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高亮度LED照明前景可期

LED目前已经被大量应用于景观照明、户外照明、装饰照明,而通用照明更是LED业者瞩目的未来。此外,由于能源危机的阴影,全球已步入“节能时代”,各国都在积极通过立法和政府引导等方式,迅速用LED灯取代白炽灯,LED照明市场需求前景可观。

 

至2012年全球LED照明市场预计将达16亿美元,2007~2012年复合增长率为37%。
至2012年全球LED照明市场预计将达16亿美元,2007~2012年复合增长率为37%。

 

据台湾地区工研院IEK的报告,受限于LED价格较高、产业标准未定,以及光形、寿命、可靠度等技术问题尚待解决,2007年全球LED照明产业市场规模仅3.3亿美元,其中主要来源为建筑照明,占整体市场约45%左右。预计至2012年市场规模将达16亿美元,2007~2012年复合增长率为37%。

 

从手机背光到多元化应用

“LED从一开始应用就辉煌不断。从6.3V指示灯、圣诞装饰小奶泡,到交通信号灯等,而单双色条形屏幕则一路伴随着铁路、股市、银行业发展一步步增长。如果没有LED,手机应该怎样设计?此外高可靠性能汽车需要LED,小巧的笔记本离不开LED,缤纷多彩的舞台需要LED演绎,照明更是要LED拉动内需。”国益兴业科技(深圳)有限公司产品副理文茂强生动地向我们描绘了LED从无到有,从单一应用到各领域**开花的发展过程。

思晶微电子有限公司市场与营销副总裁吕成昌也指出,在移动终端产品—手机应用的强劲驱动下,高亮度LED(效率>110lm/W)应用市场在2002~2006年间一直保持着35~46%的年增长率。而正当人们担心由于手机市场增长趋于饱和而导致LED市场驱动力显现疲软时,高亮度LED产品的批量产业化以及LED市场单价持续下降,带动其应用向多元化发展,新兴应用市场不断出现也使近年来LED市场规模快速提升。LED的应用领域已经开始从手机小尺寸TFTLCD背光源,向中大尺寸TFTLCD屏背光源、汽车照明、装饰照明等多元化应用领域拓展。

以汽车照明为例,车用LED可分为汽车外部及内部应用,内部包括仪器仪表板、空调音响等指示灯及内部阅读灯;外部使用则包括第三刹车灯、尾灯、方向灯、侧灯等。目前除汽车头灯因距离与亮度等问题只有少量使用外,汽车内外部照明采用LED已经普遍。洋鑫科技股份有限公司(GL)在汽车电子方面的产品主要以车外指示灯为主,该公司全球市场总监邱依茹表示:“车内光源对光度要求不高,但严格要求色度细分;车外光源则要求高效率、高光束化。LED符合车用要求,可减少车辆整体能源消费效能,点灯感应速度优于一般传统灯泡。”

除了上述应用之外,LED在以下四类照明领域也极具发展潜力。

便携式照明消费类便携式照明包括手电筒、阅读灯及矿工灯等等。目前来说,消费类便携式照明整体市场约10亿美元,其中手电筒占最大的市场份额,LED在特殊及专业应用场合的手电筒渗透率将近30%,主要是因为特殊及专业应用手电筒对价格敏感度相对较一般消费者低,若LED技术及价格能进一步改善,未来将有机会进入一般照明用手电筒,进一步扩大其市占率。预计至2012年LED在消费类便携式照明市场营收将达8,600万美元。

户外照明LED户外照明泛指高速公路、道路和隧道等区域照明设备,包括路灯、街灯、停车场灯、公园灯等等。由于道路照明有驾驶安全的考量,需符合道路安全法规要求,LED目前的光通量、发光效率与价格仍与高压钠灯有一段不小的距离,因此2007年全球LED户外照明市场规模仅800万美元,然而随着技术不断成长、LED价格不断下滑,且寿命延长,未来发展仍有机会,预估至2012年LED户外照明将成长至4,100万美元,2007~2012年复合成长率高达120%。

室内展示照明零售展示用照明领域全球2007年营收约1,900万美元,约占整体市场6%。在展场中,零售展示用照明不但需要较大的光照范围,更需要能呈现出产品特色的光源,展示产品种类众多,包括服装、化妆品、食物、珠宝等等,如何利用不同的照明呈现出产品与众不同的特色是一门重要的学问。LED于2006年开始进入零售展示用照明领域,其主要优点包括:1.LED寿命长,可降低维修成本;2.LED光色、色温、演色性可变,可以依被照体不同,选择不同的光源,大大提升展示的美学效果;3.LED光线中缺少红外光及紫外光可避免破坏产品本身;4.成本较光纤低、效率较白炽灯泡高、色彩呈现较荧光灯好。在众多优势驱使下,预计至2012年LED零售展示用照明营收将达1.9亿美元,2007~2012年复合成长率为59%。

