受2011年3月11日東日本地震和海嘯的影響，日本的關東地區(qū)和東北地區(qū)出現(xiàn)了嚴重的電力不足。為代替停運的核電站發(fā)電，對新發(fā)電設備的需求日益高漲，同時，控制電力消費也成了緊迫課題。
其中，作為具有速效性的舉措而備受關注的是照明的“LED化”。照明占日本整體用電量的約2成。LED化是指通過采用能源效率較高的LED照明降低這一用電比例。
LED化的活躍動向還表現(xiàn)在數(shù)字上。例如，GfK Marketing Services Japan發(fā)布的資料顯示，2011年3月中旬以后，日本國內的led燈泡銷量迅速增加。2011年4月的第二周，LED燈泡在所有燈泡中所占的比例按數(shù)量計算為27.1％，按金額計算為67.0％，均創(chuàng)下了歷史最高記錄。尤其是在出現(xiàn)電力不足的關東甲信越地區(qū)，本周的銷量比上年增加了182.1％，大幅高于全國平均增長的120.4％。
各企業(yè)也在積極導入LED照明。例如，Seven-Eleven Japan計劃從2011年5月開始，陸續(xù)將該公司主要位于東京電力管轄范圍內的約5000家便利店店鋪的店內照明器具和店面招牌更換為LED。
“銷量達到上年的3～4倍”
照明的LED化并不是從現(xiàn)在才開始的。導入LED照明的不僅有日本，世界各地都在行動。這是因為，LED照明器具配備的白色LED的壽命為4萬多小時，約為熒光燈的4倍，更換頻率較低，而且還具有耗電量只有熒光燈的10～40％等優(yōu)點。
尤其是在日本，為了應對2010年4月實施的《修正節(jié)能法》，導入LED照明的企業(yè)不斷增加。LED廠商的照明用途白色LED的供貨量大幅增加，“2010年的供貨量達到了上年的3～4倍”（西鐵城電子）?！⊥苿訉崿F(xiàn)LED化的，是白色LED價格的降低。此前，白色LED的價格一直比白熾燈泡和熒光燈等已有光源要高。單位光通量的單價（亮度的單價）在只有路燈等部分照明使用白色LED的2005年為10日元/lm左右。這遠遠高于白熾燈泡的0.1～0.2日元/lm和熒光燈的0.3～0.6日元/lm的價位。不過，白色LED的亮度單價在以年均30％以上的速度下降，進入2011年后，業(yè)界平均降到了約0.7日元/lm。面向大客戶的價格為0.4～0.5日元/lm，已經逼近熒光燈（圖1）。
圖1：史上最便宜的光源近在眼前
截至2011年5月，白色LED的亮度單價平均約為0.7日元/lm（優(yōu)先發(fā)光效率的品種）。亮度單價正以年均30％左右的速度降低，如果一直保持這一速度，到2015年將低于0. 2日元/lm。
由于降低照明器具中的光源成本下降，目前已經是“LED照明價格不再高”的狀況。導入LED照明的門檻——初期投資的大幅降低也是LED照明因東日本大地震進一步受到關注的理由。
實現(xiàn)與白熾燈泡相當?shù)膯蝺r
白色LED的單價今后一段時間內還會繼續(xù)降低。很多LED廠商認為，LED的價格將以年均30％或更高的速度下降。如果一直保持這一速度，那么到2015年將低于0.2日元/lm，降到與白熾燈泡相同的水平注1）。
注1：即使白色LED和白熾燈泡的亮度單價相同，照明器具的部材成本也不盡相同。因為，若想利用交流電源驅動白色LED，需要AC-DC轉換電路和散熱部件等。目前，白色led芯片占LED燈泡制造成本的約40％。
不過，提高白色LED的發(fā)光效率也需要數(shù)年的時間（圖2）。目前的發(fā)光效率方面，照明用途高端品種的產品目錄值為130～140lm/W，在實際使用條件下為110～120lm/W，安裝到照明器具上的綜合效率為100lm/W左右注2）。估計目錄值達到200lm/W的白色LED將于2012～2013年面世。在實際使用條件下達到200lm/W的產品，“在未來5年內可能實現(xiàn)產品化”（某海外LED廠商）。
注2：發(fā)光效率因白色LED的點燈狀況而異。目錄值的發(fā)光效率一般是指，輸入功率為1W的產品在以脈沖狀流過350mA電流時的數(shù)值。發(fā)光部的溫度（接合溫度）基本為室溫（25℃）。實際用于照明器具時，接合溫度上升至85～100℃，發(fā)光效率也會較目錄值下降10～15％。另外，照明器具整體還存在電源電路和光學部件的損失等。因此，綜合效率會比白色LED的目錄值降低20～30％。
