发布时间： 2018-3-18
不久的将来，白色led很可能达到200lm/W，成为史上效率最高的光源，价格也将低于荧光灯，直逼白炽灯泡。任何装置、任意地点都能使用LED照明的时代即将到来。
受到2011年3月11日的大地震和海啸的影响，日本关东地区和东北地区陷入了严重的缺电状态。为了填补核电站停运的缺口，新发电设备的必要性日益提高，而且，控制电力消费也成了当务之急。
在此情况下，可立竿见影取得节电效果的“LED照明”受到关注。照明占全日本用电量的约2成。而LED化就是使用能源效率较高的LED照明，减少用电量。
LED化的活跃也表现在了数字上。例如，GfK Marketing Services Japan发布的资料显示，2011年3月中旬以后，LED灯泡在日本国内的销量快速增加。到4月的第2周，LED灯泡在全部灯泡中所占的数量比例为27.1％，金额比例为67.0％，都创下了历史最高纪录。尤其是在面临电力短缺的关东甲信越地区，该周的销量比上年增加182.1％，远远高于全国120.4％的平均增幅。
企业采用LED照明的行动也十分活跃。例如，连锁便利店日本7-11公司决定从2011年5月开始，以东京电力公司辖区为中心，把约5000店铺的店内照明和店面指示牌逐步换成LED。
“销量是上年的3～4倍”
照明的LED化并非始于现在。不只是日本，其他各国也在积极采用。这是因为LED照明器具配备的白色LED的寿命超过4万小时，约是荧光灯的4倍，因此更换频率较低，而且具有耗电量比荧光灯低10～40％的优势。
在日本，为了应对2010年4月实施的《节能法》修订版，采用LED照明的企业越来越多。LED企业的照明用白色LED供货量陡增，西铁城电子公司称，“2010年的供货量增加到了上年的3～4倍”。
LED化的繁荣景象归功于白色LED价格的走低。在过去，白色LED的价格一直高于白炽灯泡和荧光灯等传统光源。在路灯等部分照明使用白色LED的2005年，光通量1lm的单价（亮度单价）约为10日元/lm。比白炽灯泡的0.1～0.2日元/lm，荧光灯的0.3～0.6日元/lm不是一个数量级。但白色LED的亮度单价正在以每年30％以上的速度下降，进入2011年后，全行业的平均水平已经降到了约0.7日元/lm。提供给大宗客户的价格更是只有0.4～0.5日元/lm，直逼荧光灯（图1）。
图1：史上最低价的光源近在眼前
白色LED在2011年5月的亮度单价平均约为0.7日元/lm（以发光效率为先的类型）。亮度单价正在以每年约30％的速度降低，如果保持这个速度，到2015年将跌破0.2日元/lm
据远藤照明称，随着照明器具中光源所占的成本下降，在现如今，“LED照明价格必然高已是往日云烟”。初期投资高这一采用LED照明的门槛已经有所降低，这是LED照明以东日本大地震为契机更加受到关注的原因所在。
单价与白炽灯泡相当
白色LED的单价下跌今后估计还会持续一段时间。很多企业都认为，单价会以每年30％的速度下降或是更快。如果长此以往，到2015年，单价将跌破0.2日元/lm，达到称得上与白炽灯泡相同的水平（注1）。
（注1）即使白色LED与白炽灯泡的亮度单价相同，照明器具的部件成本也不尽相同。因为利用交流电点亮白色LED需要使用ACDC转换电路和散热部件。现在，对于LED灯泡，白色LED在生产成本方面约占40％。
不要忘记，白色LED的发光效率在今后几年还会继续提高（图2）。从现在的发光效率来看，照明用高端品种在目录上记载的是130～140lm/W，在实际使用条件下为110～120lm/W，安装在照明器具上的综合效率为100lm/W左右（注2）。目录值高达200lm/W的白色LED估计会于2012～2013年出现在市场上。某海外LED企业表示，在实际使用条件下达到200lm/W的类型“估计也会在5年内投产”。
