全球LED產(chǎn)業(yè)觀察高亮度LED仍是主流

　　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)出第一波高速增長，特別是高亮度LED市場在2001~2004年間實現(xiàn)了高達46%的年增長率。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，再加上我國臺灣地區(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)增長遲滯影響下，2005年后全球LED市場陷入低速增長態(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增長，持續(xù)擴產(chǎn)。在市場一片樂觀情況下，2008年第三季起受到全球金融海嘯影響，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，所幸上半年市場增長，抵銷部分下半年市場衰退負面影響，2008年全球LED市場較2008年微幅增長3%，達67.6億美元。

　　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)品類型，不過受到全球金融海嘯影響，導(dǎo)致消費者消費能力下降，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。

　　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%增長，市場占有率增長至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，仍具有相當優(yōu)勢，產(chǎn)品單價也相當穩(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)鼠標市場有激光二極管互補產(chǎn)品推出，不可見光(紅外光)LED市場較2007年衰退3%，市占率下滑至13%。

　　便攜式產(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)域相當廣泛，舉例而言，電子產(chǎn)品、家電產(chǎn)品、汽車、交通信號、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，便攜式產(chǎn)品(如手機、PDA、數(shù)碼相機等)大量使用作為產(chǎn)品屏幕或按鍵光源，配合便攜式產(chǎn)品市場增長，使得便攜式產(chǎn)品成為LED最大應(yīng)用市場。

　　2007年在中國奧運商機及經(jīng)濟增長帶動下，LED廣告牌市場呈現(xiàn)出歷年罕見的高度增長。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)廠商所期待的衍生需求，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。

　　便攜式產(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，連帶使得便攜式產(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，使得NB背光源市場快速增長，抵銷手機市場衰退負面影響，使得便攜式產(chǎn)品市場占有率止跌回穩(wěn)。

　　LED技術(shù)持續(xù)快速增長，支持產(chǎn)業(yè)增長

　　就應(yīng)用角度分析，盡管LED發(fā)光效率已遠超過白熾燈與鹵素燈泡，甚至超越大部分的熒光燈源，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。

　　2001年標準型白光LED(20mA)發(fā)光效率僅25lm/W，至2009年初Nichia發(fā)表的白光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30lm/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，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，當輸入功率愈高，產(chǎn)生的熱量愈多，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。

　　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組件外部可測量到光子數(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(InternalQuantumEfficiency)與光提取效率(LightExtractionEfficiency)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)及組件外延組成及結(jié)構(gòu)等相關(guān)。

　　光提取效率是指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測量到光子數(shù)目。影響LED提取效率因素包括LED電特性(ElectricalEfficiency)、LED芯片取光效率(ExtractionEfficiency)、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。■