圖2：達到200lm/W（點擊圖表放大）
白色LED自1996年面世以來，發(fā)光效率一直在不斷提高（a）。在率先開發(fā)技術的LED廠商中，有公司計劃盡快在2012～2013年上市200lm/W的產品。（圖（a）由本站根據美國Department of Energy（DOE）的資料制作，（b）由本站根據科銳在展會上的參展資料制作）
也就是說，將實現(xiàn)兼顧最低價格和最高效率的光源，價格與白熾燈泡相當，而效率將超過此前最高的高壓鈉燈。任何設備、任何地點均可使用led照明的時代即將到來。
白色LED的低價格化和高效率化趨勢推動了不斷高漲的LED需求。目前，拉動LED市場的是用于液晶電視的背照燈光源。雖然用于背照燈和用于照明的白色LED的形狀及輸入功率不同，但收納在封裝內的藍色led芯片的生產工藝大致相同。提高背照燈用白色LED生產效率的手段，基本可以直接用于照明領域。
這一趨勢今后將持續(xù)2～3年，之后，用于照明器具的白色LED將取代背照燈光源推動市場增長，預計市場會繼續(xù)進一步擴大（圖3）。
圖3：用于主要應用的led芯片的需求每年將超過1000億個（點擊圖表放大）
本圖表示了用于各種液晶面板、照明器具及車載設備等的LED芯片的需求動向。預計2015年總數(shù)將超過1000億個。用于照明器具和車載設備等的其他用途的增長率較高。（圖由本站根據iSuppli Japan的調查數(shù)據制作）
利用傳感器和IT技術實現(xiàn)智能照明
實現(xiàn)價格低且效率高的白色LED，將為此前未涉足照明業(yè)務的企業(yè)培育出進軍照明業(yè)務的環(huán)境（圖4）。
將配備白色LED的產品及相關服務作為一項業(yè)務經營的企業(yè)不斷增加。新涉足企業(yè)涉及各行各業(yè)，包括建筑商、IT商社及企業(yè)、辦公家具廠商等。這些企業(yè)通過將采用白色LED的照明產品與傳感器和通信技術等聯(lián)動，來實現(xiàn)點燈、滅燈以及調光控制等。
目前除照明器具廠商外，建筑商和IT企業(yè)也紛紛把開發(fā)削減溫室氣體的節(jié)能設備和系統(tǒng)作為一項新業(yè)務。在這些設備和系統(tǒng)中，占電力消費量約2成的照明用途方面，通過將人感傳感器和照度傳感器等傳感器類元件與IT技術的聯(lián)動來控制亮度，從而實現(xiàn)節(jié)能。
白色LED“能以毫秒和微秒進行控制。與IT技術的整合性較高”（LED照明推進協(xié)會）。另外，亮度隨著輸入電流而產生的變化也比較大。該特點通過與傳感器聯(lián)動和細微調光等發(fā)揮作用。
通過與IT技術聯(lián)動，還可進一步實現(xiàn)照明的高功能化。通過LAN控制照明的舉措在IT類企業(yè)和研究機構也開始盛行起來。利用IPv6網絡向LED照明器具和光源白色LED分別分配IP地址、細微控制照明的研究開發(fā)也在不斷推進。通過以低價格購買核心部件——白色LED，采用上述特點的系統(tǒng)降低了實用化的門檻。
另外，對于光源的消費者來說，可以更加便利地購買道采用面光源的薄型照明有機EL面板也是一個好消息。各公司紛紛計劃2011年上市這種面板（表1）。預計2014年效率超過熒光燈、僅次于白色LED的有機EL照明可實現(xiàn)實用化，屆時有機EL照明和白色LED可各顯神通。
（點擊圖表放大） 對于白色LED用戶而言，“玫瑰色”時代即將到來，但另一方面，LED廠商則處于一種微妙的立場。因為，這既是擴大業(yè)務的機會，同時也將使各廠商面臨比以往更嚴峻的競爭。 各LED廠商已經紛紛開始采取對策增強產能。LED廠商的生存之爭已然拉開帷幕。 例如，在LED廠商中市場份額位居首位的日亞化學工業(yè)將擴充白色LED的基礎材料——GaN系半導體led芯片的生產線，2012年生產能力將增強至2009年4倍的年產500億個（圖5（a））。韓國首爾半導體（Seoul Semiconductor）“2010年初的產能為月產10億個，如果新設生產線順利啟動，則2011年內將增至月產22.5億個的規(guī)?！