LED市场开始起飞
经历了2005年和2006年的蹒跚学步,iSuppli最新的研究报告显示,2007年全球LED市场营业额将增长大约13.7%,增长率首次达到2位数。毋庸置疑,全球各国能源危机意识和环保意识的不断加强,起到了很好的催化作用。受美国次级贷款危机的影响,2008年LED市场增长势头稍有放缓,但仍将会有12%左右的增长。业内普遍认为大屏幕背光和通用照明是刺激加速增长并改变LED应用市场格局的两大因素。
进一步细分应用:2007年高亮度LED市场增长率9.5%达到46亿美元。预计,2012年LED最大的应用市场将为指示灯与显示板(包括液晶显示器、液晶电视的背光源),比重达44%。2007年LED主要的应用市场为手机,市场占有率为44%。到2012年固态照明全球销售额将由2007年的3.2亿美元攀升至13.7亿美元。
在未来5年中,由于手机以外应用产品的增长加速,预计LED行业总体市场将会进一步加快,预计在未来5年有20%复合年均增长率。LED市场包含全部表面贴装器件(SMD)和通孔封装LED灯以及字母数字显示LED——包括标准亮度、高亮度(HB)和超高亮度(UHB)LED。预期增长中的相当大一部分将来自用于照明应用的超高亮度和高亮度LED。到2012年,超高亮度LED将占总体LED营业额的31%左右,远高于现有10%的水平。iSuppli预计到2012年全球LED市场曾提将达到123亿美元的规模。
目前中国大陆LED产业已经初步形成了珠江三角洲、长江三角洲、江西及福建、北京及大连等四大区域,每一区域都初步形成了比较完整的产业链。据信息产业部科技情报所和CCID统计数据,中国大陆地区目前从事LED产业的单位超过400家,生产企业达160多家,LED芯片年产量已经超过400亿支,年复合增速达38.8%,其中超高亮度发光二极管产量增速超过50%。海关统计数据分析显示,2003~2007年间,中国大陆LED出口逐年上升,2006年出口量就达337.4亿只、,同时进口也逐年上升,2006年达411.1亿只。到2007年5月份,中国大陆LED累计出口13.8亿美元,同比增长72.5%,而累计进口13.1亿美元,同比增长14.6%,出口额首次超出了进口额。
中国台湾地区的统计数字显示:2007年台湾地区化合物半导体产值达新台币588亿元,较去年同期增长18%,其中以LED为主要增长动力。2007年在手机用白光LED市场占有率快速增长,配合成功切入数字相框、车载显示器等中尺寸背光源市场,使得产值呈现增长趋势。预期2008年7英寸以下显示器仍是我国LED产业主要应用市场。NB背光源,受限于产品认证、专利、产品可靠度等问题,整体市场占有率仍偏低,估计2008年化合物半导体组件产值将增长至新台币652亿元。
诱人的市场引来众多分食者,美国国家半导体、凌力尔特、飞兆、ADI、恩智浦等厂商在LED市场上都有着不俗的表现。就半导体领域而言,这些厂商主要的产品就是各式各样的LED驱动, LED驱动技术已然成为各个厂商比拼技术实力的大好舞台。LED市场的乐观前景不仅吸引了众多国际半导体大厂争相进入这个领域,许多本土厂商也试图在市场起飞之前抓住这一机会,具有代表性的企业如华灿光电(提供全彩显示屏和照明两个系列的蓝、绿光LED外延材料和芯片)、九洲光电(隶属于四川九洲电器集团的LED电子显示屏和LED元器件生产企业。目前在深圳和绵阳各拥有一个LED封装和大功率LED生产基地。其产品包括了单灯、SMD LED、大功率LED、点阵LED以及数码LED)等。
车用LED照明渐渐渗透至头灯市场
