1997年日亞化學發表了白光發光二極管(LED),燃起全球對實現半導體照明可能性的希望,各國政府及企業都高度重視。半導體照明可以取代傳統照明光源,除了節能省電,解決能源短缺的問題,并可以帶來龐大商機。經過十多年來努力,白光發光二極管的光效在實驗室已達200 lm/W以上,而市售的產品也已經可以達到150lm/W以上,已超越傳統的白熾燈泡、節能燈以及熒光燈管等。各國政府也將陸續禁止白熾燈泡的使用,再加上LED燈泡的價格與傳統照明光源比較,已達到具有市場競爭力的程度,未來這幾年LED照明市場將步入快速成長期。
一、過去十年LED產業的發展
2002年由于手機的背光及按鍵采用白光及藍光氮化鎵發光二極管,使得發光二極管的需求顯著增加,根據市調公司Strategies Unlimited的數據顯示,全世界發光二極管封裝組件市場在2001年至2004年這一段期間,年營收的平均成長高達44%,這是全球發光二極管產業第一波的大成長。
在2004年至2007年這一段期間,市場的應用開始朝向更大面積的GPS屏幕、電子相框和筆記本電腦(Notebook)等背光發展,發光二極管市場持續成長,LED光效則不斷提升,價格則因量大而逐步下降。2008年第四季起由于遭遇金融海嘯的影響,全球景氣轉差,LED晶粒價格跌幅擴大,然由于臺灣晶粒廠商和韓國廠商三星及LG合作,適時推出側光式LED背光源的液晶電視,由于采用LED混光技術(mix-bin) ,提升晶粒使用率,以及晶粒價格的降低,使得采用側光式LED背光源的液晶電視與采用冷陰極管(CCFL)當背光源的液晶電視價差縮小,再加上側光式LED背光的液晶電視,具有超薄屏幕及重量輕的優點,帶動了發光二極管第二波大量的需求,2010年全球高亮度發光二極管的市場較2009年大幅成長了93%。
但2011年由于受到全球經濟景氣復蘇腳步緩慢的影響,LED背光的液晶電視銷售不如預期,另一方面中國大陸的LED企業,在政府的政策性支持及財務補貼下,大幅的擴充產能,造成LED的供給遠大于需求,市場上LED組件的殺價競爭更趨激烈。然而也由于LED組件價格的下降,讓LED照明光源的價格不再高不可攀,美國科銳 (CREE) 于2013年2月推出的60瓦白熾燈取代型LED燈泡,以9.5瓦的耗電量可以發出800流明的亮度,而售價只有12.97美元。隨后歐洲的歐司朗 (OSRAM) 于2013年4月也宣布將開始銷售價格低于10歐元的LED燈泡。雖然LED燈泡的價格競爭越演越烈,但這將有助于刺激消費大眾的購買意愿。因此,一般預期照明的甜蜜點已經到來,高亮度發光二極管產業即將進入第三波的高成長期。
二、過去十年來全球各區域LED產業的變化
依據市調機構Strategies Unlimited的報告顯示,直到2008年以前LED封裝組件的產值以日本為第一,臺灣排名第二,緊接的是歐洲、美國、韓國及中國大陸(如表(一)所示)。但到了2010年韓國廠商的市場占有率一舉從2009的13%大幅躍升到28%,日本雖仍維持世界第一的位置,但LED封裝組件的產值占比已從2009年的44%滑落至2010年的33%。韓國能夠從原來市占率落后臺灣及歐美,而在不到兩年的時間大幅超前,并有三家廠商,三星、LG及首爾半導體名列世界前十大,其主要是憑借著三星及LG力推LED背光的液晶電視,且三星及LG的LED背光是采用內部垂直整合的方式來發展,從LED的磊晶成長、晶粒制作、組件封裝、到背光燈條的制作,完全自制,并提供給自行生產的LED背光液晶電視使用。而三星及LG力推LED背光電視的成功,也讓LED背光的液晶電視滲透率由2009年的2%,約300萬臺,大幅增加到2010年17%,約3100萬臺,當然也創造了LED的大量需求。雖然三星及LG在2009年開始推LED背光電視時,初期自己內部無法提供足夠數量合乎規格的的高光效LED封裝組件,而必須仰賴臺灣LED廠商提供晶粒及封裝產品,但三星、LG、及首爾半導體很快的便將LED產能擴充完成,韓國廠商的MOCVD設備在2008年還不到100臺,但到了2011年其MOCVD的機臺數已迅速的增加至約450臺。由于所生產的LED封裝組件將優先使用于自有品牌的LED背光電視,也因此讓韓國的LED封裝組件產值市占率迅速竄升。但隨著LED背光在LCD電視及監視器的滲透率將于今年2013年逐步提升至90%,已接近飽和,未來成長的空間有限,未來LED封裝組件產值的成長主要動能將來自通用照明。
三、技術進步加速LED照明時代的來臨
隨著全球許多國家開始禁用白熾燈泡,以及LED燈泡效率的提升和價格的降低,LED已由景觀照明、戶外照明、逐漸滲透到商業照明的領域,并將在未來幾年大幅取代白熾燈泡成為居家照明的主要光源。
當然,要取代傳統照明光源,LED的光效必須不斷的提升,不僅要超過白熾燈的10~15流明/瓦,緊湊型熒光燈的40~60流明/瓦,甚至要超越直管型的熒光燈管80~100流明/瓦。根據更新后的美國能源部固態照明研發產品路線圖,在2013年冷白光的LED效率要達到180流明/瓦以上,而暖白光要達到150流明/瓦以上。