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台灣LED照明產業的發展關鍵與現況報導
 

【作者: 籃貫銘】   2008年02月29日 星期五

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靠著優異的品質與價格優勢,「台灣製造」的品牌在過去一、二十年間響譽國際,成為世界著名的製造出口國之一,而其中電腦與半導體產業更是領先全球,為世界生產的重鎮,並贏得了「電腦王國」與「矽島」的美名;「燈飾王國」則是台灣另一個響譽世界的金字招牌,品質和產量與半導體產業同樣處於全球領先的地位。而LED照明為結合半導體與照明技術的新興產業,台灣在擁有絕佳的先天優勢下,能否順利整合既有的產業鏈,快速導入LED照明系統的生產,則成為台灣發展LED照明產業的關鍵點。


為了深入了解目前台灣LED照明產業的發展現況及所遭遇的困難,本文特別專訪了從事LED照明的產官學專家及業者,根據其親身的經驗與專業看法,來剖析台灣LED照明產業的發展前景與困難點。以下為本文內容。


台灣LED照明產業現況

晶粒與磊晶居世界之冠 產業呈現大者恆大

台灣很早就開始發展LED產業,最初以從事封裝為主。起步的時間可追朔至1972年時,德州儀器在台灣建立第1條的LED封裝線開始,之後光寶電子接替德州儀器建立LED封裝生產線,為台灣最早的LED公司。台灣的LED產業初期是以下游的代工封裝業務為主,之後再發展至上游的磊晶片與晶粒。而隨著LED在顯示與照明的需求遽增,台灣LED中上游的晶粒與磊晶片廠商近年來不斷積極擴廠,目前台灣LED產量已高居全球第一,佔全球四成,其中主用於照明應用上的藍光與高亮度晶粒部分,同樣也位居全球產量之首。



《圖一  2007年第四季台灣LED封裝廠銷售營收市場分配表》
《圖一  2007年第四季台灣LED封裝廠銷售營收市場分配表》

根據LEDinside最新的統計資料顯示,2007年Q4台灣LED廠商營收總額達到181.3億元,相較去年Q3成長2.4%。而在LED封裝上,Q4營收約106.4億,QoQ(季營收成長比較)成長6.5%;至於LED晶粒上,總營收額為74.8億元,QoQ下滑2.9%。而在LED廠商營收排名上,封裝廠的部份,光寶與億光營收分別為29.8億元與28.4億元,分佔營收總和的28%與26.7%,兩者合計超過LED封裝廠營收總和的五成以上;而LED晶粒廠的部分,晶電Q4營收為29億元,佔LED晶粒營收總和38.8%。故目前台灣LED產業的發展已呈現大者恆大的現象。


LED照明上中下游產業鏈完整

近年來,由於環保和節能的議題發燒,讓LED於照明的應用上備受注目,加上全球照明市場商機龐大,成為目前LED產業發展的主要目標。而為了切入LED照明市場,台灣各廠商也積極動作,陸續發展出照明專用的解決方案。


在上游的光源廠部分,為了擴大市場與產量,紛紛進行整併,目前產量已為全球第一,產值達150億,為台灣發展LED照明最強大的後盾;而在中游的模組方面,由於模組廠身兼整合光源與系統的關鍵位置,對於發展LED照明有舉足輕重的地位。但台灣該領域尚處於起步的階段,投入的廠商並不多,產值僅約25億。加上品質與技術仍未具國際水準,為台灣LED照明產業最弱的一環。但目前已有多家的上游光源廠也積極跨入提供照明模組的產品,未來的產業規模將會進一步擴大;至於下游應用產品的部份,包含LCD背光、照明、車輛、顯示、號誌、醫療及生技等,領域廣泛。台灣約有百餘家廠商投入,產值約35億。擲得注意的是,部分的下游廠商也開始提供模組產品,逐漸走向下中游整合的產業型態,而少數的上游光源廠如光磊、璨圓等,也推出下游的應用產品,呈現上中下游的垂直整合形態。



《圖二  LED照明光電產業範圍》 - BigPic:739x296
《圖二  LED照明光電產業範圍》 - BigPic:739x296

相較於國外多呈現由單一廠商提供垂直的整體解決方案,目前台灣的LED照明產業則呈現分工細緻與專業零組件供應的形態。但整體結構健全,上中下游的產業鏈完整,每一個環節的零組件與應用都可以找到供應商,對於發展LED照明有一定的優勢。


以出口為大宗 應用偏重公共設施照明上

雖然台灣在LED照明產業的產值具有一定的規模,但多屬於零組件供應與代工生產模式,而主要的業務也都是以出口為主。根據海關的統計資料顯示,台灣的LED照明產業以出口為大宗,其中上游光源出口比例約70%,中游出口比例約80%,下游出口約佔65%~75%。參考表一。


(表一)  台灣在LED照明產業出口資料

產業別

2004年
產值(億)

2004年
出口值(億)

2004年
出口比(%)

2005年
產值(億)

2005年
出口值(億)

2005年
出口比(%)

