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J.S. Technology Co., Ltd.<br />
LED 照明現況與未來發展韙<br />
LED Lighting Now and Future<br />
Green Life , Smart Light<br />
政齊科技(股)公司<br />
報告人: 陳文河<br />
日期: Mar., 24, 2008
J.S. Technology Co., Ltd.<br />
個人簡介:<br />
• 89G清華化工所畢<br />
• 1991~1994 半導體經驗 – TSMC/ NDL (工程師)<br />
• 1994~2003 顯示器經驗 – Philips/ AUO (部門經理)<br />
• 2003~ LED經驗 – 政齊科技 (總經理)<br />
Green Life , Smart Light
J.S. Technology Co., Ltd.<br />
1. 何謂 何謂LED? 何謂<br />
Green Life , Smart Light<br />
2. 常用照明用語<br />
常用照明用語<br />
3. LED 之照明應用 之照明應用<br />
之照明應用<br />
內容韕大綱<br />
內容韕大綱<br />
4. LED 照明技術趨勢與重要課題<br />
照明技術趨勢與重要課題<br />
5. 結論 結論: 結論 未來發展關鍵<br />
未來發展關鍵
J.S. Technology Co., Ltd.<br />
LED (Light Emitting Diode)的發展韙<br />
1906 Henry J. Round利用SiC發表 “Electroluminescence” 開始進入LED時代<br />
↓ 50年<br />
1960s ˙1960 – RCA, IBM, GE & MIT 共同使LED商業化 (TI販賣/售價US$130)<br />
˙ 1964 IBM應用 GaAsP 於大型電腦之開關狀態顯示。<br />
˙ TI & HP 開始使用LED於電子計算機與電子錶之數字顯示。<br />
˙ AT&T 應用綠色LED於電話之按鍵與總機系統。<br />
1990s Nakamura 研發出 InGaN (藍、綠),並發展出白光LED,因發光效率提<br />
高與顏色多樣化,LED之應用開始普遍化;其中大量應用於交通號誌<br />
燈、大型顯示看板、與戶外指示燈等。<br />
2000s 開始進入高亮度LED之應用時代,發光效率更加提高(50lm/W)使應用更為廣泛<br />
,例如建築物照明、戶外裝飾照明、舞台照明、車輛照明等。<br />
2005~ 預計在重點投射、汽車照明、面板背光與全般照明,逐步擴展應用市場。<br />
Green Life , Smart Light
J.S. Technology Co., Ltd.<br />
LED 材料頔與發光顏色<br />
LED因其使用的材料不同,其內電子、電洞所佔的能<br />
階也有所不同,能階的高低差影響結合後光子的能量<br />
而產生不同波長的光,也就是不同顏色的光,如紅、<br />
橙光、黃、綠、藍或不可見光等.<br />
LED材料<br />
Green Life , Smart Light<br />
紅光 紅光 橙光 橙光 黃綠光 黃綠光 綠光 綠光 藍光<br />
藍光<br />
620nm 590nm 570nm 525nm 450nm<br />
GaAsl-xPx ○ ○ ○ ╳ ╳<br />
AlGaInP ○ ○ ○ ╳ ╳<br />
GaN ╳ ╳ ╳ ○ ○<br />
AlGaInN ○ ○ ○ ○ ○
J.S. Technology Co., Ltd.<br />
白光LED之製造方法<br />
Single chip 型型型型 :<br />
Green Life , Smart Light<br />
• Blue LED + Yellow螢光粉<br />
• Blue LED + Green螢光粉 + Red螢光粉<br />
• UV LED + RGB螢光粉<br />
2 chips 型型型型:<br />
Blue LED + Yellow LED<br />
3 chips 型型型型:<br />
Blue LED + Green LED + Red LED
光源體<br />
光度<br />
(cd)<br />
J.S. Technology Co., Ltd. Lighting Definition (1)<br />
光通量<br />
(Lm)<br />
被照體<br />
單位面積水壓≡輝度<br />
輝度<br />
(cd/m 2 )<br />
Green Life , Smart Light<br />
q<br />
照度(lux)<br />
1 m 2<br />
單位面積反彈水量≡亮度<br />
眼睛<br />
亮度<br />
(lm/cm 2 )<br />
• 光度 光度 (Luminous intensity, I)<br />
光源體光強度之定義<br />
單位:燭光 (cd)<br />
• 光通量 光通量 光通量 (Luminous flux, F)<br />
光源體單位時間內發出所有<br />
之光量<br />
單位: 流明 (Lm)<br />
• 照度 照度 (Illumination, E)<br />
被照物面呈現的光亮程度<br />
單位: 勒克斯 (lux)<br />
• 輝度 輝度 (Luminance, L)<br />
光源體或被照物在單位面積<br />
內呈現具方向性的光亮程度<br />
