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本文关键词：  政策  背光源  中小尺寸  白光  能源  白光LED  高功率  突破  效率  LED  CCFL  SMD  光源  LCD  原理  2008年  照明  成本  LED背光 LED(Light Emitting Diode)是由半導體材料所製成之發光元件，元件具有兩個電極端子，在端子間施加電壓，通入極小電流，經由電子電洞之結合可將剩餘能量以光形式激發釋出，此即LED之基本發光原理。 不同於一般白熾燈泡，LED係屬冷發光，具有耗電量低、元件壽命長、無須暖燈時間、反應速度快等優點，再加上其體積小、耐震動、適合量產，容易配合應用上的需求製成極小或陣列式元件，目前LED已普遍使用於資訊、通訊及消費性電子產品指示器與顯示裝置上，成為日常生活中不可或缺重要元件。 　 LED依發光波長分為可見光LED(波長450～680nm)與不可見光LED(波長850～1550nm)兩大類。若以其使用磊晶層材料可進一步分為二元化合物(如GaAs、GaSb、GaN等)、三元化合物(如AlxGa1-xAs、AlxGa1-xP、In1-xGaxAs等)、四元化合物(如AlInGaP、InAlGaAs、AlxGa1-xAsyP1-y 等)及GaN系化合物四大類。 　 高亮度LED是指以四元化合物及GaN系化合物所製成LED。若進一步依其驅動電流大小，可分為標準型(Standard)、高電流(High-current)與高功率(High power)三大類，詳如圖1。 資料來源： Strategies Unlimited(2007) 圖1 高亮度LED產品型態 標準型產品泛指驅動電流≦20mA高亮度LED，封裝型態多為SMD或Lamp型，主要應用於可攜式產品等體積小應用市場；高電流型產品泛指驅動電流在50～150mA高亮度LED，封裝型態多為食人魚型或PLCC型，主要應用在汽車、照明等要求高光通量輸出市場中；高功率產品泛指驅動電流≧150mA高亮度LED，其中又以驅動電流350mA為主流。由於高功率LED輸入功率高，所衍生「熱」問題也較嚴重，所使用封裝結構與傳統LED有較明顯差異，並無一致性產品型態，主要應用在汽車、照明、大尺寸LCD顯示器背光源等要求高光通量輸出市場中；多晶型產品為在單一封裝結構中，包含有兩顆以上不同光色晶粒，藉此達到多光色表現，主要應用在手機指示光源、彩色看板、汽車車內光源與照明等場域中，詳如表1。 表1 高亮度LED應用市場及使用產品型態 資料來源：工研院IEK(2008) 2007市場發展概述 2007年全球高亮度LED維持穩定增長 2005年手機用高亮度LED市場飽和後，高亮度LED應用市場一直缺乏殺手級的新市場產生，雖然陸續開發手機閃光燈、數位相框等中小尺寸背光源新應用，但其市場需求規模無法與手機市場相提並論。再加上亞洲各國產能擴充競賽，產品平均單價持續下滑，都使得全球高亮度LED市場維持緩慢成長趨勢。2007年全球高亮度LED市場仍無法突破上述成長瓶頸，整體市場規模達46億美元，較2006年微幅成長10%，詳如圖2。 資料來源：工研院IEK(2008) 圖2 全球高亮度LED市場規模 可攜式產品為目前主流應用，不過市場佔有率逐年下滑 高亮度LED應用市場大致可分為可攜式產品、看板/顯示器、汽車、交通號誌、照明、電子產品/其他六大領域。其中可攜式產品市場，由於有手機市場龐大需求，成為高亮度LED最大應用市場。不過自2005年後由於手機市場成長趨緩，再加上LED在手機光源應用市場飽和度幾乎達100%，以致於市場佔有率自2006年起及呈現下滑趨勢。2007年NB顯示器背光源開始應用高亮度LED，帶起新一波市場需求，不過由於市場滲透率仍偏低，無法彌補手機市場衰退，導致2007年可攜式產品市場佔有率，由2006年48%進一步下滑至44%。 看板及顯示器與照明應用市場，由於中國大陸奧運建設及經濟成長，帶動顯示看板及建築裝飾照明需求成長，對於高亮度LED需求大量增加，使得這兩個應用市場呈現出明顯成長趨勢，2007年市場佔有率分別為17%及7%，詳如圖3。

