在壽命長、體積小和低耗能的優勢下,LED已成為下世代最被看好之照明光源主力,為推動LED產業發展,經濟部技術處從政策面鼓勵產業投入,從研發聯盟的籌組,到業界科專的支援,期望集結眾多廠商的力量,推動LED產業供應鏈之形成,以在未來LED市場佔有先機。
早在1960年代末期,美國RCA公司首先以氮化鎵研發出LED,但長達10年都無法提升發光效能及持久性,直到日本日亞化學工業株式會社(Nichia),利用RCA公司的技術,加上磊晶技術,使得LED在1990年代的後半期,終於取代白熾燈泡,並運用在交通號誌上,節能超過80%以上。
啟動台灣LED產業之路
台灣LED產業的發展,從1972年德州儀器(TI)在台灣設立第一條LED封裝線開始,正式啟動台灣LED產業之路,歷經20多年的發展,台灣才建立完整的上中下游LED生產供應鏈。台灣LED產業發展早期由LED下游的封裝,逐步發展至上游的磊晶片與晶粒製作,從低輝度的LED指示應用,逐步發展至高亮度的LED照明應用,目前產業更已進入整併階段,從2002年開始,上游的LED磊晶廠商就藉由整併擴充產能,以降低生產成本,其中晶元光電在合併國聯、元砷、連勇等公司後,高坐國內LED磊晶龍頭寶座,自2005年起,台灣LED應用業者也藉由產業鏈垂直整合,佈局LED應用市場,其中,奇美結合上游璨圓、兆晶,投資中游奇力布局LED背光模組,而鴻海亦整合旗下沛鑫、世界先進切入LED路燈市場,未來台灣LED產業在應用端的興起之下,將有更蓬勃的發展。
據工研院IEK研究資料顯示,2006年全球LED產值為6808萬美元,台灣的產值達5億5090萬台幣,佔全球產值24.5%,略低於日本,位居全球第二位;但就產量而言,台灣確實已達全球第一位,主要原因在於台灣LED的發光效率仍落後日本,但近兩年國內LED發光效率逐漸提高,2006年已達到1400~1500mcd,未來台灣於全球市佔率,可望逐年提升。
專利亦是台灣LED產業面臨的挑戰之一,由於日本日亞化學(Nichia)為目前高亮度白光LED的領導者,市佔率高達70%以上,其擁有多項LED關鍵技術的專利,並傾向以量制價,用專利訴訟策略防禦控制LED市場,因此台灣LED中上游廠商多受其牽制,難以伸展。此外,LED上游原材料受限於競爭對手,關鍵設備與製程的開發能力不足,且缺乏產品開發的主導性,這些因素都是台灣LED產業極需突破之處。
關鍵技術突破 提升光源亮度
科技專案在LED技術的整體規劃,現階段科專計畫的重點在於關鍵技術的開發,以提升發光效率及突破專利障礙。目前白光LED在照明領域的應用,可達80流明/瓦的技術水準,預計2010年將突破100流明/瓦。除工研院等法人機構在LED研發技術上的耕耘外,學界在LED技術提升也扮演重要角色,如中央、清華、中正、台大、中興等大學,皆投入各項研究,以提高白光LED亮度,並解決散熱問題。
而在LED產業推動上,則期望在短期內達到績效,著重於降低成本與提高價值,並以研發聯盟方式,促成上中下游產業的結合。因此,經濟部技術處在92年起,積極推動研發聯盟,首先由璨圓光電等10家上中下游LED廠商組成研發聯盟,共同進行「白光照明光源開發技術業界科專計畫」,歷經2年多的努力,在94年11月中旬發表成果,共同開發完成數十項LED前瞻及關鍵型應用技術產品,其中專利申請案件高達114件,並讓台灣的白光LED、RGB全彩光源及UV LED 達到國際水準。
標準制定 創造附加價值
LED標準制定與測試規範是十分重要的課題。由於LED照明應用產品眾多,光、電、熱特性及壽命與傳統光源差異甚大,傳統照明光源與燈具之量測技術與規範,無法完整應用於現有LED照明產品的特性量測上,需推動量測標準規範,使各種不同形式的LED光源產品有正確性、可信賴性及一致性之評估標準,因此由台灣最大照明光源與燈具廠的中國電器公司主導,集結台灣LED上中下游廠商,成立「LED照明標準及品質研發聯盟」執行經濟部技術處業界科專計畫,推動LED晶粒、元件模組、光源系統、應用產品的量測標準與品質改善驗證方案,作為業界規範參考與政府制定相關政策的支援。目前經濟部標準檢驗局已與廠商進行分組會議,針對細部的檢驗標準作規範,預計兩年內,戶外LED照明標準就能底定。
為了提高產品附加價值,開創新興光電產業,97年經濟部技術處也推動「白光LED政策性項目」,結合異業的領域知識,開發LED創新設計與應用服務,先期以推動資訊應用、汽車光電等新興產業應用為主,在逐步提升照明亮度後,切入生醫照明、農漁牧養殖照明等領域,以衍生加值應用,促成LED應用系統廠商的成立,創造台灣LED產業的附加價值。
目前LED在壽命上領先鹵素燈及螢光燈,但在發光效率及經濟效率卻遠低於螢光燈,故政府為促使LED照明產業蓬勃發展,將協助產業研發高自主性、高效率、高功率之低成本LED產品。短期目標,將在LED產業蓬勃發展之初,透過擬定加速計畫,推動LED照明示範應用,全方位拓展LED創新應用及市場,協助國內LED照明產業鏈快速整合,轉型為高附加價值利基產業。長期目標,將以專利佈局為出發點,研發LED自主性創新光源技術,並藉由台灣於全球LED產業市場優勢,進入國際標準組織,推動國際標準與檢測平台,以開拓LED產業之新局。
點亮LED美好未來
LED的應用與市場發展,是未來產業發展關鍵的一環。目前LED主要應用於背光源、大型戶外看板、車內用照明與車尾燈產品,在室內照明以重點式照明為主,室外照明則以景觀設計、大樓外部設計、橋樑等為多。未來在省能、環保趨勢下,期望能以LED全面取代白熾燈,其中LED價格在市場普及率將是決定性因素。
在室外照明方面,路燈是切入的關鍵點。由於室外照明主要應用於公共照明,政府機關為主要經費來源,若能驅動政府力量,將路燈全面改裝LED,除了收節能之效外,對台灣LED產業的市場規模、降低價格、提升國際競爭力,將有很大助益。因此,經濟部技術處期望透過LED標準的制定,穩定LED產品品質,預計民國97年和能源局、工業局合作,共同推動LED路燈示範點應用,透過政府支援,開拓產業商機。
而在室內照明部分,儘管市場潛能遠大於室外,但由於室內照明涉及一般家庭使用者,在價格與成本的考量下,能否被消費者接受,還需時間觀察。LED在室內照明應用上,不僅只作為照明,還可與室內裝潢及藝術做結合,加入設計元素,透過美學與藝術的加持,可提升LED的附加價值,創造LED更多元的應用。
結語
LED產業在台灣已發展多年,近年產值更是年年創新高,深具兆元產業潛力,但綜觀目前LED產業發展,未能擺脫台灣多數產業以低價量大的策略競爭,期望透過政府整體資源的規劃,整合產學研的研發能量,共同突破產業瓶頸,加速產業往高附加價值發展,點亮台灣LED產業美好未來。
---作者林青海為經濟部技術處科長;蘇衍如任職於資策會技轉與業務拓展中心---