第四代光源—白色LED

人類(lèi)歷史上使用的照明光源，第一代是油燈(蠟燭)，第二代是愛(ài)迪生發(fā)明的白熾燈，第三代是熒光燈，現(xiàn)在人們充滿(mǎn)期待的是第四代光源—白色LED。這是利用化合物制作而成的世紀(jì)固體新光源。
自從1962年GE公司的Nick Holonyak Jr首先開(kāi)發(fā)出第一個(gè)實(shí)用可見(jiàn)光LED(GaAsP)后，上世紀(jì)60年代開(kāi)發(fā)出了紅色和綠色的LED，70年代黃色，90年代綠色LED相繼登場(chǎng)。出現(xiàn)了綠色LED，再加上黃色熒光材料，從而組合成了白色LED。這樣，LED也從傳統(tǒng)的顯示應(yīng)用，邁向了極具市場(chǎng)潛力的照明領(lǐng)域—取代白熾燈和熒光燈。白色LED具有低功耗、長(zhǎng)壽命、響應(yīng)速度快等特性，應(yīng)用日廣，市場(chǎng)漸大是必然的趨勢(shì)。

市場(chǎng)

在圓片上形成的LED器件是不會(huì)發(fā)光的，必須要加以封裝組成炮彈式樣后才能發(fā)光，因此市場(chǎng)常由封裝和LED兩部分組成。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年世界封裝產(chǎn)值比上年增長(zhǎng)了11.4%，達(dá)67億美元。日本是最大的生產(chǎn)國(guó)，獨(dú)占世界市場(chǎng)的46%，中國(guó)臺(tái)灣次之，占17%。預(yù)計(jì)到2008年，世界LED封裝市場(chǎng)將增長(zhǎng)到91億美元，年均增長(zhǎng)率10.9%(表1)。

圖1 白光LED市場(chǎng)需求量

又據(jù)統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，2005年世界白光LED的需求約為45億個(gè)，到2008年將增長(zhǎng)到約98億個(gè)，翻了一番還多，年均增長(zhǎng)率接近30%，可見(jiàn)市場(chǎng)潛力之巨大。其中最大的應(yīng)用產(chǎn)品是移動(dòng)電話(huà)，2005年占市場(chǎng)的68%，由于手機(jī)市場(chǎng)已趨向飽和，增長(zhǎng)緩慢，2008年雖仍占有老大地位，但市場(chǎng)份額則將下降到40%。增長(zhǎng)較快的是汽車(chē)和照明，2008年將分別從10%提高到22%，和2%到15%。2008年LCD TV和PC用LED將分別增長(zhǎng)到7%和6%。

據(jù)日本野村綜合研究所調(diào)研，由于移動(dòng)電話(huà)在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家的需求已過(guò)一輪，今后增長(zhǎng)勢(shì)必趨緩，并且所用白光LED價(jià)格江河日下，影響到白光LED以銷(xiāo)售計(jì)的市場(chǎng)增長(zhǎng)大不如銷(xiāo)售量市場(chǎng)，但預(yù)計(jì)2005~2010年仍會(huì)有10%的年均增長(zhǎng)率(圖2)。將從17.4億美元(1美元=112日元)提高到28.4億美元。增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力來(lái)自大尺寸LCD屏和車(chē)載設(shè)備所需的白光LED背光源。

圖2 世界白光LED市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)

白光LED生產(chǎn)主要掌控在日本公司之手，占有整個(gè)市場(chǎng)72%的份額，其中日亞化學(xué)公司獨(dú)占41.2%，Citizen公司占17.8%，OSRAM OPTO公司13.7%，豐田合成公司12.9%。由于看好市場(chǎng)，通過(guò)科研開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)合作也有不少歐美公司包括Fairchild、Agilent以及韓臺(tái)地區(qū)公司參與進(jìn)去，競(jìng)爭(zhēng)加劇。不但日亞化的比重會(huì)縮小，而且通過(guò)各種整合，出現(xiàn)一些新興制造公司。

應(yīng)用

白光LED近1、2年主要應(yīng)用于移動(dòng)電話(huà)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和便攜游戲機(jī)等4類(lèi)產(chǎn)品的LCD背光源。據(jù)2004年的統(tǒng)計(jì)，應(yīng)用程度都很高，便攜電話(huà)占69%，數(shù)碼相機(jī)67%，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)80%，便攜游戲機(jī)更高達(dá)100%。高端數(shù)碼相機(jī)和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的取景器和圖像重放顯示器都需要高品質(zhì)的圖像，因而要用白光LED作背光源。

