白光LED的技術(shù)概況
　　自從出現(xiàn)發(fā)光二極管LED以來，人們一直在努力追求實(shí)現(xiàn)固體光源，隨著發(fā)光二極管LED制造工藝的不斷進(jìn)步和新型材料（氮化物晶體和熒光粉）的開發(fā)及應(yīng)用，使發(fā)白色光的LED半導(dǎo)體固體光源性能不斷完善并進(jìn)入實(shí)用階段。白光LED的出現(xiàn)，使高亮度LED應(yīng)用領(lǐng)域跨足至高效率照明光源市場。曾經(jīng)有人指出，高亮度LED將是人類繼愛迪生發(fā)明白熾燈泡之后，最偉大的發(fā)明之一。所謂白光是多種顏色混合而成的光，以人類眼睛所能見的白光形式至少須兩種光混合，如二波長光(藍(lán)色光+黃色光)或三波長光(藍(lán)色光+綠色光+紅色光)，目前已商品化的產(chǎn)品僅有二波長藍(lán)光單晶片加上YAG黃色熒光粉，在未來較被看好的是三波長　光，以無機(jī)紫外光晶片加R.G.B三顏色熒光粉，此外有機(jī)單層三波長型白光LED也有成本低、制作容易的優(yōu)點(diǎn)。預(yù)計(jì)三波長白光LED今年有商品化的機(jī)機(jī)會，未來應(yīng)用在取代熒光燈、緊湊型節(jié)能熒光燈泡及LCD背光源等市場，對白光LED的市場成長有很大的幫助。
　　在技術(shù)方面白光LED目前主要分為兩種發(fā)光方式:目前主要的商品化作法是日亞化學(xué)(Nichia)以460nm波長的InGaN藍(lán)光晶粒涂上一層YAG熒光物質(zhì)，利用藍(lán)光LED照射此一熒光物質(zhì)以產(chǎn)生與藍(lán)光互補(bǔ)的555nm波長黃光，再利用透鏡原理將互補(bǔ)的黃光、藍(lán)光予以混合，便可得出肉眼所需的白光。白光LED開發(fā)基礎(chǔ)在于藍(lán)光技術(shù)，目前在藍(lán)光LED技術(shù)方面仍以日亞化學(xué)領(lǐng)先，擁有眾多專利權(quán)。第二種是日本住友電工亦開發(fā)出以ZnSe為材料的白光LED，不過發(fā)光效率較差，但由于目前白光LED市場熱銷，仍呈現(xiàn)供不應(yīng)由求現(xiàn)象。
業(yè)界概況
　　在LED業(yè)者中，日亞化學(xué)是最早運(yùn)用上述技術(shù)工藝研發(fā)出不同波長的高亮度LED，以及藍(lán)紫光半導(dǎo)體激光（Laser Diode；LD），是業(yè)界握有藍(lán)光LED專利權(quán)的重量級業(yè)者。在日亞化學(xué)取得蘭色LED生產(chǎn)及電極構(gòu)造等眾多基本專利后，堅(jiān)持不對外提供授權(quán)，僅采自行生產(chǎn)策略，意圖獨(dú)占市場，使得藍(lán)光LED價(jià)格高昂。但其他已具備生產(chǎn)能力的業(yè)者相當(dāng)不以為然，部分日系LED業(yè)者認(rèn)為，日亞化工的策略，將使日本在藍(lán)光及白光LED競爭中，逐步被歐美及其他國家的LED業(yè)者搶得先機(jī)，屆時(shí)將對整體日本LED產(chǎn)業(yè)造成嚴(yán)重傷害。因此許多業(yè)者便千方百計(jì)進(jìn)行藍(lán)光LED的研發(fā)生產(chǎn)。目前除日亞化學(xué)和住友電工外，還有豐田合成、羅沐、東芝和夏普，美商Cree，全球3大照明廠奇異、飛利浦、歐司朗以及HP、Siemens、Research、EMCORE等都投入了該產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)，對促進(jìn)白光LED產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化、市場化方面起到了積極的促進(jìn)作用。