LED光源

130

90

69%

120

85

71%

LED模組

2.5

2

80%

10

8

80%

應用產品

2

1.3

65%

10

7.5

75%


而台灣地區LED照明的內需市場目前仍未明顯產生,多數的應用仍偏重在路燈與號誌等公共設施的照明上,一般消費市場仍未有需求產生。主要的原因為產品價格過高以及未有統一的產品規格標準。


台灣LED照明產業的發展關鍵

雖然台灣發展LED產業的時間很早,目前在磊晶與晶粒事業上也已有一定的規模,但面對國外業者的競爭仍面臨了許多的困境,尤其是在導入LED照明產業時。由於台灣的產業模式偏重零組件供應與代工,面對新興產業的時候,往往必須等待國外市場成型及大廠制定規格後,才敢大規模的投資生產。此舉雖能確保獲利空間,但也失去了發展的先機,淪為低利的製造階層。因此如何了解自身的問題點並掌握發展關鍵,則成為台灣是否能在即將大規模發展的LED照明市場上搶得先機的要素。


照明與LED業者分家 缺乏有效整合

相較於國外的產業型態,台灣的產業呈現以中小型企業為主的結構,且專精於特定領域,以專業零組件供應和代工製造為主,並無大規模的垂直企業出現。因此,在投入整合型產品以及新興產業時,往往出現整合速度慢的現象。然而,LED照明是典型的整合型產品,必須整合光、電、熱、感等不同領域的技術才能達成。


《圖三  工研院電子與光電研究所所長詹益仁表示,目前台灣的照明仍是屬於非常傳統的產業。》
《圖三  工研院電子與光電研究所所長詹益仁表示,目前台灣的照明仍是屬於非常傳統的產業。》

工研院電子與光電研究所所長詹益仁便表示,LED屬半導體產業,因此LED照明被稱為半導體照明。但從LED生產到LED照明之間是有一段差距(Gap)存在。以國外的發展來看,飛利浦(Philips)過去就以照明聞名於世,但透過併購Lumileds之後,便將LED與照明結合起來。而德國的歐斯朗(Osram)本來就是照明公司,但本身也生產LED,因此也能做結合。美國的奇異(GE)同樣也是照明公司,靠著與LED廠商做策略聯盟,也達成整合的目的。而在韓國的部份,已有照明公司購買LED的生產設備,即將投入LED照明產業。因此在國外的部份,LED與照明已經是整合在一起了。


「但台灣目前仍看不到這樣的趨勢」詹益仁說道。他表示,目前台灣的照明仍是屬於非常傳統的產業。但LED屬於高科技的產業,與照明之間仍有一段相當的距離存在。以照明來說,燈泡是屬於一個系統,並不是零組件。當中包含了光學、散熱、材料及電控的問題,需要很多的整合技術在裡面。


中盟光電總經理蔡慶龍博士也直言,「台灣LED產業對照明不懂,整合能力也不夠」。他表示,LED照明與傳統照明不同,LED照明是整合性產品,需要全面考慮各技術的環節,包含光、熱、機、電、控的協調與配合。而台灣在LED上中游的研發和生產具有全球的競爭力,雖然具備研發設計、生產能力與品質嚴謹等優勢,但就是缺乏整合性的企業,加以照明通路與原有之光電產業通路與型態不同,因此要切入照明,甚至LED照明比較困難。


蔡慶龍指出,雖然台灣過去號稱為燈飾王國,但在LED照明上中下游的整合上缺乏先機和遠見,未來由誰主導品牌和通路就能掌握規格和標準,自然也就能掌握市場和銷售。因此,掌握通路是發展LED照明產業的重要關鍵,然而產品的品質與整合技術是必備條件。


國外專利限制 利潤與發展有限

在發展LED照明時,最關鍵的零組件便是高亮度的白光LED光源,然而,該領域的產品專利多為美、日及歐洲所把持,台灣雖有優異的製造能力,但卻受限於專利授權,獲利有限。目前全球的白光LED光源專利主要掌握廠商為日本的日亞化(Nichia)、TG、美國的Gree及歐洲的飛利浦和歐斯朗,其他的國家僅能以OEM生產為主。而未來的白光LED專利研發則聚焦在提高演色性、開發新的基底材料以及降低成本為主,目前各大廠商正積極投資相關領域的開發。


《圖四  全球高亮度LED光源主要供應商分佈》
《圖四  全球高亮度LED光源主要供應商分佈》

聚積科技技術市場部專案副理林益勝表示,就他的觀察,台灣在高瓦數的LED光源製造上才開始起步而已,加上專利的問題,迫使台灣的中下游業者多採用國外業者的產品,以規避授權費用或相關延伸的問題,特別是外銷的產品,更有這方面的考量。


「我覺得就是專利」林益勝直言,他認為台灣業者之所以無法在品質和技術上與國外相較,便是受限於專利的因素。他表示,包含Gree、歐斯朗、Nichia及飛利浦在內,都掌握了一些高功率LED的封裝技術專利。由於較好的電路設計與材料專利都被國外拿走了,因此台灣業者只能另謀他法,若能克服專利的問題,台灣在供應鏈上將擁有比國外更佳的優勢。