資料來源：工研院IEK(2008)； Strategies Unlimited(2008)
圖3 2007年高亮度LED應用市場變化

產品組合變動小，唯高功率LED市場佔有率明顯提高

另就使用光色分析，白光LED廣泛應用在可攜式產品螢幕背光源、汽車車內光源、交通號誌(行人及部分道路號誌)、照明市場中。紅光及黃光高亮度LED主要應用於汽車、交通號誌及單色看板市場中。藍光及綠光高亮度LED主要應用交通號誌及可攜式產品中。多晶粒LED主要應用於看板及可攜式產品市場中。
　
2007年白光LED市場呈現出穩定狀態。雖然可攜式產品背光源市場中，因為產品單價下滑，使得市場需求微幅衰退，但由於照明市場需求增加，而使得市場佔有率仍維持在48%，與2006年相當。至於其他光色高亮度LED，由於市場穩定，市場佔有率分佈與2006年相較未有明顯變化。

資料來源：工研院IEK(2008)； Strategies Unlimited(2008)
圖3 2007年高亮度LED光色分佈

就產品型態分析，標準型產品仍為市場主流，2007年市場佔有率與2006年相當約80%左右。高功率型產品由於照相手機閃光燈、照明市場成長，市場規模呈現出快速成長趨勢，2004至2007年複合成長率達56%，2007年市場佔有率達10%，超越多晶粒LED市場佔有率，詳如圖4。

資料來源：工研院IEK(2008)； Strategies Unlimited(2008)
圖4 2007高亮度LED產品結構分佈

產品平均單價持續下滑，廠商毛利率普遍下滑

技術與市場供需為影響高亮度LED產品單價兩個主要變數。近年來高亮度LED技術不斷進步，以白光LED發光效率為例，由2002年僅有20lm/W左右，成長至2007年 100lm/W。雖然產品技術特性大幅成長，但為了擴大應用市場，產品單價卻維持不變，相對的代表產品平均售價下跌。舉例而言，2003年手機用白光LED最高階產品發光亮度約在800mcd左右，售價約在新台幣18元/顆左右，2007年最高階產品成長至2000mcd，但產品售價維持不變，甚至於下滑。
　
除了技術驅動產品單價下滑外，市場供需也是影響產品單價另一重要因素。特別是高亮度LED被視為未來明星產業，吸引許多廠商爭相進入此市場發展。特別是台灣、中國大陸與南韓等亞洲新興國家，為了取得成本競爭優勢，爭相擴充產能來達到經濟規模，以至於市場供需失序，加速產品單價下滑。
　
2007年年全球高亮度LED平均售價，在這兩種力量交互應用下，較2006年下滑11％，為0.12美元/顆，詳如圖5。
　
由於產品單價持續下滑，使得產業內廠商毛利逐年下滑，特別是金屬支架、封裝材料等原物料價格上揚，各加深廠商毛利率下滑壓力。以全球第一大高亮度LED廠商日亞化學為例，2004年毛利率高達60%，但至2007年毛利率下滑至40%左右。

