外部可量測到光子數(shù)除以外部注入LED電子數(shù)間的比例。而影響發(fā)光效率主要因素有內(nèi)部量子效率(InternalQuantum Efficiency)與取光效率(Light Extraction Efficiency)提升。
內(nèi)部量子效率表示每秒從LED發(fā)光層發(fā)射出光子數(shù)除以每秒從外部注入電子數(shù)。簡單說,就是LED組件本身電光轉(zhuǎn)換效率,主要與組件本身特性如組件材料能帶、缺陷、雜質(zhì)及組件磊晶組成及結(jié)構(gòu)等相關(guān)。
取光效率是指LED內(nèi)部產(chǎn)生光子,在經(jīng)過組件本身吸收、折射、反射后實際上在組件外部可量測到光子數(shù)目。影響LED取光效率因素包括LED電特性(ElectricalEfficiency)、LED晶粒取光效率(Extraction Efficiency)、與LED封裝效率
(PackagingEfficency)。目前LED受限于材料吸收及電流分布不均以及臨界角損失等因素,以致于發(fā)光層所發(fā)出光量,僅有少部分真正能從LED向外發(fā)出。換言之,縱使LED內(nèi)部量子效率極高,但是在LED外部所能真正接收到光卻很少,因此LED取光效率提升仍有很大技術(shù)瓶頸待克服。
全球LED市場趨勢
2006-2008全球LED產(chǎn)品別分布-依市場占有率
圖三 2006-2008全球LED應(yīng)用市場分布
LED廠商技術(shù)發(fā)展
不同驅(qū)動電流下,LED光熱輸出比