單位: 尼特 (cd/m2 ; nt)<br />
• 亮度 亮度 (Luminous exitance, M)<br />
光線經被照表面反射呈現的<br />
光亮程度<br />
單位: 郎伯 (lm/cm2 ; l )<br />
強水壓≡高光度<br />
低水壓≡低光度<br />
低水量≡低光通量<br />
高水量≡高光通量<br />
1 m 2<br />
單位面積水量≡照度
J.S. Technology Co., Ltd. Lighting Definition (2)<br />
• 演色指數 演色指數(Color 演色指數 Rendering Index, CRI)<br />
光源對被照物色彩表現能力,定義為光源照射<br />
有彩色物體時,其色彩與陰天晝光所見之色彩<br />
相同程度。<br />
( 0~100 之間,“100”為理想值)<br />
• 相對色溫 相對色溫(Correlated 相對色溫 Color Temperature, CCT)<br />
光源體點亮時之溫度,以黑體加熱至產生相同<br />
顏色之溫度定義之。<br />
單位: Kelvin ( oK)<br />
(白熾燈~2700 o K;日光~7500 o K)<br />
• 光輸出效率 光輸出效率(Efficacy)<br />
光輸出效率<br />
單位電能點亮光源體產生之流明數。<br />
單位: 流明/瓦 (Lm/W)<br />
(白熾燈~18Lm/W;螢光燈~75Lm/W)<br />
Green Life , Smart Light<br />
7500K螢光燈 →<br />
氙氣短弧燈 →<br />
5000K螢光燈 →<br />
CW螢光燈 →<br />
WW螢光燈 →<br />
高壓鈉燈 →<br />
oK<br />
20,000<br />
10,000<br />
9,000<br />
8,000<br />
7,000<br />
6,000<br />
5,000<br />
4,000<br />
3,000<br />
2,000<br />
1,000<br />
← 西北方藍天空<br />
← 晴天藍天空<br />
← 晴天日光<br />
← 午後日光<br />
← 水銀燈 MV<br />
← 100W白熾燈<br />
← 25W白熾燈<br />
← 燭光
光<br />
光<br />
輸<br />
輸<br />
出<br />
出<br />
(lm)<br />
J.S. Technology Co., Ltd.<br />
不同顏色之高亮度LED 應用場合<br />
10,000<br />
1,000<br />
100<br />
10<br />
0.1<br />
0.01<br />
0.001<br />
Green Life , Smart Light<br />
1<br />
交通號誌 交通號誌(2000年)<br />
交通號誌 交通號誌<br />
車輛 車輛(1990年)<br />
車輛<br />
戶外大型電視<br />
戶外大型電視(1990年)<br />
戶外大型電視<br />
戶外大型顯示板<br />
戶外大型顯示板(1980年)<br />
戶外大型顯示板<br />
指示器 指示器(1970年)<br />
指示器<br />
訊號 訊號 照明<br />
照明<br />
Red Yellow Green Blue White<br />
高光輸出照明用<br />
高光輸出照明用<br />
白光 白光LED 白光 白光 >100lm/ W<br />
(2010年)<br />
低/中光輸出照明<br />
中光輸出照明<br />
白光 白光LED 白光
J.S. Technology Co., Ltd.<br />
LED 之照明應用<br />
Green Life , Smart Light<br />
※ 目前應用領域<br />
目前應用領域:<br />
目前應用領域<br />
˙ 大樓室內與室外裝飾性照明<br />
大樓室內與室外裝飾性照明<br />
˙ 投射式重點照明<br />
投射式重點照明<br />
個人或可攜式照明<br />
˙ 個人或可攜式照明<br />
※ 未來應用 未來應用 (發展中 發展中 發展中) 發展中<br />
全般照明 – 辦公室 辦公室、路燈等<br />
辦公室 路燈等<br />
˙ 全般照明<br />
液晶顯示器大尺寸背光源<br />
液晶顯示器大尺寸背光源(可轉照明用<br />
液晶顯示器大尺寸背光源 可轉照明用 可轉照明用)<br />
可轉照明用<br />
˙ 液晶顯示器大尺寸背光源
J.S. Technology Co., Ltd. 建築物廣告照明<br />
Resource: Yanchers Website(2004/10)<br />
Green Life , Smart Light<br />
The Power of LED<br />
(White LED module,<br />
about 8,000unit)
J.S. Technology Co., Ltd. 景觀照明<br />
• 戶外地底燈<br />
• 戶外嵌燈<br />
• 足下燈<br />
• 水中嵌燈<br />
Green Life , Smart Light<br />
• 水中照明<br />
• 太陽光電燈<br />
• LED誘導燈<br />
• LED景觀照明系列
J.S. Technology Co., Ltd. 個鞄人化照明 – 檯燈<br />
Green Life , Smart Light<br />
Light of the Future 2004<br />
Lamina's BL-2000 LED<br />
