《LED培訓(xùn)教材》PPT課件

1、LED培訓(xùn)教材,編寫：楊小均 2005.6.29,隨著亮度增加和價(jià)格降低，白光LED在通用照明領(lǐng)域的市場(chǎng)潛力越來(lái)越大。白光LED在通用照明產(chǎn)業(yè)的使用，將對(duì)國(guó)家或地區(qū)的能源策略和環(huán)保策略產(chǎn)生積極的影響。白光L E D 具有體積小，使用可進(jìn)行平面封裝，或根據(jù)使用環(huán)境或狀況使用多顆或進(jìn)行多種組合，并且具有發(fā)熱量低，發(fā)光壽命長(zhǎng)( 5 萬(wàn)小時(shí)以上)、不易破，極具耐震與耐沖擊性，可在較惡劣的情況下使用等特性。白光LED發(fā)光效率高，省電、無(wú)熱幅射、不含水銀等重金屬，無(wú)污染及廢棄物處理問(wèn)題等眾多優(yōu)點(diǎn)，被視為綠色照明光源的明日之星，在不久的將來(lái),摘 要,將取代目前為照明市場(chǎng)的主流白熾燈泡及螢(日)光燈。白光LE

2、D照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將影響到一個(gè)國(guó)家和地區(qū)的能源戰(zhàn)略和環(huán)保戰(zhàn)略，因此，各個(gè)國(guó)家紛紛進(jìn)行將LED半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)例為國(guó)家重大發(fā)展進(jìn)行支持，我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)也投入巨資進(jìn)行研究和開發(fā)。國(guó)際性大公司如GE、西門子、飛利浦、西門子、惠普等都已積極投入白光LED 的研發(fā)工作。白光LED的市場(chǎng)，是被LED業(yè)界最被看好的具有強(qiáng)大市場(chǎng)潛力的照明光源市場(chǎng)。根據(jù)Frost & Sullivan的預(yù)估顯示，全球照明光源市場(chǎng)平均每年以5%的成長(zhǎng)率穩(wěn)定爬升；其中，白光LED較易進(jìn)入的是白熾燈泡及螢光燈市場(chǎng)，此兩項(xiàng)產(chǎn)品是民用照明最普及的光源，未來(lái)白光LED的市場(chǎng)潛力可說(shuō)是相當(dāng)?shù)木薮?白光LED發(fā)光原理,白光LED發(fā)光的方式主要按使用

3、LED發(fā)光二極管的使用數(shù)量可以分為單晶型和多晶型兩種類型。第一種是單晶型，即一只單色的LED發(fā)光二極管加上相應(yīng)的熒光粉，就如同日光燈的發(fā)光方式一樣，采用LED發(fā)光二極管激發(fā)熒光粉發(fā)光。通常采用兩種方式，一種方式是藍(lán)光LED發(fā)光二極管激發(fā)黃色熒光粉產(chǎn)生白光，另一種方式是紫外光LED激發(fā)RGB三波長(zhǎng)螢光粉來(lái)產(chǎn)生白光。許多廠商主要從事白光LED的研究，通常都先從藍(lán)光LED開始研發(fā)及量產(chǎn)，有了藍(lán)光LED的技術(shù)之后再開始研發(fā)白光LED，然而目前最常用藍(lán)光LED激發(fā)黃色螢光粉來(lái)產(chǎn)生白光,但是用藍(lán)光LED來(lái)發(fā)白光的方式的發(fā)光效率仍然不足，許多廠商開始向另外一個(gè)方向就是往紫外光LED來(lái)發(fā)展，利用紫外光LED加

