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台湾LED照明产业的发展关键与现况报导
 

【作者: 籃貫銘】2008年02月29日 星期五

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靠着优异的品质与价格优势,「台湾制造」的品牌在过去一、二十年间响誉国际,成为世界著名的制造出口国之一,而其中电脑与半导体产业更是领先全球,为世界生产的重镇,并赢得了「电脑王国」与「矽岛」的美名;「灯饰王国」则是台湾另一个响誉世界的金字招牌,品质和产量与半导体产业同样处于全球领先的地位。而LED照明为结合半导体与照明技术的新兴产业,台湾在拥有绝佳的先天优势下,能否顺利整合既有的产业链,快速导入LED照明系统的生产,则成为台湾发展LED照明产业的关键点。


为了深入了解目前台湾LED照明产业的发展现况及所遭遇的困难,本文特别专访了从事LED照明的产官学专家及业者,根据其亲身的经验与专业看法,来剖析台湾LED照明产业的发展前景与困难点。以下为本文内容。


台湾LED照明产业现况

晶粒与磊晶居世界之冠 产业呈现大者恒大

台湾很早就开始发展LED产业,最初以从事封装为主。起步的时间可追朔至1972年时,德州仪器在台湾建立第1条的LED封装线开始,之后光宝电子接替德州仪器建立LED封装生产线,为台湾最早的LED公司。台湾的LED产业初期是以下游的代工封装业务为主,之后再发展至上游的磊晶片与晶粒。而随着LED在显示与照明的需求遽增,台湾LED中上游的晶粒与磊晶片厂商近年来不断积极扩厂,目前台湾LED产量已高居全球第一,占全球四成,其中主用于照明应用上的蓝光与高亮度晶粒部分,同样也位居全球产量之首。



《图一 2007年第四季台湾LED封装厂销售营收市场分配表》
《图一 2007年第四季台湾LED封装厂销售营收市场分配表》

根据LEDinside最新的统计资料显示,2007年Q4台湾LED厂商营收总额达到181.3亿元,相较去年Q3成长2.4%。而在LED封装上,Q4营收约106.4亿,QoQ(季营收成长比较)成长6.5%;至于LED晶粒上,总营收额为74.8亿元,QoQ下滑2.9%。而在LED厂商营收排名上,封装厂的部份,光宝与亿光营收分别为29.8亿元与28.4亿元,分占营收总和的28%与26.7%,两者合计超过LED封装厂营收总和的五成以上;而LED晶粒厂的部分,晶电Q4营收为29亿元,占LED晶粒营收总和38.8%。故目前台湾LED产业的发展已呈现大者恒大的现象。


LED照明上中下游产业链完整

近年来,由于环保和节能的议题发烧,让LED于照明的应用上备受注目,加上全球照明市场商机庞大,成为目前LED产业发展的主要目标。而为了切入LED照明市场,台湾各厂商也积极动作,陆续发展出照明专用的解决方案。


在上游的光源厂部分,为了扩大市场与产量,纷纷进行整并,目前产量已为全球第一,产值达150亿,为台湾发展LED照明最强大的后盾;而在中游的模组方面,由于模组厂身兼整合光源与系统的关键位置,对于发展LED照明有举足轻重的地位。但台湾该领域尚处于起步的阶段,投入的厂商并不多,产值仅约25亿。加上品质与技术仍未具国际水准,为台湾LED照明产业最弱的一环。但目前已有多家的上游光源厂也积极跨入提供照明模组的产品,未来的产业规模将会进一步扩大;至于下游应用产品的部份,包含LCD背光、照明、车辆、显示、号志、医疗及生技等,领域广泛。台湾约有百余家厂商投入,产值约35亿。掷得注意的是,部分的下游厂商也开始提供模组产品,逐渐走向下中游整合的产业型态,而少数的上游光源厂如光磊、璨圓等,也推出下游​​的应用产品,呈现上中下游的垂直整合形态。