保ㄈ毡臼谞柊雽w）。生產能力倍增的德國歐司朗光電半導體（OSRAM Opto Semiconductors）“如果今后5年內生產規(guī)模不擴大一位數(shù)，就無法保持價格競爭力”（日本歐司朗），因此必須進一步增強產能。 圖5：增強led芯片的生產能力（點擊圖表放大） 由于LED芯片需求旺盛，LED廠商將迅速增強生產能力。例如，日亞化學工業(yè)計劃2012年將生產能力增至年產500億個（按300μm見方的LED芯片換算）的規(guī)模（a）。從不同地區(qū)來看，年產能增長最顯著的是中國。（圖（b）由iSuppli Japan提供） 迅速增強產能的，還有中國的新興企業(yè)。中國廠商加速增強了藍色LED芯片的主要制造裝置——用于形成GaN系半導體層的MOCVD裝置的產能。據iSuppli Japan估算，2012年中國廠商的生產能力將占世界整體的40％（圖5（b））。 同時提高性能 在可能會陷入過度競爭的情況下，LED廠商為了抓住市場擴大這一商機，將加快高效增加產量和改進業(yè)務體制的速度（圖6）。 圖6：LED廠商生存下去的關鍵（點擊圖表放大） 在價格不斷下降的情況下，面臨生存危機的LED廠商積極采取了行動。生存下去的關鍵大致有兩點。一是通過擴大產量降低生產成本。另一個是，改變業(yè)務范圍、銷路以及產品開發(fā)等業(yè)務體制。 前者在擴張生產線、推進晶圓大口徑化的同時，還必須提高生產線的效率。例如，為了通過小型led芯片獲得相同的亮度，需要增加從一個晶圓上獲得的芯片數(shù)量，另外需要提高目前為60％左右的成品率等。與此同時，還必須改進色調和均勻性等白色LED存在的課題。 注3：在用于電池驅動產品的光源中，按需開發(fā)的白色LED更好用。例如，豐田合成與大型產品廠商共同研究，通過將正向電壓降至3V以下等，已經在業(yè)務上取得成功。 擴大業(yè)務范圍是指廣泛涉足led照明的供應鏈，以確保利益。發(fā)揮充分了解白色LED使用經驗的LED廠商的優(yōu)點，開發(fā)可直接安裝在LED照明器具上使用的光源模塊或者LED照明器具（圖7）。 圖7：擴大業(yè)務范圍（點擊圖表放大） LED廠商不但想擴大生產能力，還在供應鏈的下游擴大了業(yè)務范圍。照明相關LED市場的擴大已是必然，各廠商計劃以此增加銷售額和利潤。 LED廠商LED直接生產照明器具，存在與其客戶——模塊廠商和照明器具廠商競爭的危險性。不過，“LED照明器具的業(yè)務領域廣泛，我們會盡量推出不與客戶產生沖突的產品”（美國安華高科技），“由于可縮短LED照明器具的開發(fā)期間，照明器具廠商反而表示了友好的態(tài)度”（將業(yè)務范圍擴大至LED模塊的西鐵城電子）。 西鐵城電子上市的模塊特點是，不使用AC-DC轉換電路，可直接利用交流電力點亮白色LED（圖8）。對照明器具廠商而言，好處是可省去設計電源電路等。 圖8：可利用交流電力直接驅動的白色LED模塊（點擊圖表放大） 西鐵城電子的白色LED模塊不使用AC-DC轉換電路。雖然此前也可不使用轉換電路直接用交流電力點燈，但由于非點燈時間（滅燈時間）占整體的50％，因此被指存在“閃爍”問題。西鐵城電子通過改進電路將其減至25％。 iSuppli Japan指出，通過合作等進一步擴大業(yè)務范圍，確保生產的led芯片全部售出的銷售渠道至關重要。原因是，考慮到中國的新興LED廠商今后將增加低價位芯片的供貨，現(xiàn)行LED廠商生產的LED芯片可能會出現(xiàn)過剩。
日亞計劃2012年年產500億個
圖4：LED相關企業(yè)的類型增加（點擊圖表放大）
不過，也有很多觀點指出，LED廠商增強設備的速度過快。因為，從需求整體來看，LED廠商擁有的MOCVD裝置數(shù)量，“即使是在目前也出現(xiàn)了剩余”（豐田合成）?！绊n國三星LED當初新下單150臺MOCVD裝置，但最近半年來好像取消了很大一部分”（DisplaySearch），供給過剩風險已經成為現(xiàn)實。
改進業(yè)務體制的重點大致有三方面：擴大業(yè)務范圍、確保銷路、按需開發(fā)注3。
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