白光LED的特色
　　白光LED是最被看好的LED新興產(chǎn)品，其在照明市場的發(fā)展?jié)摿χ档闷诖?。與白熾鎢絲燈泡及熒光燈相比，LED具有體積小(多顆、多種組合)、發(fā)熱量低(沒有熱幅射)、耗電量小(低電壓、低電流起動)、壽命長(1萬小時(shí)以上)、反應(yīng)速度快(可在高頻*作)、環(huán)保(耐震、耐沖擊不易破、廢棄物可回收，沒有污染)、可平面封裝易開發(fā)成輕薄短小產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)，沒有白熾燈泡高耗電、易碎及日光燈廢棄物含汞污染的問題等缺點(diǎn)，是被業(yè)界看好在未來10年內(nèi)，成為替代傳統(tǒng)照明器具的一大潛力商品。
表一:白光LED與現(xiàn)行照明設(shè)備比較
照明方式 特點(diǎn)
白光LED 具有發(fā)熱量低、耗電量少（白熾燈泡的八分之一，熒光燈泡的二分之一）、壽命長（數(shù)萬小時(shí)以上，是熒光燈的10倍）、反應(yīng)速度快、體積小可平面封裝等優(yōu)點(diǎn)，易開發(fā)成輕薄短小的產(chǎn)品，是被業(yè)界看好在未來10年內(nèi)，成為替代傳統(tǒng)照明器具的一潛力商品。
熒光燈 熒光燈省電，但廢棄物有汞污染、易碎等問題。
白熾鎢絲燈泡 低效率、高耗電、壽命短、易碎。

　　目前白光LED仍處于初期發(fā)展階段，在使用壽命上仍待改進(jìn)，但基本上沒有白熾燈泡、熒光燈的缺點(diǎn)，價(jià)格過高是未能普及的主要原因。據(jù)日本業(yè)者估計(jì)，LED晶粒成本需由99年的每顆1美元降至0.2美元以下，市場才有更高的接受度。未來白光LED的應(yīng)用市場將非常廣泛，包括手電筒、裝飾燈、LCD背光源、汽車內(nèi)部照明市場、投影燈源等，不過最被看好的市場以及最大的市場還是取代白熾鎢絲燈泡及熒光燈。
表二:白光LED照明效益分析
地區(qū)＼條件·效益 條件 能源節(jié)約 降低二氧化碳排放
美國 55％白熾燈及55％日光燈被白光LED取代 每年節(jié)省350億美元電費(fèi)。 每年減少7.55億噸二氧化碳排放量。
日本 100％白熾燈被白光LED取代 可減少1-2座核電廠發(fā)電量。 每年節(jié)省10億公升以上的原油消耗。
臺灣 25％白熾燈及100％日光燈被白光LED取代 節(jié)省110億度電，約合1座核電廠發(fā)電量。

表二所示是對白光市場的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益預(yù)測，對于十分依賴能源進(jìn)口的國家如日本，發(fā)展白光LED在照明市場取代部份傳統(tǒng)照明器具是一項(xiàng)極有價(jià)價(jià)值的計(jì)劃，若是其100％的白熾燈泡被白光LED所取代，則每年可省下相當(dāng)于1～2座發(fā)電廠的發(fā)電量。間接減少大約10億公升的耗油量，而發(fā)電過程中排放的二氧化碳也會減少，抑制地球的溫室效應(yīng)擴(kuò)散，因此在日本對白光LED的研發(fā)有著及其重要的作用和地位，日本通產(chǎn)省早在1998年就主導(dǎo)編制了「21世紀(jì)光計(jì)劃」，針對新世紀(jì)照明用LED光源進(jìn)行實(shí)用化研究。
