LED發展箭頭：高亮度應用與照明替代方向

前言：過去，LED的應用主要圍繞在背光，特別是手機與小尺寸顯示器的消費性電子產品之背光應用，但因為此類市場趨於飽和，加上LED照明性能不斷提昇，市場與技術也在不斷更迭交替，因此高亮度LED朝向更多元的應用，例如從背光走向照明。一般看好NB/TV用LED背光、車用LED、LED街燈與室內照明是幾個重要方向。

本文：LED從1996年商品化以來，從信號燈、指示燈開始發展，加上一些特殊照明，成為高亮度LED初試啼聲的運用，直到2001年左右，手機背光開始採用LED，接著車內儀表板也搭上LED的順風車，讓LED應用展現強大成長力道。雖然目前可攜式產品應用仍為市場主力，但重要性降低，由可攜式產品應用比重持續下滑即可發現，但因看板/顯示等應用仍呈現出成長趨勢，表示並非LED開始滑坡。

不過，高亮度LED背光在手機應用上實在太龐大，手機市場成長趨緩，換機市場成為市場成長動力，2007年市場需求持續成長市場規模達11.2億隻，估計2011年成長至15億隻，中國大陸與印度將是最大市場。換機市場主導市場發展，但換機時間需求變異很大，已開發國家12~18個月，開發中國家2.5~3年，未來產品市場也將趨於M型化，背光品質等級差異差距拉開。

因此未來是否持續有殺手級應用能帶動高亮度LED的新發展，受到關注。根據這幾年的技術與市場觀察分析，一般照明、車用LED、顯示器及TV等大尺寸背光應用將是高亮度LED市場持續成長關鍵。

高亮LED背光大尺寸螢幕 車用與戶外嘗試取代一般照明

高亮度LED照明，光色是許多應用的優先考量，白光LED廣泛應用在背光源、汽車車內光源、部分交通號誌、照明等市場，使得白光LED成為高亮度LED最主要的應用光色。

筆電背光應用

早期由於白光LED亮度不足，使其應用範圍侷限在7吋以下的LCD顯示器中，並無法應用於中大型LCD顯示器中。因中型尺寸的技術突破比大型尺寸容易，反應在目前發展最為順遂的LED高亮度應用，非筆記型電腦(NB)背光莫屬，NB用白光LED背光優勢，主要三項：

1、輕薄化: LED封裝厚度現僅0.4mm，小於CCFL管徑1.8mm。雖然為了達成LED NB輕薄化目的，多需搭配薄型導光板、LCD面板使用薄玻璃，及機構採用鋁鎂合金/碳纖維等，LED背光NB螢幕(含外殼)厚度仍可較CCFL型少約一半。
2、降低耗電量：NB的顯示部份佔NB總耗電量35%，遠超過CPU及其它零組件耗電量。LED光源耗電量較CCFL低，每降低1W耗電量，電池使用時間可延長0.5小時。未來隨LED發光效率提升後，有助NB螢幕耗電量進一步降低。
3、無汞及啟動電壓低：除了LED天生特性的輕薄與省電外，淘汰並丟棄CCFL型的NB時，面臨越來越棘手的汞處理問題，LED背光則無此問題。另一個好處是LED的啟動電壓小於5V，比CCFL低的多。

由於優點眾多，雖然成本較高，2007年以前因LED光源及超薄型導光板等技術尚未成熟，且初期定位在超高階機種，故滲透率低。2008年後隨著LED效率及亮度提升、下游客戶對超薄型導光板厚度放寬、加上NB品牌大廠及TFT LCD廠全力朝LED NB發展，預估高亮度LED於2010年在NB滲透率可達43%。

LED TV背光應用

LED TV的針對LCD TV而言，優點有LED在色飽和度、高對比、降低殘影及節能上具優勢，但由於LED TV售價仍比現有液晶電視高出60%以上，原因是LED TV的背光模組供應鏈尚未成熟、40吋以上大尺寸導光板製作難度很高，由少數日本廠商提供。在成本偏高以及部分零組件只能由少數廠商供應的情況下，LED TV想拓展量，難度確實不低。

2009年LED TV滲透率只有2%~4％。未來隨著LED與CCFL背光模組成本拉近，再加上LED TV的降價，至2012年LED TV滲透率可望達到11%，但這樣的比例，全球液晶電視的LED使用量將相當於63%的手機LED使用量，可見LED TV被產業寄予厚望不是沒有原因。

然而也有樂觀預估，例如三星電子認為，當LED與CCFL成本縮減至1.3倍，且RGB LED發光效率達80 lm/W時，2010年可望挑戰20%以上佔有率。

車用照明應用

車用LED應用範圍，包含車內外的光源，例如車內照明、儀表板背光，車外頭尾燈等，汽車車燈市場全光源均可使用高亮度LED。LED車燈優勢，具有低電力消耗、體積小、重量輕、點光源提高汽車可用空間、反應時間短提升駕駛安全性，無汞且壽命長等優點。