4、RGB三波長(zhǎng)螢光粉來(lái)達(dá)到白光的效果，其發(fā)光效率比藍(lán)光好上許多。而紫外光LED加RGB三波長(zhǎng)螢光粉的方法，則關(guān)鍵技術(shù)在高效率的熒光體合成法，也就是如何把熒光粉有效的附著在晶粒上的一項(xiàng)技術(shù)。另一種是多晶型，即使用兩個(gè)或兩個(gè)以上的互補(bǔ)的2色LED發(fā)光二極管或把3原色LED發(fā)光二極管做混光而形成白光,采用多晶型的產(chǎn)生白光的方式，因?yàn)椴煌纳实腖ED發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電壓、發(fā)光輸出、溫度特性及壽命各不相同，因此在使用多晶型LED發(fā)光二極管的方式產(chǎn)生白光，比單晶型LED產(chǎn)生白光的方式復(fù)雜，也因LED發(fā)光二極管的數(shù)量多，也使得多晶型LED的成本亦較高；若采用單晶型，則只要用一種單色LED發(fā)光二極管元素即可，

5、而且在驅(qū)動(dòng)電路上的設(shè)計(jì)會(huì)較為容易。因此，現(xiàn)在很多廠商均把單晶型LED作為白光LED發(fā)展方向,市場(chǎng)概況,LED技術(shù)在最近幾年發(fā)展迅速，亮度不斷提高，價(jià)格也不斷降低，除LED原有市場(chǎng)外，在通用照明方面，市場(chǎng)也不斷擴(kuò)大，亮度與價(jià)格均逐漸接近傳統(tǒng)源。因世界產(chǎn)油地區(qū)的局勢(shì)動(dòng)蕩，全球能源短缺問(wèn)題也再度成為關(guān)注的焦點(diǎn)。而LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)一個(gè)地區(qū)的能源政策和環(huán)保政策將產(chǎn)生巨大的影響。美國(guó)、日本、歐洲、南韓，都紛紛成立國(guó)家型研發(fā)組織，加速技術(shù)開發(fā)和量產(chǎn),就現(xiàn)階段而言，距離實(shí)際進(jìn)入白光LED照明時(shí)代，還有很長(zhǎng)一段距離。因白光LED發(fā)光效率和成本的考慮，約在2010年時(shí)，白光LED的發(fā)光效率可達(dá)100lm/W，而

6、在2020年時(shí)可達(dá)200lm/W。如果白光LED的進(jìn)程加快，則是可在2005年慢慢出現(xiàn)商品化的產(chǎn)品，2010后便開始大量使用。在照明市場(chǎng)方面，根據(jù)Frost & Sullivan的預(yù)估，2000年白熾燈泡及日光燈的全球市場(chǎng)規(guī)模約為43億美元，每年成長(zhǎng)率約為5，是2000年全球可見光LED市場(chǎng)規(guī)模的2.5倍左右，因此照明市場(chǎng)的發(fā)展空間頗大,Reed Electronics Research全球白光LED估計(jì)2000年將可成長(zhǎng)至1.18億美元的市場(chǎng)規(guī)模，未來(lái)3年均將保持40左右的成長(zhǎng)速度，在2003年達(dá)到2.7億美元的市場(chǎng)規(guī)模。未來(lái)在白光LED成本進(jìn)一步降低，除現(xiàn)有的手機(jī)背光源與小尺寸LCD背光源

7、外，如果通用照明的市場(chǎng)開始啟動(dòng)，則白光LED的市場(chǎng)會(huì)有較大的市場(chǎng)潛力，白光LED估計(jì)從2004年開始，市場(chǎng)能量會(huì)逐步釋放，需求會(huì)逐漸加大,在現(xiàn)階段，白光LED的應(yīng)用，在照明方面，主要是供汽車內(nèi)閱讀燈、裝飾燈等使用，其余約有95%以上是供小尺寸LCD背光源使用。1.白光LED市場(chǎng)以彩色手機(jī)之屏幕背光源的市場(chǎng)為最大雖然白光LED使用壽命最高可達(dá)十萬(wàn)小時(shí)，但是必須在低電流的環(huán)境下操作，目前該產(chǎn)品主要是供小尺寸背光源使用，就各應(yīng)用市場(chǎng)來(lái)看，由于彩色屏幕手機(jī)需要搭配白光LED為背光源，而彩屏手機(jī)在未來(lái)幾年成為手機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，根據(jù)業(yè)界對(duì)彩屏手機(jī)的市場(chǎng)預(yù)測(cè)，2004年彩色手機(jī)比例約四成，2005年則預(yù)估