白光LED的應(yīng)用與市場規(guī)模新世紀(jì)照明主流是高亮度白光LED的終極目標(biāo)。對白光LED而言，照明替換市場是相當(dāng)有潛力的。過去常規(guī)LED只能在產(chǎn)品上充當(dāng)指示燈號，而今隨著技術(shù)進(jìn)步、亮度提升，高亮度白光LED正一步步進(jìn)軍潛力龐大無比的燈光照明市場。根據(jù)Frost&Sullivan的統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前全球照明市場的年均成長率約為5.5％，2000年市場規(guī)模達(dá)45億美元，是可見光LED的2倍以上。若以每年白光LED發(fā)光效率平均成長60％的速度開發(fā)下去，要達(dá)到大型化、低價(jià)化、使用壽命長的照明用光源并非不可能。業(yè)界一般認(rèn)為，白光LED照明市場可望在2010年左右趨于成熟。目前日亞化工、豐田合成、SONY、住友電工等業(yè)者都已有初步的照明產(chǎn)品問世，唯因價(jià)格與常規(guī)燈泡相比仍有很大的差距。預(yù)計(jì)未來10年內(nèi)，高亮度LED對全球照明工業(yè)將造成巨大的沖擊。正因?yàn)榇?，各界都對白光LED寄以厚望，有[綠色照明光源]之稱。
表三:白光LED市場概況 單位：百萬美元
年份 1998 1999 2000 2001 2002 2003
汽車用 10 13 18 23 31 41
電腦用 13 16 21 28 37 49
民用 19 24 32 42 55 73
工業(yè)用 6 8 11 14 18 24
軍事/天文用 6 7 9 12 16 22
通訊用 13 17 22 30 39 51
其他 3 4 5 6 8 11
總計(jì) 70 88 118 156 204 270
資料來源：ReedElectronicsResearch，1999/7
　　在照明市場方面，根據(jù)Reed Electronics Research統(tǒng)計(jì)，99年全球白光LED市場有8800萬美元的市場，估計(jì)2000年將可成長至1.18億美元的規(guī)模，未來3年均將保持40％左右的成長速度，在2003年可達(dá)到2.7億美元的市場規(guī)規(guī)模。未來在白光LED成本進(jìn)一步降低、照明應(yīng)用領(lǐng)域陸續(xù)開發(fā)的情形下，預(yù)計(jì)白光LED從2004年開始，還會有更為可觀的市場規(guī)模突破，顯示出此一產(chǎn)品具有相當(dāng)大的市場爆發(fā)力。
　　另外，車用市場亦將是白光LED的高成長領(lǐng)域。以2000年全球新車市場需求約5,300萬臺計(jì)算，每輛汽車內(nèi)裝約100顆LED，用于儀表板、空調(diào)音響面板等照明燈、后座閱讀燈等用途，則可得出車用LED市場年需求約為53億顆。當(dāng)前車用LED市場主要由HP及Osram Opto占有大部分，其他加入業(yè)者有Siemens等。 #p#分頁標(biāo)題#e#
未來白光LED在技術(shù)上有朝三波長全彩發(fā)展的趨勢，在亮度上目前每瓦15流明，未來目標(biāo)是達(dá)到每瓦50流明；在價(jià)格上現(xiàn)階段每個(gè)20元臺幣，未來目標(biāo)降至5元臺幣；因此三波長全彩、高流明、低成本是白光LED的發(fā)展趨勢，目前全球大廠也積極努力中，預(yù)估在2010年前可達(dá)成此目標(biāo)。

表四:白光LED未來研發(fā)動向
發(fā)展方向 目前指標(biāo) 研發(fā)目標(biāo)
提高光效率 15 lm/W 100 lm/W
1．GaN無機(jī)UV—LED短波激發(fā)光源研發(fā) 460 nm 254 nm
2．外部能量轉(zhuǎn)換效率研發(fā) 10% 40%
3．高熒光材料能量轉(zhuǎn)換效率研發(fā) 60% 90%
降低成本 2 lm/$ 2000 lm/$
1．無機(jī)LED晶體成本 1個(gè)/$ 0．2個(gè)/$
2．高*作功率技術(shù)研發(fā)