白光LED市场分析白光LED市场分析.doc

白光LED市场分析 张璇 自从爱迪生发明灯泡以来，全球人类都享受着照明产品，不过随着环保意识高涨，传统照明设备的高耗电性和废弃物污染的问题，已引起各先进国家的注意，大量的金钱与人力物力研发新的环保光源。而有“绿色照明光源”之称的白光LED，由于具有低耗电、废弃物可回收的优点，已成为各先进国家积极发展的方向，十年甚至可能全面取代现有的灯炮照明产品。? 发光二极管(Light Emitting Diode；LED)，第一项产品是出现在1968年，由美国HP（新惠普前身）首先以磷砷化镓(GaAsP)为材质所制成的黄光LED，产品主要应用于手表及计算器上。LED为半导体发光组件，是利用半导体电子与电洞结合释能发光，与一般白炽灯泡利用加热发光不同，属于冷光，具有耗电量小，寿命长，反映快，体积小，耐天候等优点。 白光LED的特色 此外，LED主要分为可见光与不可见光，其中可见光LED产品包括红、黄及橘光等，应用面主要为背光源、汽车用等，而不可见光LED包括IrDA、VCSEL及LD等，应用面以通讯为主。而其中白光LED即是最被看好的LED新兴产品，由于白光LED与钨丝灯泡及日光灯相比，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)等优点，因此早已被业界看好在未来十年内，将全面取代现有的照明产品，成为新式照明器具。 白光LED与现今照明器具比较表 照明方式 特点 白光LED 具有发热量低、耗电量小、寿命长、反应速度快优点，但单价较高 日光灯 较省电，但有废弃物含汞污染、易碎等问题，单价低 白炽钨丝 具低效率、高耗电、寿命短、易碎等缺点，单价低 白光LED的技术概况 目前发出白光的方式主要可分成两种，一种是单晶型，这种方式与日光灯的发光方式一样，就是把蓝光加上黄色萤光粉或紫外光LED加上RGB三波长萤光粉来产生白光。另一种是多晶型，即利用互补的2色或把3原色做混光而形成白光。若采用多晶型的方式，基于不同LED的驱动电压、发光输出、温度特性及寿命各不相同，因此造成用此方法会有很多要控制的因素，也使得所产生的成本亦较高；若采用单晶型，则只要用一种元素即可，而且在驱动回路上的设计会较为容易，因此，可以发现目前多数厂商较倾向往单晶型的方式来做研发的方向。? 目前各厂商主要都先从蓝光LED开始研发及量产，有了蓝光的技术之后再开始研发白光LED，然而目前最常用蓝光加上黄色萤光粉来产生白光，但是用蓝光LED来发白光的发光效率仍然不足，因此另外一个方向就是往紫外光LED来发展，利用紫外光加RGB三波长萤光粉来达到白光的效果，其发光效率比蓝光好上许多，研究显示若发光波长能到254nm，则可以不加萤光粉也能自发白光。 至于紫外光LED以美国Cree所做的紫外光LED技术层级最高，已达21 lm/W(目前市售蓝光LED约为4 lm/W)。? 目前全球白光LED的主要厂商一是日亚化学(Nichia)，该公司即是利用上述多晶型式，以460nm波长的蓝光晶粒涂上一层YAG萤光物质，利用蓝光LED照射此一萤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，便可得出所需的白光。? 另外，丰田合成(Toyoda Gosei)与东芝所共同开发的白光LED，则是采用紫外光LED与萤光体组合的方式，与一般蓝光LED与萤光体组合的方式做区隔。因为，蓝光LED与萤光体的组合方式，当照在红色物体的时候，其红色的色泽效果比较不理想。紫外光LED与萤光体组合可以弥补这个缺点，但是，其发光效率却仍低于蓝光LED与萤光体组合的方式。 不过在未来较被看好也是这种三波长光，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。? 至于日本住友电工则开发出以ZnSe为材料的白光LED，但发光效率与上述二者相较下，发光效率较差。? 白光LED技术概况 方式 激光源 发光元素与萤光材料 发光原理 单晶型 蓝光LED INGaN/YAG黄色萤光粉 以蓝色光激发萤光粉 紫外光LED INGaN/RGB三波长萤光粉 以紫外光激发RGB萤光粉(同萤光灯原理) 多晶型 蓝、黄绿、蓝绿、橙 LED INGaN、GaP、AlInGaP 将互补2色调配成白色 篮、绿、红LED INGaN、AlInGaP、AlGaAs 将3原色调配成白色 白光LED的应用与市场规模 自1990年代陆续开发出磷化铝镓铟 (A1GaInP) 与氮化镓 (GaN)等二种材料后，长期以来，可见光LED发展趋势主要以高亮度化、全彩化及白光技术为主，虽然相关技术专利多由日本大厂掌握，不过由于其应用层面相当广泛，且深具市场规模，因此在各国纷纷