8、將達(dá)55%至60,如以彩屏手機(jī)一年需求量約4.5億支及屏幕用背光源需2- 4顆白光LED來(lái)估計(jì)，彩色手機(jī)用屏幕背光源一年需求約5-10億顆，另外，由于白光LED已開始采用于手機(jī)附數(shù)字相機(jī)的閃光燈，今年手機(jī)附數(shù)字相機(jī)比重約15%，明年則預(yù)計(jì)將提升至20%，如以閃光燈約需3- 4顆估，則一年需求量約4億顆。其次，在PDA及數(shù)字相機(jī)用背光源方面，根據(jù)臺(tái)灣工研院經(jīng)資中心預(yù)估值來(lái)看，PDA在2003年的出貨量約2500萬(wàn)臺(tái)，每臺(tái)約使用6-8顆白光LED來(lái)估算，約需5000萬(wàn)顆；若以數(shù)碼相機(jī)來(lái)看，全球2003年數(shù)字相機(jī)出貨量約3000萬(wàn)臺(tái)，以每臺(tái)使用4-6顆估，需求量約2億顆左右。以此來(lái)看，白光LED需求

9、仍將以彩屏手機(jī)背光源市場(chǎng)為主,2.白光LED目前以小尺寸LCD背光源為主冷陰極熒光燈（CCFL）相較于其它背光源技術(shù)具有亮度較亮且發(fā)光效率高的優(yōu)點(diǎn)，但在小尺寸LCD方面，對(duì)背光源的尺寸要求比較嚴(yán)格，但由于制造小管徑的冷陰極熒光燈技術(shù)難度較高，成本也無(wú)太大優(yōu)勢(shì)，因此冷陰極熒光燈多使用于4吋以上的顯示器(而一般手機(jī)用屏幕尺寸多在1.5吋至2.2吋間，數(shù)碼相機(jī)因輕薄考慮，尺寸也在此之間)，在大尺寸LCD背光源方面，現(xiàn)階段冷陰極熒光燈在大尺寸所需之輝度及價(jià)格方面具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，因此在大尺寸的LCD背光源以采用冷陰極熒光燈,白光LED作為L(zhǎng)CD背光源與以冷陰極熒光燈作為L(zhǎng)CD背光源的分界點(diǎn)在于，小尺寸LC

10、D多使用白光LED，大、中尺寸LCD（如LCD顯示屏，LCD TV）則多使用冷陰極熒光燈，如白光LED的亮度提高、成本進(jìn)一步改善，則在大尺寸LCD方面，白光LED將時(shí)替換冷陰極熒光燈作為背光源使用。如此一項(xiàng)，考慮到大尺寸LCD在PC和TV方面的市場(chǎng)潛力，作為大尺寸LCD背光源的白光LED需求量是十分驚人的,3.白光LED市場(chǎng)最大的是通用照明市場(chǎng)業(yè)界對(duì)白光LED市場(chǎng)最看好的是通用照明市場(chǎng)，現(xiàn)階段白光LED發(fā)光效率已可達(dá)30lm/W(普通的白熾燈泡發(fā)光效率為15lm/W)，但是，如果白光LED真正在通用照明市場(chǎng)上占據(jù)一定的市場(chǎng)，需要白光LED發(fā)光的效率提升到60-100lm/W時(shí)方有機(jī)會(huì)，從發(fā)光效