Light Engine<br />
Simon & Schelle, Sundern<br />
(powerLED strips)
J.S. Technology Co., Ltd. 室內全般照明<br />
LED Room Lighting by OSRAM<br />
• 14,000 white, blue, blue-green, green,<br />
orange and red LEDs were integrated<br />
into a ceiling fixture.<br />
• Computer controlled color mixing to<br />
achieve a color temperature of 2500-<br />
3000K.<br />
• 600-700 lm/m 2<br />
Green Life , Smart Light
J.S. Technology Co., Ltd.<br />
HP與Philips合作研發中之道路LED照明,現<br />
場測試比較。(左排為高壓鈉燈HPS;右排<br />
為LED路燈; 提供平均 0.8 cd/m 2 之輝度)<br />
Green Life , Smart Light<br />
路燈照明<br />
HP與Philips LED路燈模組,取代現有<br />
之高壓鈉燈
J.S. Technology Co., Ltd.<br />
Green Life , Smart Light<br />
面板背光源 (平面光源)<br />
• Sony & Lumileds—” QUALIA” backlight.<br />
Resource: ASCII24 website;Sony Website(2004/10)
相對技術先進地區<br />
相對技術先進地區<br />
相對技術先進地區<br />
相對技術先進地區<br />
產品生命週期<br />
產品生命週期<br />
產品生命週期<br />
產品生命週期<br />
J.S. Technology Co., Ltd.<br />
LED照明產品市場發展韙預測<br />
市場銷售規模<br />
經營型態<br />
競爭利基<br />
LED<br />
交通<br />
號誌<br />
模仿期<br />
成長前期<br />
成長前期<br />
NBM<br />
價格頴<br />
Green Life , Smart Light<br />
LED<br />
LED 動態<br />
一般 裝飾<br />
LED<br />
照明<br />
重點<br />
照明<br />
改進<br />
成長期<br />
成長後期<br />
成長後期<br />
NBM<br />
價格頴<br />
品質<br />
規模<br />
成長期<br />
LED<br />
車燈 LED照明<br />
市場開始成長<br />
2009年<br />
成熟<br />
成熟<br />
前期<br />
前期<br />
OEM<br />
品質<br />
價格頴<br />
產能<br />
成熟期<br />
LED照明<br />
市場成熟點<br />
2020年<br />
成熟後期<br />
成熟後期<br />
衰退前期<br />
衰退前期<br />
OEM/ODM<br />
產品功能<br />
產能<br />
價格頴<br />
衰退前期<br />
衰退前期<br />
-<br />
-<br />
衰退期<br />
時間軸<br />
時間軸
J.S. Technology Co., Ltd.<br />
LED照明技術趨勢與重要課題<br />
※ 產生高品質白光 產生高品質白光 – 可接受之色溫與演色性。<br />
※ 提高 提高LED 提高 lamp 之光輸出效率 之光輸出效率 – 從磊晶材料、晶粒切割、<br />
Green Life , Smart Light<br />
封裝結構、光學設計等著手。<br />
※ LED lamp 之散熱設計 之散熱設計 – 結合封裝、模組設計、燈具應用<br />
加強熱傳能力,以提高光效與壽命。<br />
※ LED 光特性之最佳利用 光特性之最佳利用 – 有效利用LED之光指向性、動態<br />
變化能力、輕薄短小與長壽命之特點。
LED<br />
Lighting<br />
Equipment<br />
LED Module<br />
LED Package<br />
LED Chip<br />
J.S. Technology Co., Ltd.<br />
Level 0<br />
Epi/Chip Epi/Chip<br />
Fabrication<br />
Green Life , Smart Light<br />
Level 3<br />
Fixtures + Illumination<br />
Assembly<br />
Level 2<br />
Thermal +Power<br />
Modulization<br />
Level 1<br />
Chip + Optical<br />
Package<br />
Lighting Environment<br />
LED 照明之上下游關係<br />
Abroad: Matsushita, Philips, Osram,<br />
VLM, Tridonics, etc.<br />
•Taiwan: OPTO Tech, TYNTEK, UEC,<br />
FOREPI, EPIStar, Huga, etc.<br />
•Abroad: Nichia, Toyoda-Gosei, Cree,<br />
LG, etc.
