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白光功率LED市场及应用发展分析

导读: 高功率LED的发展一直以照明应用为主要目标,虽然目前普遍认为 LED进入通用照明领域仍有一定门槛,但随着景观照明、LCD背光应用及矿灯、路灯等功能性照明应用的快速发展

    高功率LED的发展一直以照明应用为主要目标,虽然目前普遍认为 LED进入通用照明领域仍有一定门槛,但随着景观照明、LCD背光应用及矿灯、路灯等功能性照明应用的快速发展,大功率白光LED仍然在技术指标的提升及应用规模的扩充方面保持了非常快的发展速度。预计在整个LED产业发展速度保持在15%左右的今后几年,高功率LED的发展速度有望维持在50%以上。


    随着应用领域和市场规模的扩展,大功率LED的发展也在逐步发生变化,表现出一些新的产业特征,本文对近几年大功率LED的发展进行了总结,暂作以下不完全的分析。


    国内市场主流产品仍然依靠进口


    目前国内市场上销售的大功率LED品牌很多,品质也参差不齐,总的来说Cree和Lumileds公司的产品仍然是高阶产品的代表,而Cree的产品又因为产品线齐全,供货期稳定而成为高端产品的主流。


    台湾产品占据了内地大功率LED市场相当大的比例,除佰鸿、先进、艾迪森等大厂的产品外,研晶、葳天等二线厂家的产品也都有销售。由于台湾产品的性价比较高,所以占据了高中档产品绝大部分。


    很多国内企业在封装技术上可与全球一线大厂比肩,其采用进口芯片封装的大功率LED具有很大的比较优势,价格也逐步与台湾产品看齐。但采用国内芯片封装的大功率LED仍然主要集中在低端市场,国内大功率芯片仍然是提升国产大功率LED的主要障碍。


    主流产品LED价格降幅逐步减少


    目前,Cree生产的光通量70-90ml的1W白光LED产品市场售价基本维持在17元人民币左右,同类型的Lumileds产品价格在19-21人民币左右,台湾1W白光LED(光通量70-80ml)售价从10元到15元人民币不等,国内采用进口芯片封装的大功率LED价格与台湾产品看齐,完全国内生产的大功率LED(50-60ml)价格基本在5.50元人民币左右。


    2003年以来,大功率LED的应用逐步推开,价格也随之大幅降低。以功率为1W的白光LED来对比,2003年单颗价格为5-6美元,到2007年则降到2-3美元,而光效则由30lm/W提升到2007年的70-80lm/W。但对比2007年到现在的1W白光LED单颗价格,目前仍然维持在2-3美元,不同的是光效提升到了80-90lm/W。


    目前有能力大批量供应白光LED功率芯片及LED器件厂商仍局限在Lumileds、Cree、Osram、Nichia以及台湾的晶电等为数不多的厂商,伴随着功率白光LED应用的高速增长及其光效的不断提升,预计其单颗LED价格不会有过大的降幅。


    成本仍是LED取代传统照明的最大障碍


    照明是LED最具吸引力的应用领域,成本问题对于LED取代传统照明非常关键。尽管LED的售价相对于其成倍于传统灯具的使用寿命并不高,且可节省后期使用的更换和维护等费用,但起始费用往往直接受制于购买预算。飞利浦认为影响目前LED应用的主要瓶颈在于流明成本比传统照明光源高10倍。因此要把出光效率提高到150 lm/W,驱动电流从700 mA提高到2A,与此同时管芯和封装的费用也要减少一半,才能大规模的在照明领域中普及应用。


    照明对大功率LED提出新需求


    随着LED应用的深入,对于大功率LED又提出了诸多新的要求,只有满足这些新的需求,LED照明应用才能真正实现较大的突破。


    模块化 通过多个LED灯(或模块)的相互连接可实现良好的流明输出叠加,满足高亮度照明的要求。通过模块化技术,可以将多个点光源或LED模块按照随意形状进行组合,满足不同领域的照明要求。


    系统效率最大化 不要单纯强调LED的某些“硬指标”,如亮度,寿命等,而应突出它在实际应用中的功能。为提高LED灯具的出光效率,除了需要合适的LED电源外,还必须采用高效的散热结构和工艺,以及优化内/外光学设计,以提高整个系统效率。


    易于替换和维护 由于LED光源寿命长,维护成本低,因此对LED灯具的封装可靠性提出了较高的要求。要求LED灯具设计易于改进以适应未来效率更高的LED芯片封装要求,并且要求LED芯片的互换性要好。


    更加关注光色、显色、寿命、稳定性等性能 评价一个光源,一般需要以下对几个特性:功率、光效、光线特性、价格等进行对比分析。在LED发展初期,人们更关注的是大功率LED光效的提升和价格的下降,各生产企业的产品研发也主要围绕这两个指标来进行研发和宣传。随着商用功率LED在发光效率上远远超过白炽灯,也超过普通荧光灯、紧凑型荧光灯的光效,价格下降到相对可以接受的水平,大功率LED的应用也越来越广泛,仅仅光效的提升和价格的下降已经远远不能满足应用的需求。而其使用可靠性、显色指数、光色、光衰等成为衡量LED更为重要的指标。


    功率LED技术指标发展预测 2008年,日本LED照明推进协进会(JLEDS)公开了照明器具用高功率白光LED的技术开发蓝图,分别提出了白光普通产品(高效率型)、高显色型产品以及灯泡色产品(灯泡色型)截止到2020年的发光效率目标等,这是国际上对功率白光LED发展的最新预测。


    按照目标,2015年前后发光效率预计达到150lm/W。一般情况下,荧光灯中高效率产品的发光效率为100lm/W左右,白光LED的高效率型产品2008年内将达到100lm/W左右,高显色型将超过80lm/W,灯泡色型将达到70lm/W左右。2010年预计分别达到130lm/W左右、120lm/W左右和90lm/W以上,2015年预计分别达到160lm/W以上、140lm/W以上和130lm/W左右。


    根据今年LED取得的技术进展,以上预测非常有可能提前完成,例如CREE公司已经公布其白光LED的实验室水平已经达到157lm/W,其102lm/W的产品也将很快批量生产。


    (助编:xiaohu)

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