其次，汽車(chē)需要多種多樣的照明，白光LED作為取代產(chǎn)品將逐漸滲入這一市場(chǎng)。首先是車(chē)內(nèi)面板和車(chē)內(nèi)燈的應(yīng)用，現(xiàn)在的應(yīng)用率雖還不過(guò)12%~24%，但預(yù)計(jì)到2008年可提高到67%。車(chē)內(nèi)面板估計(jì)目前平均約用18個(gè)LED，2008年可望增加到25個(gè)。順便說(shuō)一句，移動(dòng)電話(huà)現(xiàn)在使用3~4個(gè)，加上鍵盤(pán)和照相機(jī)閃光燈共6個(gè)，2008年可望增加到7~8個(gè)。

汽車(chē)的應(yīng)用今后要考慮的有霧燈、轉(zhuǎn)彎用燈、弱光燈和強(qiáng)光燈等。汽車(chē)應(yīng)用有特殊的要求，包括高可靠，長(zhǎng)壽命(10年以上)等。就白光LED本身講也需要在亮度、光通量、發(fā)光效率、發(fā)熱對(duì)策等方面作進(jìn)一步改進(jìn)。特別是車(chē)前燈，目前使用的鹵素?zé)舭l(fā)光效率為17~20lm/w，光通量1500lm左右，壽命300~500小時(shí)，目前LED還做不到，今年才有望開(kāi)始用于個(gè)別車(chē)型上。據(jù)預(yù)測(cè)，世界轎車(chē)用LED可望從2005年的50億個(gè)增長(zhǎng)到2010年的60億個(gè)(圖3)。又據(jù)傳，車(chē)前燈使用白光LED的汽車(chē)2008年或可達(dá)一成。

圖3 世界轎車(chē)用LED市場(chǎng)

再次是作為PC和電視的LCD屏背光源，以及普通照明的白光LED，市場(chǎng)成長(zhǎng)空間最為巨大。白光LED作為L(zhǎng)CD背光源，主要是與CCFL(冷陰極管)開(kāi)展競(jìng)爭(zhēng)，在移動(dòng)電話(huà)、數(shù)碼相機(jī)等所用小尺寸顯示屏方面，LED無(wú)論性能、價(jià)格不但都已勝過(guò)后者，而且已達(dá)十分成熟的程度，市場(chǎng)開(kāi)始走低。但在中大尺寸LCD顯示屏方面，白光LED由于使用數(shù)量相差甚大，且在價(jià)格、散熱、IC驅(qū)動(dòng)方面都還未臻完善。筆記本電腦2005年才開(kāi)始使用白光LED背光源，并將由此逐漸推向OA和電視，預(yù)計(jì)這方面使用的白光LED今明兩年將開(kāi)始量產(chǎn)，投放市場(chǎng)，2008年LCD電視使用率或?qū)⑦_(dá)到一成。

至于照明領(lǐng)域，除了傳統(tǒng)的白熾燈，熒光燈之外，其他節(jié)能燈還在不斷開(kāi)發(fā)出來(lái)，白光LED要打入這一市場(chǎng)確非易事。白光LED亮度雖高，但在使用壽命、散熱、成品率等方面都還存在問(wèn)題，價(jià)格過(guò)高尚難普及。

白熾燈從電轉(zhuǎn)為光的轉(zhuǎn)換效率只有5%~10%，熒光燈為22%~25%，白光LED為25%~35%。理論上白光LED的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)99%，故只要轉(zhuǎn)換效率提高到50%，那在節(jié)能和減少花費(fèi)方面就會(huì)超過(guò)白熾燈和熒光燈減少幾倍。因此，白光LED一旦在技術(shù)和產(chǎn)量上超越障礙，其在照明市場(chǎng)上潛力之巨大，不可言喻。根據(jù)Roland Haitz對(duì)過(guò)去34年的統(tǒng)計(jì)，LED的光輸出量以每18~24個(gè)月增加2倍的所謂Haitz誷 Law計(jì)算，那么，到2025年LED將主導(dǎo)整個(gè)照明市場(chǎng)。白光LED具有省電和環(huán)保兩特大優(yōu)勢(shì)，勢(shì)將成為日常生活照明，改變社會(huì)生活面貌，進(jìn)入白光LED照明新世紀(jì)。

展望白光LED的未來(lái)經(jīng)營(yíng)，其成功關(guān)鍵要素大約有如下5點(diǎn)：
①及時(shí)投資，以便達(dá)到規(guī)模經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)；
②技術(shù)領(lǐng)先；
③應(yīng)用開(kāi)拓實(shí)力；
④緊密聯(lián)系客戶(hù)的能力；
⑤競(jìng)爭(zhēng)和聯(lián)合能力，完善生產(chǎn)資源，確保銷(xiāo)售渠道。