Single<br />
Lamp<br />
J.S. Technology Co., Ltd.<br />
HB LED的封裝演進<br />
Power<br />
Lamp<br />
~0.1 W<br />
Green Life , Smart Light<br />
~1 W<br />
Module<br />
~5 W
J.S. Technology Co., Ltd.<br />
特顠殊頻封裝之LED 提升性能<br />
Source: Ongoing test data from the RPI Lighting Research Center -Troy, NY<br />
Green Life , Smart Light
J.S. Technology Co., Ltd.<br />
Green Life , Smart Light
J.S. Technology Co., Ltd.<br />
白熾燈與LED發光效頒率比較<br />
Green Life , Smart Light
J.S. Technology Co., Ltd.<br />
燈具效頒率之比較<br />
Green Life , Smart Light
光源效率<br />
光源效率<br />
(lm/w)<br />
電源效率<br />
電源效率<br />
(%)<br />
系統應用<br />
系統應用<br />
效率 效率<br />
效率<br />
(lm/w)<br />
J.S. Technology Co., Ltd.<br />
LED照明的技術里程<br />
照明替代<br />
照明替代<br />
配光效率<br />
配光效率<br />
(%)<br />
傳統光源<br />
Green Life , Smart Light<br />
2003 2004 2005 2006 2008 2010<br />
白色LED元件 20 30 40 50 60 120<br />
變壓器/安定器<br />
Power Supply 85 % 85 % 88 % 90 % 92 % 95 %<br />
燈具<br />
Halogen<br />
Incandescent<br />
Magnetic<br />
CFL Bulb<br />
Electronic<br />
CFL Bulb<br />
CFL<br />
(PL,D-type)<br />
Linear<br />
Fluorescent HID Lamp<br />
18 40 40 50 65 90<br />
70 % 65 % 80% 65 % 70 % 75 %<br />
60 % 60 % 60 % 70 % 65 % 80 %<br />
LED燈板 80 % 85 % 85 % 85 % 85 % 85 %<br />
傳統照明 7.56 15.6 19.2 22.8 29.6 54<br />
LED照明 13.6 21.7 30 38.3 47 97<br />
備註: 1. 效率以平均值計算<br />
2. 系統效率(lm/w) =光源效率(lm/w)× 電源效率(%)×配光效率 (%)
J.S. Technology Co., Ltd.<br />
結論(1) - LED照明應用關鍵點<br />
• 高亮度 Power LED 的應用與特性掌握。<br />
• 壽命與光衰之特性<br />
• 白光LED支色溫與演色性<br />
• 熱處理與散熱結構設計<br />
• 電源供應器之設計與使用<br />
• 整體照明系統之規劃與設計<br />
• 產品價格分析與考量<br />
Green Life , Smart Light
J.S. Technology Co., Ltd.<br />
結論(2) - LED照明環環相扣<br />
Green Life , Smart Light
J.S. Technology Co., Ltd.<br />
Green Life , Smart Light<br />
Q & A<br />
E-Mail: robert.js@js-tec.com.tw<br />
TEL: 03-5399500<br />
FAX: 03-5308800
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