《图二 LED照明光电产业范围》 - BigPic:739x296
《图二 LED照明光电产业范围》 - BigPic:739x296

相较于国外多呈现由单一厂商提供垂直的整体解决方案,目前台湾的LED照明产业则呈现分工细致与专业零组件供应的形态。但整体结构健全,上中下游的产业链完整,每一个环节的零组件与应用都可以找到供应商,对于发展LED照明有一定的优势。


以出口为大宗 应用偏重公共设施照明上

虽然台湾在LED照明产业的产值具有一定的规模,但多属于零组件供应与代工生产模式,而主要的业务也都是以出口为主。根据海关的统计资料显示,台湾的LED照明产业以出口为大宗,其中上游光源出口比例约70%,中游出口比例约80%,下游出口约占65%~75%。参考表一。


(表一)  台湾在LED照明产业出口资料

产业别

2004年
产值(亿)

2004年
出口值(亿)

2004年
出口比(%)

2005年
产值(亿)

2005年
出口值(亿)

2005年
出口比(%)

LED光源

130

90

69%

120

85

71%

LED模组

2.5

2

80%

10

8

80%

应用产品

2

1.3

65%

10

7.5

75%


而台湾地区LED照明的内需市场目前仍未明显产生,多数的应用仍偏重在路灯与号志等公共设施的照明上,一般消费市场仍未有需求产生。主要的原因为产品价格过高以及未有统一的产品规格标准。


台湾LED照明产业的发展关键

虽然台湾发展LED产业的时间很早,目前在磊晶与晶粒事业上也已有一定的规模,但面对国外业者的竞争仍面临了许多的困境,尤其是在导入LED照明产业时。由于台湾的产业模式偏重零组件供应与代工,面对新兴产业的时候,往往必须等待国外市场成型及大厂制定规格后,才敢大规模的投资生产。此举虽能确保获利空间,但也失去了发展的先机,沦为低利的制造阶层。因此如何了解自身的问题点并掌握发展关键,则成为台湾是否能在即将大规模发展的LED照明市场上抢得先机的要素。


照明与LED业者分家 缺乏有效整合

相较于国外的产业型态,台湾的产业呈现以中小型企业为主的结构,且专精于特定领域,以专业零组件供应和代工制造为主,并无大规模的垂直企业出现。因此,在投入整合型产品以及新兴产业时,往往出现整合速度慢的现象。然而,LED照明是典型的整合型产品,必须整合光、电、热、感等不同领域的技术才能达成。


《图三 工研院电子与光电研究所所长詹益仁表示,目前台湾的照明仍是属于非常传统的产业。》
《图三 工研院电子与光电研究所所长詹益仁表示,目前台湾的照明仍是属于非常传统的产业。》

工研院电子与光电研究所所长詹益仁便表示,LED属半导体产业,因此LED照明被称为半导体照明。但从LED生产到LED照明之间是有一段差距(Gap)存在。以国外的发展来看,飞利浦(Philips)过去就以照明闻名于世,但透过并购Lumileds之后,便将LED与照明结合起来。而德国的欧斯朗(Osram)本来就是照明公司,但本身也生产LED,因此也能做结合。美国的奇异(GE)同样也是照明公司,靠着与LED厂商做策略联盟,也达成整合的目的。而在韩国的部份,已有照明公司购买LED的生产设备,即将投入LED照明产业。因此在国外的部份,LED与照明已经是整合在一起了。


「但台湾目前仍看不到这样的趋势」詹益仁说道。他表示,目前台湾的照明仍是属于非常传统的产业。但LED属于高科技的产业,与照明之间仍有一段相当的距离存在。以照明来说,灯泡是属于一个系统,并不是零组件。当中包含了光学、散热、材料及电控的问题,需要很多的整合技术在里面。


