LED产业高质量发展分析:紫外LED跃升明日之星

  LED产业也将迎来“万紫千红”的春天。(1)UV-CLED预计将从2017~2018年进入爆发成长期,全球整体杀菌市场产值达到5000亿美元。(2)红外线LED应用于安全监控的市场规模2017年将可增长至3000万~4000万美元。

  目前业界发展LED光源主要集中于可见光部分,包括背光、照明等,然而受价格战影响,强调标准化规格的照明产品价格持续大幅度地下跌,导致LED产业面临严峻冲击。

  随着可见光LED慢慢的变成了红海市场,紫外光(UV LED)、红外线(IR LED)等不可见光的应用领域正陆续开展中,由于具有技术进入门槛,不少应用于工业或客制化产品,将可望免于低单价的价格竞争。

  以UV-A和UV-C波段的市场潜力**大,若从LED组件的制作技术来看,越短波长则越难做,相较于目前蓝光LED晶粒的竞争同业众多,UVLED的结晶制作困难,技术门槛困难10倍以上,尤其是短波段的厂商相对很少,不是透过砸钱或挖角就能解决的。

  除了晶粒制造不容易,封装技术也不好做,因为UVLED对于封装材料的破坏度比蓝光LED更大,尤其是短波对材料吸收越大,也容易破坏材料,故封装端也需要发展技术配合。

  先以UV-A LED产品来看,UV-A与现在LED照明较为类似,主要是为了取代现有的UV产品,包括省电、寿命长等特性是推动取代的成长动能,目前UV-A LED主要使用在在工业产品,如印刷固化、取代曝光制程产品等。

  从UVLED的成本差异来看,由于工业产品在电源设计需要数千瓦~上万瓦的功率,且必须长时间使用,UV-ALED将可大幅度降低耗能,且LED具有开关快速的特性,有助于省下电力消耗。

  此外,传统UV灯管的温度高及产生臭氧问题,故工厂必须要另外安装空调系统以抽掉臭氧,因此当UV-ALED应用至固化或曝光制造时,不只是省下灯管的电力成本,还有整体环境及冷气等费用。

  不过LED光源属于单波长、直向性的特性,而传统UV灯管则是多波长,这也提高了UV-A LED切入市场的门槛。当UV-A LED要取代灯管时,由于原本的印刷油墨是依照多波长去设计调配的,故单波长必须先进行混光,而光强、照射距离、均匀性等都需要做整体考虑,照射的准确性也要很高,发光角度要很小,仅约1~6度的平行光。

  因此UV-A LED与LED照明设计是截然不同的,不仅考验封装厂的能力,同时UV-ALED也必须要做成一个系统产品,依照不一样的客户需求进行设计。

  UV-C LED则比较偏向医疗洁净产业,如前所述,UV-C LED的困难度**高,只有少数日本或美国厂商具有有关技术,且都是原本专攻洁净领域的化工大厂。

  根据市场估计,全球整体杀菌市场产值达到5000亿美元,由于UV-C的原理是利用吸收波段将细菌的DNA链打断,使细菌不会再繁衍生殖达到杀菌功能。这原本是应用在工业废水净化处理,尽管UV-C LED的转换效率仍然很低,仅约1~2%,相较于灯管的10~20%,但UV灯管却没办法做到手持式产品。

  因此UV-C LED并非是取代灯管的节能功能,而是大幅度提高使用的方便性,并创造新的应用商机。未来UV-C LED可应用在医疗杀菌、医疗分析仪器、表面杀菌、手机、水**、冰箱等,重点不在于取代旧有产品,而是针对使用方便性进行设计开发。

  近期相关市调机构预估,UVLED市场规模(晶粒加封装)将可望从2014年9000万美元扩大至2019年的6亿美元,其中,UV-A LED受到近年来价格下滑影响,成长速度较快,2014~2016年市场需求开始明显起飞,且应用面在于工业使用等级,价格波动性较低,UV-C LED预计将从2017~2018年进入爆发成长期。

  红外线LED的技术应用已有发展一段时间,其波长大约落在700~1200nm,但近年来才开始转移到大功率红外线的应用,主要市场应用于安防或监控领域,近来Windows10开始支持虹膜辨识功能后,也带动相关应用发展。

  目前安防市场的主流产品多半落在850~940nm,红外波长若是越长,对人体眼睛越看不见,因此目前短波红外线产品分别导入如夜视监视、生物辨识等部分,以避免对人眼造成困扰,由于不同波长适合的产品领域也不同,主要看产品设计者如何应用。

  根据市场估计,2014年红外线LED应用于安全监控的市场规模9400万美元,2015年将可上看1200万美元,预计到了2017年将可增长至3000万~4000万美元,因此未来几年安防市场将是成长性很高的领域,只要搭上摄影机都需要夜视功能,近年来大陆市场发展尤其积极。

  以全球大厂海康威视为例,2013年合并营收约16亿美元,2014年提升至27亿美元,2015年营收可上看40亿美元,几乎每年以50%的幅度成长,反映出安防市场的需求很高。

  红外线过去已有应用在虹膜辨识,但随着因特网、物联网蒸蒸日上,大家对辨识安全的风险也格外重视,尤其是虹膜辨识比起指纹辨识更为安全,虹膜辨识设计约有200多个侦测点要判读,指纹辨识的侦测仅约40~50个点,因此虹膜辨识的模仿比率非常低。

  此外,2015年微软Windows10系统支持后,近期陆续有相机模块厂或品牌业者跃跃欲试,特别使用波长以810nm为主,估计NB厂导入设计的脚步可能较快,主要是NB应用对于产品厚度容忍度较高,但预计未来无论是平板或手机都可能会导入。

  由于红外线LED制造需要用四元晶粒机台设备,目前产业竞争者较少,台LED晶粒厂厂以晶电、光鋐为主,大陆市场以三安光电为少数具备生产能力的公司。不同于LED照明需要采用二次光学的套件以达到产品需要的光型,红外线应用的安控产品则倾向于直接以LED组件做出光型,要如何以大功率产品做出小角度仍具有困难,近期虽然陆续有其他LED厂商想切入,但仍有一定技术瓶颈存在。

  值得注意的是,过去业界跳进来做LED照明时,大家都抢着做标准化产品,然而不可见光产品却是走向工业化或客制化等特殊应用。以UV LED为例,若LED业者仍然将UV LED产品当作原本的LED照明来卖,那无疑将走错方向,即使价格实惠公道3成,客户也不见得买单,因为UV LED必须搭配整体系统端来进行设计,甚至UV-C LED未来势必要走向垂直整合的路线,从组件一路做到应用端。

  由于红外线或紫外光LED的应用市场在工业化或客制化产品,虽然整体市场规模不如照明庞大,但是,受到技术及营运门槛较高,看好未来将可望为LED产业带来新的成长契机。

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