白光LED发展趋势与新应用http://www.sunpn.com
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近年来白光LED技术的快速进展,已经带动相关产业如蓝光LED、萤光粉、光学封装、驱动(控制)IC等产业的蓬勃发展,而在2006年达到日光灯60 lm/W发光效率之一般照明(general lighting)市场目标之前,许多过度性技术如紫光LED+红蓝绿萤光粉以及手机闪光灯、大尺寸LCD背光源等新兴应用接踵而起,为白光LED产业未来发展带来新的希望。以下将从技术及市场应用方面来探讨。
技术发展
由于具有RGB三波长成分是最理想的白光,特别是手机闪光灯及扫瞄器光源等需求甚殷,不过在短波长(<370nm)UV LED技术,以及弥補现行白光LED(430-470nm蓝光LED+黄色YAG)的高效率红色萤光粉等议题尚未完全解决的情况下,目前以使用紫光LED(395-420nm)搭配红蓝绿萤光粉达到演色性超过90的白光,为世界各国研发的重点(表1)。
新市场应用
根据日本Mizuho证券的预估(图1),全球白光LED的市场需求量在2002年成长5.4倍达到16亿个,2003年也将有40亿(成长2.5倍)的需求量。主要由于小尺寸全彩面板的普及化和特殊照明应用的兴起,同时在2002年白光LED在可见光LED的市场已经达到4%的占有率,预估2003年将成长到8%。由于多媒体无线传输蔚为风潮,照相手机市场量在2003年成长3倍达到7,100万台,而预期在全彩面板普及之下,2004年将更成长6倍,达1亿1300万台 (图2)。而随着手机相机的兴起,对光线不足时之照相要求必须借助闪光灯補光,因此轻薄省电的白光LED便派上用场,以目前日本Citizen和Sharp产品约需3颗3cd的白光LED。
由于手机相机被用来侵犯隐私权的事件日益增加,日本及韩国将立法规范手机相机必须配备闪光灯,韩国厂商如LumiMicro已经投入10亿韩币生产白光LED闪光灯,目前1.6cd的产品每月最高可生产200万颗。而另外一家帮LG Innotek代工的Luxpia公司,产品为RGB三颗晶粒的白光LED闪光灯,目前已投入30亿韩币,月产1,000-2,000万颗。而三星电机(SEM)、NiNEX(RGB晶粒LED)以及Seoul Semiconductor都将投入生产。
另外在2003年5月美国的SID(Society Information Display)展览中,日本三菱电机展示了使用美国LumiLeds公司的高功率LED背光模组之22寸彩色LCD面板,宣示LED用于大型(10斠陨希㎜CD面板的可行性。此种产品强调104.4%的色彩饱和度,为原先使用传统的冷阴极管(CCFL)所达不到的水准,消耗电力及辉度分别为100W与635.9cd/m2,共使用108颗高功率(>1W)红、蓝、绿LED相互排列而成。而此种趋势已经让日、韩、台等TFT LCD大厂纷纷投入研发行列。
结论
综合2003上半年白光LED产业的发展(表2),可以看出先就白色发光结构而言,目前已经进入到使用紫光(395-420nm)LED加上红、绿萤光粉之三波长白光研发及试产期,同时也是新一波高效率LED和RGB萤光粉之专利萌芽布局期。
至于市场方面,继蓝光手机按键应用之外,小型LCD背光源将随全彩手机普及率提高而扩大需求,而随着环保意识与2005年汽车用显示器无汞化之目标要求,已有不少厂商投入白光LED应用在中大尺寸面板之研发。
而在各国产业发展上,早期由日本Nichia、Toyoda Gosei与美国Cree垄断的蓝光与白光LED市场,如今台湾、韩国与中国大陆也相继占有世界市场,东亚已经成为全球蓝/白光LED的主要生产基地。但受到Nichia与Osram Opto对于白光LED专利的态势影响,即使是已经成为蓝光LED第一大生产地的台湾,对于加萤光粉之白光LED均采谨慎保守的经营态度,而近年来日本也出现少数可以自行生产蓝/白光LED的公司如星和电机、Nitride Semiconductors等,但都不是知名大集团公司,至于韩国与中国大陆因具有庞大的内需市场优势如手机应用,其蓝光与白光LED产业都是同步在发展。