中盟光电总经理蔡庆龙博士也直言,「台湾LED产业对照明不懂,整合能力也不够」。他表示,LED照明与传统照明不同,LED照明是整合性产品,需要全面考虑各技术的环节,包含光、热、机、电、控的协调与配合。而台湾在LED上中游的研发和生产具有全球的竞争力,虽然具备研发设计、生产能力与品质严谨等优势,但就是缺乏整合性的企业,加以照明通路与原有之光电产业通路与型态不同,因此要切入照明,甚至LED照明比较困难。


蔡庆龙指出,虽然台湾过去号称为灯饰王国,但在LED照明上中下游的整合上缺乏先机和远见,未来由谁主导品牌和通路就能掌握规格和标准,自然也就能掌握市场和销售。因此,掌握通路是发展LED照明产业的重要关键,然而产品的品质与整合技术是必备条件。


国外专利限制 利润与发展有限

在发展LED照明时,最关键的零组件便是高亮度的白光LED光源,然而,该领域的产品专利多为美、日及欧洲所把持,台湾虽有优异的制造能力,但却受限于专利授权,获利有限。目前全球的白光LED光源专利主要掌握厂商为日本的日亚化(Nichia)、TG、美国的Gree及欧洲的飞利浦和欧斯朗,其他的国家仅能以OEM生产为主。而未来的白光LED专利研发则聚焦在提高演色性、开发新的基底材料以及降低成本为主,目前各大厂商正积极投资相关领域的开发。


《图四 全球高亮度LED光源主要供货商分布》
《图四 全球高亮度LED光源主要供货商分布》

聚积科技技术市场部专案副理林益胜表示,就他的观察,台湾在高瓦数的LED光源制造上才开始起步而已,加上专利的问题,迫使台湾的中下游业者多采用国外业者的产品,以规避授权​​费用或相关延伸的问题,特别是外销的产品,更有这方面的考量。


「我觉得就是专利」林益胜直言,他认为台湾业者之所以无法在品质和技术上与国外相较,便是受限于专利的因素。他表示,包含Gree、欧斯朗、Nichia及飞利浦在内,都掌握了一些高功率LED的封装技术专利。由于较好的电路设计与材料专利都被国外拿走了,因此台湾业者只能另谋他法,若能克服专利的问题,台湾在供应链上将拥有比国外更佳的优势。


「台湾LED照明产业被专利绑死」蔡庆龙博士也如此说道。他表示,因为专利的原因,只能选择国外的产品。但他也表示,发展专利必须长期布局,台湾上中下游的业者都应该积极发展自己的专利,包含应用专利、控制专利,高功率封装等。目前中盟光电在中下游应用的照明模组和散热技术上都已取得了部份的专利技术,未来仍会积极进行研发。


产品价格仍高 有赖政策辅助导入

为了节能与少碳的考量,目前包含美国、澳洲及欧洲都已立法规定,将在2009年至2010年内,全面停用白炙灯泡,并以转换效率较高的照明解决方案来替代。而LED具备良好的转换效率,发光效率达120流明瓦(Lm/W),且没有萤光灯的汞污染问题,非常有希望能够取代白炙灯与萤光灯,成为未来照明的主流产品。而在台湾的部份,同样也参照国外的步调,也预计在2010年时停用白炙灯泡,但能否顺利导入LED照明,则仍是未知数,最主要的原因为LED照明产品的单价过高。



《图五 高亮度白光LED光源价格与发光效率发展趋势》
《图五 高亮度白光LED光源价格与发光效率发展趋势》

工研院詹益仁所长指出,成本是目前LED照明最大的问题。若以流明数(lumens)与价格比来看,要产生1000流明的价格约是萤光灯的5倍到10倍左右,因此目前采用LED照明的应用多是高单价的产品,包含LCD背光、 NB的背光及车灯照明等。而室内照明则是更大的市场,但必须等价格下降至一定的程度之后,才有普及的可能。目前LED的生产仍是使用2吋至3吋的晶圆在生产,若将来能扩建至6吋厂生产,将能更进一步降低成本。