（注2）根据白色LED的电量情况，发光效率各不相同。以输入功率为1W的产品为例，目录值上的发光效率一般是脉冲状通过350mA电流时的数值。发光部分的温度（接合温度）基本为室温（25℃）。按照一般看法，实际在照明器具中使用时，接合温度将上升到85～100℃，发光效率会比目录值低10～15％。而且，从照明器具整体来看，电源电路和光学部件还存在损耗。因此，综合效率会比白色LED的目录值低20～30％。
图2：200lm/W唾手可及
白色LED自从1996年问世以来，发光效率一直在不断提高（a）。在意欲引领技术开发的LED企业中，还有些企业计划率先于2012～2013年向市场投放200lm/W产品（b）。
到那个时候，价格之低媲美白炽灯泡，而且效率超越历史最高的高压钠灯的光源将唾手可得。任何装置、任意地方都能使用LED照明的时代将随之到来。
在白色LED低价格化和高效率化趋势的背后，是不断增加的LED需求的支撑。如今，带动LED市场的是液晶电视用背照灯光源。背照灯用和照明用白色LED的形状和输入功率虽然各异，但封装内安装的蓝色LED芯片的生产工艺却基本相同。背照灯用白色LED生产效率的提高基本会直接过渡到照明用途。
这一趋势持续2～3年后，带动市场的龙头估计会逐渐转向照明器具用途，市场将继续扩大（图3）。
图3：面向主要应用的LED芯片年需求量将超过1000亿个
各种液晶面板、照明器具、车载装置使用的LED芯片的需求动向如图所示。总数预计将在2015年超过每年1000亿个。照明器具和车载装置等其他用途也增幅巨大。
利用传感器和IT实现智能照明
获得低价且高效的白色LED后，过去没有从事照明的企业就有了涉足照明业务的土壤（图4）。
图4：LED企业的行业门类增多
把配备白色LED的装置和相关服务作为业务的企业越来越多。新进企业的行业门类繁多，从建筑商到IT类商社和企业、办公家具企业应有尽有。这些企业将把使用白色LED的照明装置与传感器、通信技术联动，实现开关灯、调光控制等功能。
从前面提到的电力短缺问题出现之前开始，除了装置企业之外，建筑商和IT企业就一直把用于温室气体减排的节能装置和系统作为新业务开展。这些装置和系统能够借助人体传感器和照度传感器等传感器与IT联动的亮度控制，使约占耗电量2成的照明实现节能。
LED照明推进协议会表示，以白色LED为首，LED“能够以毫秒和微秒进行控制。与IT的整合性好”。而且，亮度变化对于输入电流的追随性也公认较高。这一特征能够在与传感器联动和精密调光等方面发挥威力。
通过与IT联动，照明还有望进一步提高功能。利用LAN控制照明的举措也已经成为了IT类企业和研究机构的热点。利用IPv6网络，除了LED照明器具外，还向作为光源的白色LED逐一分配IP地址，精密控制照明的研究开发也在进行。随着核心部件白色LED价格降低，利用这些特点的系统也就降低了实用化的门槛。
而且，对于光源的使用者，一个好消息是采购以薄型面光源为特征的照明用有机EL面板将更加容易。各公司计划从2011年开始，一齐向市场投放这种面板（表1）。按照目前的看法，到2014年，效率高于荧光灯，仅次于白色LED的有机EL照明有望投入实用，与白色LED分别应用于适宜的用途。
日亚到2012年使产能增加到500亿个
白色LED使用者的美好时代即将到来，而LED企业却处在微妙的立场上。因为除了扩大业务的机会，企业必须面临的，还有比以往更加严酷的竞争。
各家LED企业已经全部实施了产能强化措施。LED企业的生存竞争已经开始。
