全球LED產(chǎn)業(yè)觀察高亮度LED仍是主流

LED市場(chǎng)發(fā)展與市場(chǎng)基礎(chǔ)大小有絕對(duì)影響，2001年LED進(jìn)入手機(jī)市場(chǎng)，使得整體市場(chǎng)呈現(xiàn)出第一波高速增長，特別是高亮度LED市場(chǎng)在2001~2004年間實(shí)現(xiàn)了高達(dá)46%的年增長率。但在2004年以后，隨著彩色屏幕手機(jī)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(tái)灣地區(qū)和韓國廠商還推出鍵盤用低價(jià)格LED，使LED價(jià)格出現(xiàn)顯著下滑。在缺乏新市場(chǎng)帶動(dòng)，舊有市場(chǎng)基礎(chǔ)增長遲滯影響下，2005年后全球LED市場(chǎng)陷入低速增長態(tài)勢(shì)。

2008年初全球能源價(jià)格高漲，具有節(jié)能優(yōu)勢(shì)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(chǎng)與液晶顯示器背光源市場(chǎng)滲透率增長，持續(xù)擴(kuò)產(chǎn)。在市場(chǎng)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(chǎng)需求瞬間冷凍，除了照明等新興市場(chǎng)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(chǎng)也因消費(fèi)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(kuò)增產(chǎn)能，導(dǎo)致產(chǎn)品單價(jià)巨幅的向下變動(dòng)，整體市場(chǎng)景氣由繁榮轉(zhuǎn)為衰退，所幸上半年市場(chǎng)增長，抵銷部分下半年市場(chǎng)衰退負(fù)面影響，2008年全球LED市場(chǎng)較2008年微幅增長3%，達(dá)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(gè)別產(chǎn)品項(xiàng)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(fèi)者消費(fèi)能力下降，一般亮度及不可見光(紅外光)LED市場(chǎng)與市場(chǎng)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(kuò)張。特別在中大尺寸LCD顯示器背光源市場(chǎng)，在NB及LCD-TV開始導(dǎo)入LED背光模塊帶動(dòng)下，抵銷金融風(fēng)暴對(duì)市場(chǎng)需求減緩的沖擊，市場(chǎng)規(guī)模仍維持5%增長，市場(chǎng)占有率增長至72%。

過去數(shù)年來一般亮度LED，由于其單價(jià)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(shì)，產(chǎn)品單價(jià)也相當(dāng)穩(wěn)定。但受到全球金融海嘯影響，消費(fèi)者對(duì)于此類產(chǎn)品需求減少，產(chǎn)品單價(jià)也呈現(xiàn)出下滑現(xiàn)象，使得一般亮度LED市場(chǎng)規(guī)模較2007年衰退6%，市場(chǎng)占有率較2007年衰退1%，僅達(dá)15%。

受到手機(jī)市場(chǎng)衰退的影響，以及在光學(xué)鼠標(biāo)市場(chǎng)有激光二極管互補(bǔ)產(chǎn)品推出，不可見光(紅外光)LED市場(chǎng)較2007年衰退3%，市占率下滑至13%。
 
便攜式產(chǎn)品市場(chǎng)占有率止跌回穩(wěn)

就應(yīng)用市場(chǎng)分析，LED應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，舉例而言，電子產(chǎn)品、家電產(chǎn)品、汽車、交通信號(hào)、廣告牌等需要點(diǎn)光源或面光源場(chǎng)合，都是LED應(yīng)用市場(chǎng)。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(diǎn)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(jìn)，便攜式產(chǎn)品(如手機(jī)、PDA、數(shù)碼相機(jī)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(chǎng)增長，使得便攜式產(chǎn)品成為LED較大應(yīng)用市場(chǎng)。

2007年在中國奧運(yùn)商機(jī)及經(jīng)濟(jì)增長帶動(dòng)下，LED廣告牌市場(chǎng)呈現(xiàn)出歷年罕見的高度增長。進(jìn)入2008年后，由于相關(guān)奧運(yùn)場(chǎng)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(jì)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(chǎng)占有率呈現(xiàn)出下滑現(xiàn)象，詳如圖三所示。

便攜式產(chǎn)品包括手機(jī)、PDA、DSC、NB等，其中又以手機(jī)市場(chǎng)規(guī)模較大，因此手機(jī)成為LED較大應(yīng)用單一品項(xiàng)市場(chǎng)。LED在手機(jī)光源市場(chǎng)飽和度高，再加上LED產(chǎn)品價(jià)格下滑，使得LED于手機(jī)每單位平均使用成本呈現(xiàn)出逐年下滑趨勢(shì)，由2004年3.05美元，下滑至2008年1.25美元。市場(chǎng)飽和與單位使用成本下降，使得手機(jī)用LED市場(chǎng)萎縮，連帶使得便攜式產(chǎn)品用LED市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)出逐年下滑趨勢(shì)。

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(dá)40顆左右，產(chǎn)品單價(jià)也高，廠商積極布局，使得NB背光源市場(chǎng)快速增長，抵銷手機(jī)市場(chǎng)衰退負(fù)面影響，使得便攜式產(chǎn)品市場(chǎng)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(yuǎn)超過白熾燈與鹵素?zé)襞荩�甚至超越大部分的熒光燈源，但為了擴(kuò)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25 lm/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(dá)249 lm/W，為目前業(yè)界之較。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161 lm/W產(chǎn)品為業(yè)界之較。

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(gè)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(cè)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(Internal Quantum Efficiency)與光提取效率(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(jiǎn)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(shí)際上在組件外部可測(cè)量到光子數(shù)目。影響LED提取效率因素包括LED電特性(Electrical Efficiency)、LED芯片取光效率(Extraction Efficiency)、與LED封裝效率(Packaging Efficency)。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。

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