詹益仁表示,若要推广至室内照明则需要透过一些立法来推动。虽然目前政府有计划导入LED照明,但仍必须制定一些配套措施才有可能让一般民众采用,否则一但停用白炙灯泡,在价格的考量下,民众也不见得会采用LED产品。


林益胜也表示,要让LED照明能够全面普及仍需要政府来立法推动,就台湾要看政府有没有制定相关的奖励措施,如补助和一些优惠方案等。


蔡庆龙则表示,政府应以建立公平与公正的市场交易环境为主,并推广节能、环保的照明应用,并建立LED照明产品验证与性能的标准,避免劣币驱逐良币,进以保护消费者,继而辅导相关产业,使LED照明产业在国际间具竞争力。


台湾LED照明业者的现况报导

目前台湾的LED照明业者多是由LED产业跨​​入,少有传统照明业者跨足LED照明,此类业者以提供中上游的光源、模组及驱动IC为主,为专业的零组件供应商;再者为新成立的LED照明公司,此类公司专注于中下游应用的模组和终端产品,为台湾开起步的LED照明产业,若能充分结合既有的产业优势,未来的发展潜力无限。


聚积科技明年将推出一般照明用的LED驱动晶片

聚积科技成立于西元1999年6月,为一家专注于电源管理与光电应用的IC设计公司,员工约50人,资本额为新台币一亿六千万元,并于西元2004年4月通过ISO 9001:2000 之品质认证。聚积科技主要致力于混合讯号IC设计,提供适当之解决方案于LED应用领域。根据市场研究机构IMS RESEARCH的统计资料,聚积科技为全球 LED驱动IC排名第9名,在全球拥有25%市占率。甫于今年2月底启用的北京首都国际机场三号航站楼,航楼内的商业LED显示幕便是采用聚积科技的MBI5030 LED驱动晶片所开发制作。


聚积科技技术市场部专案副理林益胜表示,过去聚积的产品主要是应用在显示的领域,包含户外显示屏和LCD的背光等​​,但目前已有针对LED照明应用提供专用的解决方案。第一就是建筑物照明,例如101大楼此类的应用,但这种应用在台湾地区并不多见,主要以中国及日本为多。在建筑物照明的应用上,由于LED点与点之间的距离较远,因此会有传输上的问题。目前聚积的MBI6010晶片不需利用加强(Buffer)技术,便能让IC与IC间的传输距离达到2公尺远,且保证能串连200颗LED。


《图六 聚积科技技术市场部项目副理林益胜表示,聚积的MBI6010芯片毋需利用加强(Buffer)技术,能让IC与IC间的传输距离达到2公尺,且保证串连200颗LED。》
《图六 聚积科技技术市场部项目副理林益胜表示,聚积的MBI6010芯片毋需利用加强(Buffer)技术,能让IC与IC间的传输距离达到2公尺,且保证串连200颗LED。》

第二为装饰照明,主要的应用产品如MR16之属,最为辅助照明的功能。该类的LED照明都是一些特殊的功能,具备特殊的波长与色温,多应用在商业产品的照明上,如百货橱窗等。第三为一般照明,也就是室内照明,但此市场仍未成形,最快要会在明年底才会有能见度。林益胜也透露,目前聚积已有一般照明专用的解决方案在开发中,预计会在明年开始对市场供应。至于建筑物照明以及装饰照明等应用市场都已经成形,聚积也有相对应的产品提供。


林益胜也强调,信赖性、稳定性、转换效能及保护机制是未来发展LED照明最需关注的环节,也是市场​​的决胜点,尤其是市场刚起步的时候,更需要注重品质与品牌,才有可能吸引消费者购买。目前在技术方面最主要的困难点就是在高电压的交流电部份,如何维持电流的稳定是开发的重点。


中盟光电提供LED照明系统整合的完整解决方案

中盟光电成立于2006年1月,为联华电子、中国钢铁及中国电器等数家大型企业所合资组成的先进LED照明系统公司,该公司以提供LED照明系统整合的完整解决方案为主要业务,藉由光、热、机、电、控的专业能力,研发出独特与优质的产品,实现客户于次世代光环境的LED照明应用。