例如，LED企业份额居首的日亚化学工业公司将扩充以白色LED为基础的GaN类半导体LED芯片生产线，到2012年，把产能增强到年产500亿个，是2009年的4倍（图5（a））。首尔半导体日本公司称，韩国首尔半导体公司（Seoul Semiconductor）“2010年初的月产量仅为10亿个，但是，只要新建生产线顺利投产，月产量就能够在2011年内增至22.5亿个”。已经把产能加倍的德国欧司朗光电半导体公司（OSRAM Opto Semiconductors）也认为必须进一步强化，表示“如果在今后5年内不把生产规模增加1位数，就将无法维持价格竞争力”。
在抓紧强化产能方面，中国等新兴市场国家的企业同样如此。中国企业正在加快速度强化蓝色LED芯片生产装置的关键——GaN类半导体层成形使用的MOCVD装置。按照iSuppli Japan的估算，2012年，中资企业的产能将扩大到全球的40％（图5（b））。
图5：强化LED芯片产能
面对旺盛的LED芯片需求，LED企业正在加紧强化产能。例如，日亚化学工业将在2012年前，把产能强化到500亿个/年（换算成300μm见方的LED芯片）（a）。分地区来看，中国的年产能增长显著。（图：（b）为iSuppli Japan）
但也有不少看法认为LED企业强化设备的油门踩得过猛。丰田合成表示，因为从整体需求来看，LED企业保有的MOCVD装置数量“在目前也略显过剩”。
“韩国三星LED公司（Samsung LED）起初新订了150台MOCVD装置，但在这半年间取消了相当的数量”（Display Search），由此可见，供应过剩的风险已经成为了现实。
同时提高性能
面对陷入过度竞争的风险，LED企业为了把握市场扩大的商机，正在抓紧提高效率扩大产量、重审业务体制（图6）。
图6：LED企业生存的关键
在价格持续下跌的情况下，LED企业为生存而采取的行动愈发活跃。生存的关键大致有二。一是通过扩大产量降低生产成本。二是重审业务范围、销路、产品开发等业务体制。
对于前者，在扩大生产线、扩大晶圆口径的同时提高生产线效率必不可少。其方式就是利用更小的LED芯片得到同样的亮度，增加1枚晶圆能够切割出的芯片数量，并且提高目前约为60％的成品率。与此同时，色调和均匀性等白色LED的课题也必须得到改善（注3）。
（注3）对于电池驱动的装置使用的光源，开发定制白色LED是有效方式。例如，丰田合成公司与大型装置企业进行探讨，通过采用正向电压不足3V等规格，取得了业务成功。
扩大业务范围意味着广泛参与LED照明的供应链以确保利润。就是发挥LED企业充分了解白色LED使用经验的优势，涉足直接安装在LED照明器具上的光源模块，乃至LED照明器具（图7）。
图7：扩大业务领域
LED企业除了扩充产能之外，还把业务领域扩大到了供应链下游。在照明LED市场的扩大已成定局的情况下，各企业希望借其东风，提高销售额和利润。
对于LED企业，这种方式存在与客户——模块企业和照明器具企业竞争的危险性。但美国安华高科技公司表示，从现状来看，“LED照明器具领域广泛，（我们）推出的是不与客户冲突的产品”，业务范围已经扩大到了LED模块的西铁城电子公司表示，“因为能够缩短LED照明器具的开发期，所以照明器具企业反而表达了善意”。
西铁城电子上市模块的特点是不使用ACDC转换电路，能够直接利用交流电点亮白色LED（图8）。对于照明器具企业，能够省去设计电源电路的工夫是其优势所在。
图8：能够利用交流直接驱动的白色LED模块
西铁城电子的白色LED模块不使用AC-DC转换电路。在此之前，不借助该电路，利用交流电力直接点亮也能够实现，但非点亮时间（关闭时间）占整体的50％，会发生“闪烁”。西铁城电子通过改进电路，使这段时间减半到了25％。
iSuppli Japan指出，扩大业务范围重要的是把合作也包括在内，进一步进行扩大，确保生产出的LED芯片都有销路。因为考虑到中国的新兴LED企业今后会扩大低价芯片的供货量，现有LED企业生产的LED芯片很可能在市场上出现过剩局面。
