第四代光源—白色LED

人類歷史上使用的照明光源，第一代是油燈(蠟燭)，第二代是愛迪生發(fā)明的白熾燈，第三代是熒光燈，現(xiàn)在人們充滿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首先開發(fā)出第一個實用可見光LED(GaAsP)后，上世紀(jì)60年代開發(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。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、長壽命、響應(yīng)速度快等特性，應(yīng)用日廣，市場漸大是必然的趨勢。

市場

在圓片上形成的LED器件是不會發(fā)光的，必須要加以封裝組成炮彈式樣后才能發(fā)光，因此市場常由封裝和LED兩部分組成。據(jù)統(tǒng)計，2005年世界封裝產(chǎn)值比上年增長了11.4%，達(dá)67億美元。日本是最大的生產(chǎn)國，獨占世界市場的46%，中國臺灣次之，占17%。預(yù)計到2008年，世界LED封裝市場將增長到91億美元，年均增長率10.9%(表1)。

圖1 白光LED市場需求量

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

據(jù)日本野村綜合研究所調(diào)研，由于移動電話在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家的需求已過一輪，今后增長勢必趨緩，并且所用白光LED價格江河日下，影響到白光LED以銷售計的市場增長大不如銷售量市場，但預(yù)計2005~2010年仍會有10%的年均增長率(圖2)。將從17.4億美元(1美元=112日元)提高到28.4億美元。增長的驅(qū)動力來自大尺寸LCD屏和車載設(shè)備所需的白光LED背光源。

圖2 世界白光LED市場的發(fā)展趨勢

白光LED生產(chǎn)主要掌控在日本公司之手，占有整個市場72%的份額，其中日亞化學(xué)公司獨占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，通過科研開發(fā)和生產(chǎn)合作也有不少歐美公司包括Fairchild、Agilent以及韓臺地區(qū)公司參與進(jìn)去，競爭加劇。不但日亞化的比重會縮小，而且通過各種整合，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)用于移動電話、數(shù)碼相機、數(shù)字?jǐn)z像機和便攜游戲機等4類產(chǎn)品的LCD背光源。據(jù)2004年的統(tǒng)計，應(yīng)用程度都很高，便攜電話占69%，數(shù)碼相機67%，數(shù)字?jǐn)z像機80%，便攜游戲機更高達(dá)100%。高端數(shù)碼相機和數(shù)字?jǐn)z像機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。首先是車內(nèi)面板和車內(nèi)燈的應(yīng)用，現(xiàn)在的應(yīng)用率雖還不過12%~24%，但預(yù)計到2008年可提高到67%。車內(nèi)面板估計目前平均約用18個LED，2008年可望增加到25個。順便說一句，移動電話現(xiàn)在使用3~4個，加上鍵盤和照相機閃光燈共6個，2008年可望增加到7~8個。

汽車的應(yīng)用今后要考慮的有霧燈、轉(zhuǎn)彎用燈、弱光燈和強光燈等。汽車應(yīng)用有特殊的要求，包括高可靠，長壽命(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)熱對策等方面作進(jìn)一步改進(jìn)。特別是車前燈，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，目前LED還做不到，今年才有望開始用于個別車型上。據(jù)預(yù)測，世界轎車用LED可望從2005年的50億個增長到2010年的60億個(圖3)。又據(jù)傳，車前燈使用白光LED的汽車2008年或可達(dá)一成。

圖3 世界轎車用LED市場

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，市場成長空間最為巨大。白光LED作為LCD背光源，主要是與CCFL(冷陰極管)開展競爭，在移動電話、數(shù)碼相機等所用小尺寸顯示屏方面，LED無論性能、價格不但都已勝過后者，而且已達(dá)十分成熟的程度，市場開始走低。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，且在價格、散熱、IC驅(qū)動方面都還未臻完善。筆記本電腦2005年才開始使用白光LED背光源，并將由此逐漸推向OA和電視，預(yù)計這方面使用的白光LED今明兩年將開始量產(chǎn)，投放市場，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)能燈還在不斷開發(fā)出來，白光LED要打入這一市場確非易事。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題，價格過高尚難普及。

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)能和減少花費方面就會超過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，其在照明市場上潛力之巨大，不可言喻。根據(jù)Roland Haitz對過去34年的統(tǒng)計，LED的光輸出量以每18~24個月增加2倍的所謂Haitz誷 Law計算，那么，到2025年LED將主導(dǎo)整個照明市場。白光LED具有省電和環(huán)保兩特大優(yōu)勢，勢將成為日常生活照明，改變社會生活面貌，進(jìn)入白光LED照明新世紀(jì)。

展望白光LED的未來經(jīng)營，其成功關(guān)鍵要素大約有如下5點：
①及時投資，以便達(dá)到規(guī)模經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢；
②技術(shù)領(lǐng)先；
③應(yīng)用開拓實力；
④緊密聯(lián)系客戶的能力；
⑤競爭和聯(lián)合能力，完善生產(chǎn)資源，確保銷售渠道。