中盟光电总经理蔡庆龙博士表示,由于LED的应用广泛,有取代目前各项光源的大势,而中盟的市场策略即是锁定LED照明,集中产品市场焦点,从光源元见、灯具、配件、系统、光演出等技术,期望建立LED照明的各项相关技术,并提供完整的解决方案。目前中盟在光、热、机、电、控等技术的研发投入相当多的资源,也经由客户、市场与竞争者间的互动,累积了各种产品的开发经验,可快速反应市场需求。


《图七 中盟光电司以提供LED照明系统整合的完整解决方案,藉由光、热、机、电、控的专业能力,研发出独特与优质的产品。图为中盟光电Spot light系列产品,PAR 30。》
《图七 中盟光电司以提供LED照明系统整合的完整解决方案,藉由光、热、机、电、控的专业能力,研发出独特与优质的产品。图为中盟光电Spot light系列产品,PAR 30。》

LED照明主要应用市场可区分为:建筑物演出照明、室内照明、户外照明及商业特殊照明等,不同市场具有不同的需求与技术层次,市场成长速度也有所不同。其中以建筑物演出照明的成长速度最快,室内照明最有潜力,但发展较慢。蔡庆龙表示,LED照明与传统照明不同,是整合性的产品,必须全面考虑各技术环节的协调与配合,才能达到高品质、高效能及新造型的照明产品。他指出,人对「光」的需求一直没有改变,但对光的品质要求却提高,尤其是环保和节能的观念更是必备条件之一。


蔡庆龙表示,现有的照明产品非常成熟,价格低廉且使用普遍,LED需有特殊条件才有可能全面取代(如性能、寿命、节能与环保等)。目前LED的照明光效已经可以媲美甚至超越传统光源,但产品价格仍是最大的障碍,需以整体的经济效率作考量。此外,随着LED光源成本的快速下降,第二阶段就是要建立消费者的信心度,透过法规与品牌,避免低劣的产品引起市场混乱。


工研院研发完成AC电源的LED照明产品

长期担任台湾科技产业研发先驱的工研院,在LED照明技术的研发与推广上也同样不遗余力,不但承接执行政府推动LED照明产业的科专计画外,本身也针对先进的LED照明产品进行技术研发。经过长期的努力,目前已有相当的成果发表,其中直接采用AC交流电源的LED照明产品更是引人注目。



《图八 工研院透过制程的方式将LED串联成矩阵的型态。》
《图八 工研院透过制程的方式将LED串联成矩阵的型态。》

工研院电子与光电研究所所长詹益仁表示,LED照明所采取的电流为DC电流,但一般照明的电源皆是AC电流,因此,若未来全面取代白炙灯泡时,每一颗LED灯泡上都必须使用一个AC转DC的转换器,这相当不合理,所以市场对于AC电流的LED需求非常的大。


因此在3年前,工研院便着手研发相关的技术,希望开发出能够直接使用AC电源的LED。并在一个偶然的机会下,工研院的工程师发现,透过制程的方式将LED串联成矩阵的型态,便可使LED能够承受110V至220V的AC电流。有别于过去将LED一颗颗封装在一起的作法,工研院的方式在成本与效能上都更具优势。


詹益仁表示,未来LED若全面取代白炙灯泡后,不可能在每一个灯泡上都使用转换器,不但成本提高,同时也造成转换效率下降的负影响。因此,AC电源的LED技术产生之后,对于导入照明应用具有相当的影响。目前工研院正积极的与业者进行接洽,希望能把这项技术推广到市场上,并且制作出一个台湾相当有代表性的产品。


《图九 工研院所研发的AC电流LED技术已有业者采用,并运用在一款桌上型的台灯上,预计将在2月底的时候进行量产。》
《图九 工研院所研发的AC电流LED技术已有业者采用,并运用在一款桌上型的台灯上,预计将在2月底的时候进行量产。》

