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LED介紹與產品應用趨勢

Presenter：K.Y. Lee, Vice PresidentDate：2010/01/19

Oasistek Confidential 2

Agenda

LED簡介與發光原理

LED產業發展趨勢

LED產品應用案例


LED基本介紹

發光二極體（Lighting Emitting Diode，LED）o 為一固態半導體照明（Solid Semiconductor Lighting，SSL）元件

以外加電壓，讓電子與電洞在半導體內結合後，將能量以光的形式釋放

優點:o 輕薄短小：體積小、重量輕

o 功能優異：反應速率快、驅動電壓低、冷發光

o 可靠度高：壽命長、耐震性佳

o 環保節能：環保(無汞)、消耗電量低


LED發光原理

發光二極體（Lighting Emitting Diode；LED）是由固態之化合物半導體材料所製成，只要在LED元件內通入極小的電流（形成導通或不通），利用電極間載子（電子、電洞）的相互結合，即可將電能轉換為光能。

依LED元件所使用材料的差異，其內部載子的能階高低也會不同，可以產生不同波長、亮度的光

o 可見光：依造不同的顏色及亮度可應用於各類照明用途

o 不可見光：如紅外線、紫外線等

Bonding Pad

P-GaInP

P-AlGaInP

N-AlGaInP Cladding

N-GaAs Substrate

Gold Alloy

AlGaInP Active

12

8

Chip size:

12milx12mil


LED產業之分佈型態

上游：磊晶製造

中游：晶粒製造

下游：元件封裝

產品應用端


封裝形式 - LED Lamp

Ref: Oasistek 李洲科技


封裝形式 - LED Display



封裝形式 ¡ SMD LED

Ref: LEDinside

Oasistek Confidential 9室內照明

裝飾

汽車閱讀燈

1.厚度薄

2.易於多顆晶片集體裝配，但須考量晶片一致性

集成模組

室內照明

裝飾

汽車閱讀燈

1.厚度薄

2.耐熱佳，一般採鋁質電路板

單顆COB

室內外照明

裝飾

汽車頭燈

1.體積小，厚度薄，約1mm2.陶瓷基板較PPA基板好，但價格較高

3.矽膠封裝，耐久性佳

4.易於多顆晶片集成裝配

平面式

室內外照明

裝飾

汽車頭燈

1.亮度高，出光角度大，可達140度以上

2.散熱佳，一般採用黃酮鍍銀

3.厚度較厚，約5mm4.可採用PC透鏡或矽膠透鏡，耐久性好

透鏡式大功率

NB背光、LCD背光等1.側面發光

2.厚度薄

3.可過迴流焊接製程，亦於批量裝配

Side View

顯示屏、LCD背光

汽車閱讀燈

儀表板背光

1.厚度薄，約1mm2.可過迴流焊接製程，亦於批量裝配

Top View貼片式

裝飾、汽車尾燈等1.亮度、散熱較Lamp佳2.體積較Lamp大3.發光角度較大

4.環氧樹脂封裝、易產生黃化

Super Flux (食人魚)

燈飾、顯示屏、

交通燈、小尺寸背光

1.體積小(主要分為3mm, 5mm甚至更小)2.價格便宜

3.散熱較差，銅支架較鐵支架好，但較貴

4.環氧樹脂封裝、易產生黃化

Lamp直插式

主要用途特點封裝形式


Agenda





LED 發光效率VS應用領域

¡ LED Backlight¡、 ¡ LED Lighting¡及¡車用頭燈用LED¡領域為發展重點

Ref: 群益證卷


背光源及照明領域為近期LED成長雙主軸

Ref: 群益證卷


目前LED照明之發展瓶頸

價格比一般傳統燈泡大概貴約8~12倍左右，但有在逐漸縮小中。

不當的散熱導致LED燈具的光度與使用壽命衰減，但藉由新技術的加持，也漸有顯著的改善。

LED使用壽命號稱可達5萬小時以上，但配屬之電子零件壽命如驅動IC、電源器要相搭配才能降低燈具替換成本。

白光專利問題難于突破 ─ LED白光專利為日本的日亞化學&豐田合成、美國CREE、及歐洲的 Philips Lumileds & Osram五大廠所掌握，對先進國家照明市場之開拓將窒礙難行。

Ref: LEDinside


市場分析

全球市場分析

o 全球產值比：日45%、台25%、美12%、歐9%、其他9%o 歐、美、日廠商：掌握關鍵專利與技術，享有高階市場利基

o 台灣在全球市場現階段角色：產量第一、產值第二

o 韓國、大陸：蠶食低階市場，技術能力逐漸追趕台灣

Ref: 拓墣產業研究所


趨勢與展望

在節能減碳之強力環保訴求及全球經濟逐漸復甦之下，全球及台灣LED產業近年將有2位數以上之成長。其中以背光及照明產品最為顯著：

長期看好LED產業發展下（全球2013年LED市場規模將達168億美元），全球大廠商積極投入，造成大者恆大之局面。

我國在全球LED版圖中仍扮演重要角色（2013年產值預估47億美元，將佔全球約28%），但不可忽視競爭國－韓國、大陸之威脅。

˙LED背光(導入順序 NB PC MONITOR TV)

˙照明(政令&租稅優惠下，商用照明家用照明)


Agenda





LED應用領域(1/4)

交通與車用（Traffic & Automotive）：交通號誌、道路指示、號誌燈、腳燈、煞車燈、方向燈、汽車頭燈、車內閱讀燈、儀表板


LED應用領域(2/4) 消費性產品（Consumer Product）：Mobile、LED NB、LED TV、數位相機、音響、家

電產品、手電筒、玩具、背光模組o LED NB：Apple, HP, Dell, Sony, Acer, Asus 超過2/3機型彩用LED背光，預計2011年全面取代

o LED TV：2009 CES Samsung 推出厚度6.5mm LED TV，成本尚較CCFL背光源高約50%


Application : Refrigerator Application : Wash Machine



Application : Air Condition




照明（Illumination）：一般照明、輔助照明、情境照明、建築照明、商用照明、路燈照明、戶外大型看板、景觀照明


白光LED與傳統燈具之比較

價格高、技術尚未成熟汞污染、易碎高耗電、壽命短且易碎缺點

固體元件,耐振動衝擊性強管中為氬氣與水銀,可輕微碰撞

燈泡與燈絲易毀損耐振動及衝擊性

省電約 90%省電約 50%白熾燈=100%耗電量

約 100,000小時約 6,000小時約 1,000小時壽命

冷發光氣體發光熱發光發光現象

<0.001 ms<60 ms<120 ms回應時間

3,000~10,000(註1)3,000~10,0002,500~3,000色溫 (K)

白光 LED日光燈白熾燈泡燈具

(註1) 以UV-LED為激光源



特殊應用（Others）：植物燈、牙醫燈、美容燈、水族燈、冷凍燈、LED衣服、礦工頭燈


植物生長光源波長

葉綠素b無葉綠素a葉綠素

根、莖無莖、葉生長部位

植物生長的基本需求光波，有效增加光合作用效率，使植物根莖生長更好

可增加蔬菜口感，增加植物光澤

為植物生長的最大需求光波，為光合作用主要來源，刺激植物內光敏素，增加發芽率與生長速度

功能

430-450nm520-540nm630-660nm波長

藍光綠光紅光

Ref. CCS



LED逐漸取代傳統植物照明光源

目前主流以白熾燈/螢光燈為主，LED光源早期僅使用於組織培養苗，近年來在發光效率與成本的進步，逐漸取代傳統光源植物燈。

Ref: CCS

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