车用LED市场继续蓬勃发展,市场研究机构资料显示,预估2008年将增长到8亿美元。除了LED的省电、耐震、寿命长等优势符合车规的要求之外,色彩多变和体积小的特性,也是车厂青睐的主因之一。就产品应用范围可区分为车内照明、车外照明两大部分。汽车内部照明包括仪表板、空调、音响指示灯等局部照明用灯;汽车外部包括第三煞车灯、倒退灯、尾灯、方向灯、侧灯等。以目前的技术,一辆车若全面替换LED照明,约需要200~300颗LED。再乘以每年约6,000万辆新车销售,光是从汽车市场的需求量就至少有120亿颗。目前汽车使用LED比例仍偏低,以第三煞车灯及美观用的装饰灯采用比例较高,第三刹车灯约有70%已经采用高亮度LED,至于尾灯、方向灯也在2005年开始淘汰传统灯泡,逐渐转向采用高亮度LED的趋势,但这部份现阶段采用比例约仅有5%~6%,后续还有大幅增长空间。据悉在2008年推出的Audi R8与Cadillac Escalade等新车款,可望将搭载LED头灯,其中Audi的LED车头灯是由欧司朗(Osram)和飞利浦(Philips Lumileds)提供。
车用LED市场一向被认为是最难突破的应用领域,尽管毛利率最高,但由于产品认证期长,耗时久,近几年难有爆炸性增长动能。业界预估,2007~2011年全球车用LED光源市场规模的年复合增长率约为13%,相较于2007年的6.7亿美元,2011年车用LED光源全球产值将上看12亿美元,渗透率可望将提升至8~9%。
大尺寸LCD显示设备背光应用成为半导体
厂商关注焦点
LCD背光仍然是主要LED应用。近期,小屏幕LCD显示器和移动设备按键背光,仍然是LED的最大单一应用市场。2007年,这些应用占总体LED市场营业额的25%以上。从2007年开始,笔记本和直观液晶电视等较大尺寸LCD的背光,正在成为LED的下一个重要应用。LCD背光模块(BLU)的成本仍然远高于传统的CCFL BLU,但二者的成本正在迅速接近。而且LED BLU具有性能优势,如具有较高的对比度、较快的开机时间、较宽的色域,而且不含汞也有助于它在LCD中得到采用。一些LED供应商、BLU制造商、LCD面板生产商和电视/显示器OEM厂商,现在已开始使用LED作为大屏幕LCD的背光。采用LED BLU的大屏幕LCD也开始商业出货。
对于液晶显示设备而言,不仅视频信号处理上需要高清,由于周围环境中存在不同的光线变化,人眼对于光强的微小变化都很敏感,因而背光调节的好坏,也直接影响着视频显示效果。调节亮度有3种常用方法:使用SET电阻;采用PWM技术;以及线性调节。在LED背光应用领域,亮度调节是半导体厂商展现技术的争夺市场的焦点所在。
最简便的方法是在IC中使用外部SET电阻。虽然这是有效的方法,但却缺乏灵活性,无法让用户改变光强度。采用PWM技术和线性调节则可对光强度进行动态控制。但是这两种方法各有缺点。采用PWM调暗LED会造成EMI噪声,并引起白光LED朝向蓝色光谱的色彩偏移。可能是轻微的偏移,但可在敏感应用中检测出。线性调节则会降低效率,并引起白光LED朝向黄色光谱的色彩偏移。至于哪种方法较优,业界至今尚未有共识。
飞兆半导体干脆采用兼容并举的设计方案,最近推出的最新的LED驱动器,能够用其中一种或结合两种方法来调校亮度。FAN5617使用充电泵架构来驱动3个并联LED,并糅合了一个单线总线,让用户以线性或施加PWM信号来设置光强度。
背光源(RGB或白光LED)的选择可以根据特定最终产品的要求来进行。不过,采用RGB LED来替代白光LED是有正当理由的,因为前者具有更加宽广的色谱,这将显著地改善图像质量,美国国家半导体认为,采用RGB光源的LCD屏幕其色彩表现将大大优于目前最为专业的CRT屏幕。然而,采用RGB LED背光源需要一个更大、更复杂而且更昂贵的解决方案。相应成本也会增加不少。