目前工研院所研发的AC电流LED技术已有业者采用,并运用在一款桌上型的台灯上,预计将在2月底的时候进行量产。詹益仁透露,该座台灯从灯座、接头到灯泡都有工研院的专利在。


对于台湾的LED照明产业,工研院深具期待。詹益仁表示,他非常希望台湾能出现一间世界级的LED照明公司,但这个目标需要政府与民间共同努力才能达成。


政府的LED照明产业推动计画

根据市场的预测,至2010年之后,LED照明就会进入全面普及的成熟期。而为了抢占该市场,台湾政府也针对LED照明产业规划了一系列的产业计划,期望能整合上中下游产业结构,创造出另一个兆元产值的产业。


依照经济部能源局所提供的资料,目前政府的推动策略大致可分为以下几个方向:


1.开发高品质LED光源、标准化模组及品管测试设备


  • ●开发高效率光源,突破专利,以拓展市场应用及提高附加价值


  • ●开发品管与可靠度测试设备,确保产品品质


  • ●开发一般照明之标准化模组,缩短应用产品开发期程并降低成本


  • ●开发替换现有灯具之标准LED灯座,加速导入LED产品



2.推动LED照明光电产业化与建立国际级标准检测验证平台


  • ●推动LED照明光电产业化照明光电产业化,加速相关产业整合及发展


  • ●建立LED光源及相关应用产品之国际标准检测验证平台,加速产品开发及国际拓销



3.推动LED照明示范应用、修改法规以普及推广


  • ●研修相关法规/标准,导入LED节能产品


  • ●推动LED一般照明之示范应用,加速新产品市场认同



4.推动创意应用设计、协助国际拓销及提升国际知名度


  • ●推动国际性产品创意设计与创新应用技术开发,以提升附加价值


  • ●结合相关厂商共同参加国际性专业展览,建立高品质之MIT LED 产业形象,协助国际拓销



而在实际的推动计画上,则有照明光源技术开发、LED照明标准与品质、整车计画的LED车灯、LED照明技术与推广等科专计画的执行,预计在4年内将投入约20亿的经费来带动LED照明产业的成形。



《图十 台湾高亮度LED光源产值及成长趋势》
《图十 台湾高亮度LED光源产值及成长趋势》

至于具体的达成目标,则是预计在2010年时,能够研发出发光效率达120Lm/W,成本0.3/Lm、寿命3万小时的商品化产品;发展LED光源制程介面参数、光电测试与加速寿命量测系统,缩短研发时程3倍以上;完成室内及户外用标准光电模组开发,建构完整专利;开发室内照明用标准LED灯头,增进替换传统白炽灯泡及萤光灯的便利性;研拟LED光源、模组及产品标准与量测规范,建立验证中心,并通过国际LED产品验证实验室认证等。


目前多项的科专计画已交由工研院执行,也有部分的产品原型已经完成,其他后续的成果也将会陆续呈现。


结语

目前台湾LED产量已高居全球第一,约占全球市场的四成,但产值却仅仅排名第二,显见台湾在LED产业的发展策略上必须进行调整,尤其在导入LED照明的时候。未来LED业者与照明业者必须充分的结合,将彼此的专长和技术相互交流,才有可能摆脱国外的专利限制,产生新的市场利基,并扩大获利范围。在未来5年内,LED的照明应用将会进一步的扩大,迅速跨入汽车照明与室内外照明等领域。因此台湾若能及早掌握自身的发展关键,将有望成为世界供应LED照明产品的重镇,再增加一项世界第一的产业。


台湾照明公会曾经表示,LED照明的本意并不在于取代传统照明产业,而是相辅相成的策略联盟,台湾LED产业所累积的经验,是其他国家发展照明产业所缺乏的优势,因此台湾若能善用自己的优势,再加上政府与产业的共同推动,相信「台」光照大千的目标将不再遥不可期。


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