資料來源：工研院IEK(2008)； Strategies Unlimited(2008)
圖5 2007高亮度LED產品單價變化

市場發展趨勢

2012年全球高亮度LED市場成長至114億美元

展望未來高亮度LED產業發展，隨著產品特性成長，配合外在能源價格高漲，使得應用領域持續擴張。另外，由於能源價格持續增長，各國政府藉由政策鼓勵使用節能產品。例如美國、歐盟、台灣、澳洲等國均已訂定出禁止白熾燈等低效率光源政策，轉而使用高效率光源，使得高亮度LED具有更佳發展環境。
　
在新興市場部分，2007年高亮度LED已進入NB背光模組市場。在此一應用市場中，產品沿用中小尺寸側光式設計，技術成熟度高。且薄型、輕量化、省電產品特點符合消費者需求，雖然整體價格仍較CCFL背光模組高，但在高亮度LED價格持續下滑帶動下，截至2008年第二季兩者落差僅有10～20%左右。再加上NB廠商企圖創造產品差異化下，2008年高亮度LED背光模組在NB市場將朝向全產品線與應用比重提高發展趨勢，估計市場滲透率將達15%～18%左右。
　
另在車用高亮度LED發展上，尾燈與第三煞車燈使用比率將持續提高。由於全球汽車製造與銷售重心往亞洲移動，中國大陸將成為車用高亮度LED成長最快速市場，日本與歐洲也會有不錯表現。日本車廠TOYOTA於2007年5月上市的“Lexus LS600h”為全球首部配備白光二極體頭燈的車型。使得2007年成為是白光LED頭燈發展元年。預計在2008年使用車款包括Audi車款R8的選配件，美國通用汽車Cadillac Escalade Platinum車型。頭燈雖然是車用光源最大應用市場，但高亮度LED在此市場發展，面臨價格過高及HID燈的強大競爭，以過去發展經驗分析，估計在2011年前白光LED頭燈市場滲透率難以突破3%。
　
最後在一般照明用市場，由於政府介入，可大幅降低高亮度LED與螢光燈等光源間價格落差，加速高亮度LED在照明市場滲透率成長。但從消費者價格接受度與商業模式成熟度低角度思考，期待2008市場大幅成長是不切實際。
　
雖然廠商期望以總成本(初始成本＋能源成本(能源效率)＋裝置/維護成本＋廢棄物處理成本)相對白熾燈、螢光燈為低，來說服消費者使用。不過現實是殘酷的，大型連鎖店像是Walmart、Home Depot和Lowes都標榜低成本，多數終端使用者仍以低成本為採購考量，較不在意高品質或是多功能特性。未來高亮度LED若要在一般照明市場普及，即使有長壽命和安裝自由等優點，與傳統光源價格落差要控制在2～3倍以內。不過在商業照明市場，其對於價格敏感地相對低，且高亮度LED所帶來優勢也切合消費者需要，短期內將是高亮度LED於照明市場主力應用。

在應用市場成長帶動下，估計2008年全球高亮LED市場將可成長至52億美元，預測2012年全球市場規模將成長至114億美元。

高功率LED市場持續成長

高功率產品泛指驅動電流≧150mA高亮度LED，其中又以驅動電流350mA為主流。其產品訴求點，在於不改變單體封裝結構下，以更高驅動電流來獲得更大光輸出，以符合需高光通量應用市場。
　
表2列出未來高功率LED個別應用市場規模，其中又以照明、手機閃光燈、汽車與大尺寸顯示器背光源為最大應用市場，而這些應用市場發展又與高功率LED技術成熟度、產品單價與對終端產品價值息息相關。
表2高功率LED應用市場

資料來源：工研院IEK(2008)； Strategies Unlimited(2007)

高功率LED閃光燈體積小，相當符合手機輕薄短小需求，應用至手機上有助於照相手機往更高畫素產品發展，進而取代部分數位相機市場，對於擴大照相手機市場或刺激換機均有相當大的幫助。再加上照相手機多使用1W高功率LED產品，產品成熟度相對高，價格也較低，估計在2011年前將是高功率LED最大需求量市場，不過因產品單價低，市場需求值低於照明市場。
　
2004年SONY推出全球第一款LED背光之LCD-TV，讓全球LED業者樂觀看待高功率LED發展。不過由於產品單價與CCFL落差太大，高功率LED色差、散熱技術未能有明顯突破，以致於產品發展仍處於早期市場階段，而韓國Samsung於2006推出小晶粒技術解決方案，讓高功率LED在LCD-TV發展陷入混頓未明狀態。
　
基本上無論小晶粒或高功率LED技術解決方案，都有其優劣。小晶粒成本低，也比較容易做到動態控制，但晶粒數量多，電控及產品可靠度問題較為嚴重。高功率成本高，但電控與產品可靠度問題較低。但對於龐大LCD-TV背光源市場，是所有LED廠商所不願放棄與缺席，因此，目前廠商多屬於鴨子划水階段，透過研發極力尋求低成本高效率解決方案，克服市場發展瓶頸。
　
在照明市場發展，同樣也面臨小晶粒與高功率LED技術解決方案爭議，不過照明市場產品型態較為多元，未來這兩種產品應該都會並存。舉例而言，在LED手電筒發展，目前市場上有高功率LED手電筒，也有鑰匙型低功率LED手電筒，兩者各有各的發展利基與市場。

就應用市場發展上，建築照明及零售展示照明為未來高功率LED在照明市場發展主力市場。

文：林志勳　IEK產業分析師