公共照明部署LED的尝试已经开始
高亮度白光LED在应用面持续扩大、效率逐渐提升后其终极目标仍在于取代传统光源以应用在一般照明上,特别是在全球700亿美元的照明产业规模中,一般照明约占到400亿美元。因此,2008年LED应用焦点将在LED路灯中得到体现;从LED路灯应用市场起步,逐渐地渗透到一般照明中。然而,目前LED在效能、成本与可靠性方面仍存在挑战,这也是LED照明应用在整个LED市场中份额不到10%的原因。在环保呼声高涨的今天,为推动LED照明的发展,全球许多国家甚至立法以规范照明管理,为LED照明健康发展提供了机遇。尽管从技术发展来看,到2015年左右,LED的发光效率才能达到150lm/w以上、成本降低15-20%时,LED在一般照明上的应用才能普及,但并不妨碍人们对这种新型节能型产品的渴求,很多国家和地区已经开始尝试在公共照明系统中部署LED照明设备。
多伦多Palace Pier海滨住宅区已经成为加拿大首个内部照明采用LED技术的住宅建筑区,而这只是总值240万美元的内部走廊革新项目中的部分工程。该项工程在所有44层的每个走廊上都使用由近1300个LED组成的MR16灯具,和传统的35瓦卤素MR16灯相比,加拿大CRS Electronics公司提供的LED灯功率仅为4瓦。与其替代的35瓦的卤素灯相比,LED MR16灯耗能降低87%,同时可使Palace码头居民每年大约节省4万美元。电力需求降低40千瓦,而且每年耗电总量节省349226度,相当于减少110吨温室气体排放量。而且卤素灯寿命为2000小时,而MR16灯为4万小时,这也大大降低了购买灯泡和工人出工等所需的维修费用。综合考虑节约能源与维修费用问题,购买9个月后将收回成本。
台湾地区经济部能源局日前表示,台湾地区将全面淘汰白炽灯泡,改用LED照明。交通标志灯将从2008年逐步替换为LED灯,而建筑、景观照明及非主要道路所使用的水银路灯,在2025年底也将全面替换为LED灯,届时每年将可节约37.8亿度电,节能潜力达41%。预计2010年起陆续停产白炽灯,2012年底将全面停止使用白炽灯泡。该计划第一步将首先从公共部门开始禁用白炽灯,更换照明设备时不再使用白炽灯,全面改用省电灯泡或LED灯。预计公共部门将在2009年第一季全面淘汰白炽灯,改用LED灯,而到2012年底,全台湾地区将全面停止使用白炽灯泡。
相比台湾地区明确的时间表,中国大陆地区在LED照明方面的相关政策尚未明朗,相关行业标准也处于制定过程中。不过,LED照明试点工作已经开始,2008年2月26日, LED制造商科锐(CREE)公司宣布,中国天津经济技术开发区(TEDA)成为中国首个LED 城市照明(LED CITY)示范区。LED城市照明是科锐公司提出的一项旨在全球建立LED城市照明示范区的绿色照明行动,通过当地政府与LED制造商共同推动LED在基础照明设施中的应用,以达到:"节约能源,保护环境,降低维护成本,提高更高品质的照明光源,以提高能见度和安全性。天津是中国重要的工商业及港口城市,2007年,半导体照明被作为天津市的20个重点发展项目之一。在过去的两年中,天津工业大学半导体照明研发中心在天津工业大学新校区设计、生产和安装了大约2,000个LED灯,主要用于学校路灯照明,室内走廊和学生宿舍照明,其中新校区15公里的路灯全部为LED光源。天津开发区的试点将使未来中国全面推广LED照明应用提供宝贵经验。
毫无疑问,通用照明的长期未来是LED。