技术发展
由于具有RGB三波长成分是最理想的白光,特别是手机闪光灯及扫瞄器光源等需求甚殷,不过在短波长(<370nm)UV LED技术,以及弥補现行白光LED(430-470nm蓝光LED+黄色YAG)的高效率红色萤光粉等议题尚未完全解决的情况下,目前以使用紫光LED(395-420nm)搭配红蓝绿萤光粉达到演色性超过90的白光,为世界各国研发的重点(表1)。
新市场应用
根据日本Mizuho证券的预估(图1),全球白光LED的市场需求量在2002年成长5.4倍达到16亿个,2003年也将有40亿(成长2.5倍)的需求量。主要由于小尺寸全彩面板的普及化和特殊照明应用的兴起,同时在2002年白光LED在可见光LED的市场已经达到4%的占有率,预估2003年将成长到8%。由于多媒体无线传输蔚为风潮,照相手机市场量在2003年成长3倍达到7,100万台,而预期在全彩面板普及之下,2004年将更成长6倍,达1亿1300万台 (图2)。而随着手机相机的兴起,对光线不足时之照相要求必须借助闪光灯補光,因此轻薄省电的白光LED便派上用场,以目前日本Citizen和Sharp产品约需3颗3cd的白光LED。
由于手机相机被用来侵犯隐私权的事件日益增加,日本及韩国将立法规范手机相机必须配备闪光灯,韩国厂商如LumiMicro已经投入10亿韩币生产白光LED闪光灯,目前1.6cd的产品每月最高可生产200万颗。而另外一家帮LG Innotek代工的Luxpia公司,产品为RGB三颗晶粒的白光LED闪光灯,目前已投入30亿韩币,月产1,000-2,000万颗。而三星电机(SEM)、NiNEX(RGB晶粒LED)以及Seoul Semiconductor都将投入生产。
另外在2003年5月美国的SID(Society Information Display)展览中,日本三菱电机展示了使用美国LumiLeds公司的高功率LED背光模组之22寸彩色LCD面板,宣示LED用于大型(10斠陨希㎜CD面板的可行性。此种产品强调104.4%的色彩饱和度,为原先使用传统的冷阴极管(CCFL)所达不到的水准,消耗电力及辉度分别为100W与635.9cd/m2,共使用108颗高功率(>1W)红、蓝、绿LED相互排列而成。而此种趋势已经让日、韩、台等TFT LCD大厂纷纷投入研发行列。
结论
综合2003上半年白光LED产业的发展(表2),可以看出先就白色发光结构而言,目前已经进入到使用紫光(395-420nm)LED加上红、绿萤光粉之三波长白光研发及试产期,同时也是新一波高效率LED和RGB萤光粉之专利萌芽布局期。
至于市场方面,继蓝光手机按键应用之外,小型LCD背光源将随全彩手机普及率提高而扩大需求,而随着环保意识与2005年汽车用显示器无汞化之目标要求,已有不少厂商投入白光LED应用在中大尺寸面板之研发。
而在各国产业发展上,早期由日本Nichia、Toyoda Gosei与美国Cree垄断的蓝光与白光LED市场,如今台湾、韩国与中国大陆也相继占有世界市场,东亚已经成为全球蓝/白光LED的主要生产基地。但受到Nichia与Osram Opto对于白光LED专利的态势影响,即使是已经成为蓝光LED第一大生产地的台湾,对于加萤光粉之白光LED均采谨慎保守的经营态度,而近年来日本也出现少数可以自行生产蓝/白光LED的公司如星和电机、Nitride Semiconductors等,但都不是知名大集团公司,至于韩国与中国大陆因具有庞大的内需市场优势如手机应用,其蓝光与白光LED产业都是同步在发展。