11、率來(lái)看，白光LED一旦超過(guò)60lm/W后(相當(dāng)于20W日光燈)，在照明市場(chǎng)便可開始普及化，若能將效率提升至80lm/W，則將普及到一般家庭各式燈具。但白光LED要真正占據(jù)通用照明市場(chǎng)，要除了發(fā)光效率及功率仍有極大的改善外，成本也是非常重要的因素，在發(fā)光效率與成本比率上，2001年白光LED的成本約1美元/lm，2002年降至0.1美元/lm，如果能將成本降至0.01美元/lm，因白光LED屬于綠色環(huán)保能源，則預(yù)計(jì)將有可完全取代現(xiàn)有通用照明的大多數(shù)市場(chǎng),白光LED所涉及專利的問(wèn)題,目前全球高亮度白光LED主要廠商： Nichia、Orsam、Matsushita、Lumileds、Toyota

12、Gosei、Stanley、Toshiba、Citizen，這些廠商在LED材料和制程方面擁有較多專利，而一般不采用專利授權(quán)的方式釋放技術(shù)。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力與定位方面，Nichia、Toyota Gosei、Cree在藍(lán)光、白光等高階技術(shù)領(lǐng)先，而歐美大廠Lumileds、Osram，則在垂直整合上最完備，由于LED具有在特種與通用照明、LED顯示屏、手機(jī)背光源等多方面應(yīng)用的發(fā)展，因此市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)、銷售渠道及上下游原材料及關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)鏈的布局將是國(guó)際大型廠商在市場(chǎng)上提高市場(chǎng)占有率的關(guān)鍵,另外白光LED牽涉專利問(wèn)題，Nichia早在1993年11月成功量產(chǎn)GaN藍(lán)光LED，幾乎獨(dú)占整個(gè)藍(lán)光市場(chǎng)，但隨著To

13、yota Gosei與Cree藍(lán)光LED品質(zhì)提升，Nichia倍受威脅，從1996年起Nichia掀起一連串專利訴訟紛爭(zhēng)，因Nichia采取不通過(guò)專利授權(quán)釋放技術(shù)，企圖通專利技術(shù)壟斷市場(chǎng)，遭到相當(dāng)多公司的發(fā)難，在許多訴訟中屢嘗敗績(jī)，2002年中開始陸續(xù)與Osram、Toyota Gosei、Lumileds、Cree達(dá)成和解，被迫開始與上述公司進(jìn)行專利權(quán)交叉授權(quán)，并可使用雙方特定專利技術(shù)，結(jié)束長(zhǎng)達(dá)六年的訴訟。Nichia的專利壟斷基本畫了一個(gè)句號(hào)。2002年10月Osram又將白光LED制造技術(shù)授權(quán)給Rohm，而觀察近年來(lái)Nichia并沒有因此而控告Osram及Rohm,Nichia專利壟斷的

14、堅(jiān)冰開始融化。訴訟將花費(fèi)時(shí)間進(jìn)行侵權(quán)調(diào)查，大量的金錢將掉進(jìn)律師深深的口袋里。因LED市場(chǎng)需求激增，沒有一家公司能獨(dú)霸市場(chǎng)。而因LED照明的使用影響到能源戰(zhàn)略和環(huán)保戰(zhàn)略，因此各個(gè)國(guó)家對(duì)Nichia專利的訴訟案均具一定的保留態(tài)度。這在一定程度上影響Nichia專利的訴訟案的結(jié)果。值得注意的是，近期臺(tái)灣廠商億光也已取得Osram白光LED正式授權(quán)，后續(xù)國(guó)際大廠對(duì)外授權(quán)白光LED的腳步將會(huì)開始加快，未來(lái)國(guó)內(nèi)LED廠商將會(huì)陸續(xù)取得，有助臺(tái)灣廠商進(jìn)軍白光LED市場(chǎng)。2004年初光寶與Osram簽下交互授權(quán)合約，光寶將可不受專利權(quán)限制，生產(chǎn)并銷售白光LED，主要應(yīng)用市場(chǎng)在于手機(jī)面板、手機(jī)按鍵、數(shù)字相機(jī)、投影機(jī)、PDA、LCD Monitor等背光模塊、及車用音響面板,由于光寶是與Osram相互授權(quán)，因此市場(chǎng)預(yù)期，該公