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資料來源：工研院IEK產業服務 - 產業情報網

許LED產業一個未來
IEK產業分析師　林志勳/黃孟嬌

全球LED產業分析

LED市場發展與市場基礎大小有絕對影響，2001年LED進入手機市場，使得整體市場呈現出第一波高度成長，特別是高亮度LED市場在2001~2004年間實現了高達46%的年成長率。但在2004年以後，隨著彩色螢幕手機的比例超過了80%，顯示器背光改用白光LED的速度減緩，再加上台灣和韓國廠商還推出鍵盤用低價格LED，使LED價格出現顯著下滑。在缺乏新市場帶動，舊有市場基礎成長遲滯影響下，2005年後全球LED市場陷入低度成長態勢。

2008年初全球能源價格高漲，具有節能優勢LED成為大眾所看好的明星產業，陸續有新廠商跨足LED產業。產業內廠商看好LED在照明市場與液晶顯示器背光源市場滲透率成長，持續擴產。在市場一片樂觀情境下，2008年第三季起受到全球經融海嘯影響，市場需求瞬間冷凍，除了照明等新興市場滲透率不如預期樂觀外，聖誕燈串、小尺寸顯示器背光源等既有市場也因消費者購買能力下滑，呈現出衰退現象。

由於需求減緩，難以消耗年初所擴增產能，導致產品單價巨幅的向下變動，整體市場景氣由繁榮轉為衰退，所幸上半年市場成長，抵銷部分下半年市場衰退負面影響，2008年全球LED市場較2008年微幅成長3%，達67.6億美元，詳如圖一所示。

產品結構未有明顯變化，高亮度LED仍是主流產品

就個別產品項分析，2008年全球LED產品組合變化不大，高亮度LED仍然是主要產品型態，唯受到全球金融海嘯影響，導致消費者消費能力減緩，一般亮度及不可見光(紅外光)LED市場與市場佔有率呈現出衰退，詳如圖二。

四元化合物及GaN系化合物所製成高亮度LED，在亮度、發光效率等產品特性持續增長，使其應用領域持續擴張。特別在中大尺寸LCD顯示器背光源市場，在NB及LCD-TV開始導入LED背光模組帶動下，抵銷金融風暴對市場需求減緩的衝擊，市場規模仍維持5%成長，市場佔有率成長至72%。

過去數年來一般亮度LED，由於其單價低、產品可靠度高，在玩具、裝飾燈串等部分不需要高亮度應用領域，仍具有相當優勢，產品單價也相當穩定。但受到全球金融海嘯影響，消費者對於此類產品需求減少，產品單價也呈現出下滑現象，使得一般亮度LED市場規模較2007年衰退6%，市場佔有率較2007年衰退1%，僅達15%。

受到手機市場衰退的影響，以及在光學滑鼠市場有雷射二極體互補產品推出，不可見光(紅外光)LED市場較2007年衰退3%，市佔率下滑至13%。

可攜式產品市場佔有率止跌回穩

就應用市場分析，LED應用領域相當廣泛，舉凡電子產品、家電產品、汽車、交通號誌、看板等需要點光源或面光源場合，都是LED應用市場。早期LED由於發光亮度低，主要應用於家電、電子產品或玩具等點光源應用領域，但自2000年後，隨著高亮度LED產品亮度與效率增進，可攜式產品(如手機、PDA、數位相機等)大量使用作為產品螢幕或按鍵光源，配合可攜式產品市場成長，使得可攜式產品成為LED最大應用市場。

2007年在中國大陸奧運商機及經濟成長帶動下，LED看板市場呈現出歷年罕見的高度成長。進入2008年後，由於相關奧運場館已經建設完成，被相關業者所期待的衍生需求，也因全球經濟景氣下滑，企業廣告支出大幅縮減，難以為繼，使得LED看板市場佔有率呈現出下滑現象，詳如圖三所示。

可攜式產品包括手機、PDA、DSC、NB等，其中又以手機市場規模最大，因此手機成為LED最大應用單一品項市場。LED在手機光源市場飽和度高，再加上LED產品價格下滑，使得LED於手機每單位平均使用成本呈現出逐年下滑趨勢，由2004年3.05美元，下滑至2008年1.25美元。市場飽和與單位使用成本下降，使得手機用LED市場萎縮，連帶使得可攜式產品用LED市場規模呈現出逐年下滑趨勢。

所幸2008年LED開始普遍應用在NB背光源中，由於平均單位使用量達40顆左右，產品單價也高，廠商積極佈局(見表一)，使得NB背光源市場快速成長，抵銷手機市場衰退負面影響，使得可攜式產品市場佔有率止跌回穩。

LED技術持續快速成長，支持產業成長

就應用角度分析，儘管LED發光效率已遠超過白熾燈與鹵素燈泡，甚至超越大部分的螢光燈源，但為了擴張LED應用領域，降低LED生產成本，LED亮度與發光效率提升仍是近年來LED技術發展重心(見圖四)。

2001年標準型白光LED(20mA)發光效率僅25 lm/W，至2009年初Nichia發表之白光LED，在20mA電流下，其發光效率可達249 lm/W，為目前業界之最。高功率白光LED(350mA)發光效率也由2004年約30 lm/W，截至2008年年底Cree發表161 lm/W產品為業界之最。

LED發光效率除了影響到光通量輸出，以及耗能外，「熱」另外一個重要關鍵，以目前普遍商品化LED發光效率分析(如圖五)，1W 高功率LED發光效率約在70lm/W左右，其中有77%能量以熱的型態表現出來，僅有23%能量以光的型態表現出來，當輸入功率愈高，產生的熱愈多，因此需要更多的散熱元件，導致LED成本提高、可靠度降低，若能提高LED發光效率，LED散熱問題自然可以解決。

圖六表示，LED製程階段中，提升LED發光效率方法。提升LED發光效率，也就是提升LED元件外部可量測到光子數除以外部注入LED電子數間的比例。而影響發光效率主要因素有內部量子效率(Internal Quantum Efficiency)與取光效率(Light Extraction Efficiency)提升。

內部量子效率表示每秒從LED發光層發射出光子數除以每秒從外部注入電子數。簡單說，就是LED元件本身電光轉換效率，主要與元件本身特性如元件材料能帶、缺陷、雜質及元件磊晶組成及結構等相關。

取光效率是指LED內部產生光子，在經過元件本身吸收、折射、反射後實際上在元件外部可量測到光子數目。影響LED取光效率因素包括LED電特性(Electrical Efficiency)、LED晶粒取光效率(Extraction Efficiency)、與LED封裝效率(Packaging Efficency)。目前LED受限於材料吸收及電流分佈不均以及臨界角損失等因素，以致於發光層所發出光量，僅有少部分真正能從LED向外發出。換言之，縱使LED內部量子效率極高，但是在LED外部所能真正接收到光卻很少，因此LED取光效率提升仍有很大技術瓶頸待克服。