汽車用LED成長穩定，但實質帶動成長者為車外照明。此類車外照明(含後煞車燈、方向燈、車頭燈及尾燈)從2007年開始，平均年成長率達3成以上，遠高於車內照明的1~2%。實際上，從2006年起開始，即陸續有高級車款採用LED頭燈，故車外照明市場從2007年1.5億美元，預估將成長至2011年5億美元以上。

仔細分析，LED尾燈應用領域呈現擴張，市場佔有率提高，2011年LED第三煞車燈與LED 尾燈在全球市場佔有率將分別達54%及28%，預計白光LED倒車燈也將問世。LED前燈仍屬於導入期市場型態，霧燈與日行燈為LED前燈發展主力，頭燈集中於高階市場發展，2011年市場佔有率預估達3%。

但相對的，LED車燈還是有一些技術問題需要突破，才能更擴大佔有率，主要問題為擔任頭燈，有低光通量與發光效率問題。還有色彩均一性問題、散熱問題，加上成本過高，汽車使用環境溫度變異大(-40 °C？120 °C)，因而衍生出LED可靠度問題，加上需要電子控制元件，衍生出耗電、可靠度等問題。

一般照明-路燈

照明市場規模龐大，照明能源佔全球能源消耗相當重要比例，例如2005照明消耗全球19%電力。但目前照明能源使用卻極為不具效率，使得照明能源消耗不成比例，如根據統計，2001年美國商業用途照明使用為3,910 億度能源，其中白熾燈消耗了其中32%能源，卻僅產生8%照明量，比較高效率螢光燈或HID則消耗剩下68%能源，來產生其他92%照明量。

一般照明的替代範圍相當龐大，依照LED照明市場目前切入的應用領域區分，包括字型燈/輪廓照明(Channel Letter/Contour)、建築照明(Architectural Lighting)、零售展示用照明(Retail Display)、消費者手持式照明(Consumer Portable)、居住用照明(Residential)、娛樂用照明(Entertainment)、機械影像/檢查(Machine Vision)、安全與保全(Safety/Security)、屋外用照明(Outdoor Area)、離網型照明(Off-Grid)等應用。

其中以建築照明應用為最大宗，2006年佔整體市場約44%左右，其次為字型燈/輪廓照明及消費者手持式照明，分別佔整體市場16%及14%，再其次為安全與保全及機械影像/檢查，分別佔整體市場8%及6%，其餘應用比重不大，僅1%-4%左右。分析其原因，建築照明多在設計時一併規劃，LED被視為裝潢建材的一種，建築師採用新產品較為容易，沒有變動成本問題，也易營造新科技感，自然樂於採用。

在前述應用的終端產品中，路燈具備了許多綜合特性，成為許多廠商與政府單位關注的切入點。隨著LED的發光效率與壽命提升，加上具備省電、節能以及環保的優勢，LED在路燈的應用上取代傳統燈源的可行性大為提升。一般人認為LED路燈不具競爭力，是指LED光源發光效率較差。實際上目前考量驅動電源效率、燈具光學效率、道路照明效率之後，現階段LED路燈與一般路燈在道路照明總效率上差不多。但LED發光效率及燈具效率持續增加，因此將來市場看好。

例如，隨著LED發光效率每年以12流明/瓦(lm/W)以上的速度持續提升，其應用面亦將從次幹道照明與功能性照明擴大至主幹道照明及一般照明。中國大陸近期推動的「十城萬盞」LED照明扶植方針，規劃在2009、2010年將分別導入100萬盞、200萬盞LED照明器具，其中超越6成是應用在路燈等戶外照明上，其推動LED照明及刺激內需的企圖心值得參考。

一般照明-商用照明與室內照明

根據統計2005年全球商業照明的總用電量為1133TWh，佔總照明市場用電量的43%，零售業、辦公大樓、倉儲用途、教育大樓為主要應用領域，商業照明為LED相對合適切入的市場。商用電費一般來說會高於住宅用電，且用電時數也很長，需求建置者對價格敏感度相對低。相對的商用市場的客戶也較精明，會對具有成本效益的投資投入更多注意力，且商業照明除了提供照明與節能這些功能性需求外，LED照明營造出的高科技感，也能吸引消費者目光達成額外效益。

室內照明的挑戰則更為嚴格，因為消費者對於價格的敏感度較高，亦有許多消費者不在意效率或是多功能等特性，但LED照明有利發展因素逐漸增加，如LED照明器具價格下降較傳統燈具快，品質較佳LED燈具累積成本(初期費用、電費、維修費)僅為對應的螢光燈2~3倍，甚至逐漸下降中。白光LED發光效率每年平均提升15~20%，並降低使用顆數，預估2012年150lm/W的效率，白光LED應可達到。此外，各國禁止白熾燈泡使用，如日本、澳洲等國，台灣可能亦將於2012年附近開始禁用，都將是室內照明LED化的重要推手。