家庭照明家庭照明包括嵌灯、投射灯、吊灯等,据欧司朗光学半导体公司2008年调查统计,全球每年家庭照明灯座出货量约为500亿个,这无疑是一个巨大的潜在市场。但是家庭照明消费者对于价格敏感度较高,而目前LED价格仍远高于传统光源,因此使得LED在居住用照明领域的渗透率仍相当低,2007年营收仅为680万美元,占LED照明市场份额仅2%。

预估未来LED在价格下降以及技术不断成长下,2012年LED居住用照明市场规模可望达到1.2亿元左右,2007~2012年复合成长率将达到77%。

 

两大因素阻碍LED性能发挥

尽管如此,仍有一些因素制约着LED灯具的发展速度,首先是技术因素。影响LED器件性能发挥的主要技术因素是散热和驱动问题。在驱动高亮度LED时,因为所有未作为光输出的功率都转化成热量能耗,如何解决LED和驱动IC的散热就是个问题。邱依茹表示,洋鑫科技目前主要采用1W的大功率LED,并且由电源团队以及机构团队共同处理,再配合不同的灯具设计电源与散热结构协同解决散热问题。南科集团则全球开创针状散热结构,相对于片状散热器,散热面积大幅增加。

由于LED光源是低电压、大电流驱动器件,其发光强度由流过LED的电流大小决定,电流过强会引起LED光的衰减,电流过弱会影响LED的发光强度,因此,LED的驱动需要提供恒流电源,以保证大功率LED使用的安全性,同时达到理想的发光强度。此外,在LED照明领域,要体现出节能和长寿命的特点,选择好LED驱动IC至关重要,没有好的驱动IC的匹配,LED照明的优势无法发挥出来。南科集团自主研发N-MOS耗尽管CCS-L恒流器件,提供低功耗、恒压、恒流驱动电源,避免了LED光源在使用一段时间之后,因内阻逐渐降低,电流逐步增大,加速LED的老化。

该公司董事长吴纬国表示:“我们的LED灯具驱动电源不但提供恒压保护,还提供多路恒流保护,使每一路LED光源都得到双重保护。LED路灯灯具驱动电源功率因数高达98%,同时,电源总效率大于94%。从散热技术和控制技术上保证了LED灯具具有优良的性能和足够的使用寿命。”

 

自身竞争力尚待提高

除此之外,价格太高、预期寿命无法准确测试是影响LED照明推广的主要市场因素。文茂强指出,现阶段的LED产品和相关配套的产品在价格上偏高,而且在亮度方面还有不足,这给推广应用增加了较大难度。如果LED和超高亮度LED的生产规模进一步扩大,成本进一步降低,使其在性能、节能和使用寿命方面的优势得以弥补其价格的暂时劣势,LED将成为一种非常有竞争力的新型电光源。到那时,LED这种体积小、重量轻、方向性好、耐各种恶劣条件的固体光源必将对传统的光源市场造成强烈的冲击。

邱依茹也表示:“每瓦流明值目前是所有LED需要克服的课题,未来希望能达到100lm/W以上,一般消费市场则须等到每瓦流明价格低于1美元才会普及于家用市场,如果都能达到低价格与技术面成熟,LED市场将会普及化并能取代传统光源。”除了已成熟量产的BR30、BR40灯泡、MR16与T8系列以及条灯,洋鑫科技目前还陆续发展室外用投射灯包含7W、15W、15W+红外线感应器+CCD(选配),30W、60W等大功率LED室外投射灯,未来将会开发客制化产品,例如舞台灯、集鱼灯、路灯等。

南科集团利用自己多年的半导体集成电路制造的技术优势,全球开创使用高光效、小功率的LED小芯片集成封装成高光效、大功率LED模块,大幅度地降低了大功率照明LED器件的制造成本(比市面成本降低50%),从而为制造高性能、低价位的LED灯具奠定了坚实的基础。

吴纬国表示,由于南科集团具有产业链垂直整合的技术优势和成本优势,目前200WLED路灯价格只有3400元/盏、30WLED筒灯售价为200元/盏,比市面价格低40%以上,同时实施3年包修包换的销售政策,解决了价格高和寿命不可知的问题。为LED照明走向通用照明市场踏上了一个新的台阶。南科下一步的目标是:室外LED灯具的价位10~15元/W,室内LED灯具价位5元/W,将LED照明灯具推向千家万户。

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