一起聊一聊白色LED发展史
Ofweek 2023-05-22

  在蓝色及白色LED等GaN类LED领域,日本国内厂商尚处于优势地位。原因是量产规模在全球所占的份额居首。尽管2004年底台湾厂商的GaN类LED芯片总体量产规模超过了日本国内厂商的总体规模,但“目前可直接与日本竞争的产品仍然很少”(丰田合成)。

  日本企业之所以很少与台湾厂商直接交手,是因为台湾产LED的质量还很低。“台湾厂商的蓝色LED大致分为3种。分别为质量赶得上我公司产品中亮度不太高的低价位产品的A级品,质量低于A级品但存在一定需求的B级品,以及只能发出蓝光的C级品。A级品可与日本产品竞争,但只占整体的10%~15%左右”(日亚化学工业)。

  尽管目前台湾产LED中能与日本竞争的产品不多,但日本国内厂商及欧美厂商仍一致认为“台湾厂商会造成威胁”。原因是,台湾厂商的生产能力正以两倍的年率增长,A级品的数量日益增加,性能也在不断提高。台湾厂商对市场的影响力也随之逐步扩大。预计2004年底台湾厂商的蓝色LED芯片总体月产能将达到10亿个,A级品将超过1亿个。这一数字逼近日亚化学工业以外的其他GaN类LED厂商的产能。价格也比日美欧LED厂商便宜1/3~2/3左右。

  日亚化学率先对台湾厂商采取抗衡措施

  针对在LED市场影响力日益增强的台湾厂商,日本国内厂商打算以行使专利权以及提高产品实力来抗衡。其方针战略大致有两种。一种是在针对台湾厂商行使专利权的同时,增加与台湾产品竞争的品种,以快速压制台湾厂商。另一种战略是,通过开拓需要高亮度LED的新用途,增加不与台湾厂商竞争的品种,以便在台湾厂商涉足这些用途的产品时行使专利权。

  日亚化学工业打算以前者为核心战略,借助专利权、大量生产以及价格武器向台湾企业发起正面进攻。“在专利受到侵权时提起诉讼,同时在对手以10亿个的月产能发起进攻时,同样将产能提高至10亿个来抗衡”(该公司)。

  日亚化学工业认为,在台湾厂商擅长的领域中存在大幅增长的市场。用于液晶显示器及车载产品等用途的下一个新市场要到2年~3年以后才会形成。在这一过渡期内,手机小键盘用LED等台湾厂商具有优势的市场将会扩大。“我们公司在小键盘市场上所占的份额为零”(日亚化学工业),因此不攻打台湾厂商的根据地,就会错过有望增长的重要市场。据该公司介绍,采取第二种战略时,瞄准新市场的产品开发需要突破很多技术障碍,要花费很长时间,此类产品开发比重过大的话,就会在与台湾厂商等较量时处于劣势地位。在开拓新用途的同时,还要通过行使专利权以及大量生产等措施对台湾厂商形成包围之势。

  对日亚化学工业而言,台湾厂商在中国大陆市场战略上具有优势也是一种威胁。大陆市场因2008年北京奥运会以及2010年上海世博会存在需求而有望快速增长。日美欧主要LED厂商并未在中国获得GaN类LED技术的专利。即便大陆市场上出现侵害专利权的GaN类LED,如果在大陆没有专利,就无法提起诉讼。

  在台湾制造这种LED的话,日美欧厂商因在台湾获得了专利,可在台湾提起专利侵权诉讼。但与个人电脑及手机等一样,如果台湾厂商将GaN类LEDの生产基地移至大陆,采用法律手段的道路就会被阻断。“瞄准北京奥运会特需的产品估计会在2006年前后出来谈判结果。在此之前,打算压制台湾厂商,在大陆建立销售网络”(日亚化学工业)。


  台湾厂商的GaN类LED生产能力以两倍的年率增长,产品价格比日美欧的尖端厂商低1/3~2/3,亮度等产品参数可与尖端厂商的低价位产品比肩。为了阻止台湾厂商席卷市场,日亚化学工业开始正式通过行使专利权来抗衡。其他日本厂商也纷纷表示将行使专利权。与此同时,还强化了生产设备并加快了产品开发速度。

 

 

  LED超过萤光灯

  2005年~2006年,使用白色发光二极管(LED)的照明器具变成现实。“由高功率白色LED构成的照明器具不会逊色于萤光灯”(西铁城电子)。LED厂商及照明器具厂商信心大增的原因有两个。一个是发光效率超过60lm/W的白色LED将纷纷问世,实际使用时的光利用效率会超过萤光灯。萤光灯的发光效率为80lm/W~100lm/W,尽管数值很高,但因为光是全方位照射,所以会有浪费。而白色LED只向封装的前方照射,因此“光利用效率在60lm/W~70lm/W时,实际效率会高于100lm/W的萤光灯”(东芝照明技术)。

  第二个原因是,随着发光效率的提高,每个大功率白色LED的光通量将超过60lm。这样便能以数量少于50个的白色LED获得与一个萤光灯相同的光通量。这样“照明器具的设计灵活性便会大幅提高”(Lumileds Lighting日本(当时))。比如,可容易地在有限的发光面上嵌入LED。于是,厂商纷纷开始开发耗电量小于萤光灯、形状及安装场所具有较高灵活性的照明器具。

  1000个减为50个

  此前人们也一直认为白色LED“将来会成为照明器具的光源”。但实际情况是,白色LED没有足够的实力摧毁以配备萤光灯的产品为主的照明器具市场。其原因是,因发光效率低,耗电量大,可从一个LED获得的光通量较小,所以照明器具的尺寸巨大。

  因此,白色LED厂商虽心里想着市场规模高达1万亿日元的照明市场,但却优先开发了用于手机背照灯光源的小功率产品。小功率白色LED方面,2004年下半年发光效率为50lm/W的产品问世,但要使用这种小功率产品获得与单个达到3000lm的萤光灯同等的光通量,需要约1000个LED。很多照明器具厂商一致认为,“将其用于普通照明器具很不现实”。尽管还可以使用单个光通量为20lm~30lm的大功率产品,但发光效率只有30lm/W,仅为萤光灯的约1/3、小功率产品的约一半,因此不仅耗电量大,而且需要安装冷却装置来散热。因此,此前开发的白色LED照明灯,虽然在某些亮灯情况下寿命长达数万小时等,十分具有吸引力,但在市场上只能用于部分特殊照明器具。

  但是,大功率白色LED通过采用倒装等在小功率产品中积累的技术诀窍,迅速解决了此前的课题。很多观点认为,“发光效率达到60lm/W将是一个转折点,对于照明器具厂商而言,高功率白色LED将会迅速变成可轻松使用的产品”。  

  设想用于照明用途、输入功率为1W级的白色发光二极管(LED),2005年~2006年发光效率将超过60lm/W(a)。达到60lm/W~70lm/W时,便可像100lm/W萤光灯一样,减小照明器具的耗电量。照明用白色LED的光利用效率开始赶上或超过萤光灯,因此以提高显色指数及降低成本为目的的照明用白色LED的开发步伐也会加快(b)。照明用产品是白色LED的技术推进器,白色LED发生质变的正循环即将开始。在照明用途方面积累的技术也可应用于手机用LED等小功率产品。

 

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