「台灣LED照明產業被專利綁死」蔡慶龍博士也如此說道。他表示,因為專利的原因,只能選擇國外的產品。但他也表示,發展專利必須長期佈局,台灣上中下游的業者都應該積極發展自己的專利,包含應用專利、控制專利,高功率封裝等。目前中盟光電在中下游應用的照明模組和散熱技術上都已取得了部份的專利技術,未來仍會積極進行研發。


產品價格仍高 有賴政策輔助導入

為了節能與少碳的考量,目前包含美國、澳洲及歐洲都已立法規定,將在2009年至2010年內,全面停用白炙燈泡,並以轉換效率較高的照明解決方案來替代。而LED具備良好的轉換效率,發光效率達120流明瓦(Lm/W),且沒有螢光燈的汞污染問題,非常有希望能夠取代白炙燈與螢光燈,成為未來照明的主流產品。而在台灣的部份,同樣也參照國外的步調,也預計在2010年時停用白炙燈泡,但能否順利導入LED照明,則仍是未知數,最主要的原因為LED照明產品的單價過高。



《圖五  高亮度白光LED光源價格與發光效率發展趨勢》
《圖五  高亮度白光LED光源價格與發光效率發展趨勢》

工研院詹益仁所長指出,成本是目前LED照明最大的問題。若以流明數(lumens)與價格比來看,要產生1000流明的價格約是螢光燈的5倍到10倍左右,因此目前採用LED照明的應用多是高單價的產品,包含LCD背光、NB的背光及車燈照明等。而室內照明則是更大的市場,但必須等價格下降至一定的程度之後,才有普及的可能。目前LED的生產仍是使用2吋至3吋的晶圓在生產,若將來能擴建至6吋廠生產,將能更進一步降低成本。


詹益仁表示,若要推廣至室內照明則需要透過一些立法來推動。雖然目前政府有計劃導入LED照明,但仍必須制定一些配套措施才有可能讓一般民眾採用,否則一但停用白炙燈泡,在價格的考量下,民眾也不見得會採用LED產品。


林益勝也表示,要讓LED照明能夠全面普及仍需要政府來立法推動,就台灣要看政府有沒有制定相關的獎勵措施,如補助和一些優惠方案等。


蔡慶龍則表示,政府應以建立公平與公正的市場交易環境為主,並推廣節能、環保的照明應用,並建立LED照明產品驗證與性能的標準,避免劣幣驅逐良幣,進以保護消費者,繼而輔導相關產業,使LED照明產業在國際間具競爭力。


台灣LED照明業者的現況報導

目前台灣的LED照明業者多是由LED產業跨入,少有傳統照明業者跨足LED照明,此類業者以提供中上游的光源、模組及驅動IC為主,為專業的零組件供應商;再者為新成立的LED照明公司,此類公司專注於中下游應用的模組和終端產品,為台灣開起步的LED照明產業,若能充分結合既有的產業優勢,未來的發展潛力無限。


聚積科技明年將推出一般照明用的LED驅動晶片

聚積科技成立於西元1999年6月,為一家專注於電源管理與光電應用的IC設計公司,員工約50人,資本額為新台幣一億六千萬元,並於西元2004年4月通過ISO 9001:2000 之品質認證。聚積科技主要致力於混合訊號IC設計,提供適當之解決方案於LED應用領域。根據市場研究機構IMS RESEARCH的統計資料,聚積科技為全球 LED驅動IC排名第9名,在全球擁有25%市佔率。甫於今年2月底啟用的北京首都國際機場三號航站樓,航樓內的商業LED顯示幕便是採用聚積科技的MBI5030 LED驅動晶片所開發製作。


聚積科技技術市場部專案副理林益勝表示,過去聚積的產品主要是應用在顯示的領域,包含戶外顯示屏和LCD的背光等,但目前已有針對LED照明應用提供專用的解決方案。第一就是建築物照明,例如101大樓此類的應用,但這種應用在台灣地區並不多見,主要以中國及日本為多。在建築物照明的應用上,由於LED點與點之間的距離較遠,因此會有傳輸上的問題。目前聚積的MBI6010晶片毋需利用加強(Buffer)技術,便能讓IC與IC間的傳輸距離達到2公尺遠,且保證能串連200顆LED。


《圖六  聚積科技技術市場部專案副理林益勝表示,聚積的MBI6010晶片毋需利用加強(Buffer)技術,能讓IC與IC間的傳輸距離達到2公尺,且保證串連200顆LED。》
《圖六  聚積科技技術市場部專案副理林益勝表示,聚積的MBI6010晶片毋需利用加強(Buffer)技術,能讓IC與IC間的傳輸距離達到2公尺,且保證串連200顆LED。》

第二為裝飾照明,主要的應用產品如MR16之屬,最為輔助照明的功能。該類的LED照明都是一些特殊的功能,具備特殊的波長與色溫,多應用在商業產品的照明上,如百貨櫥窗等。第三為一般照明,也就是室內照明,但此市場仍未成形,最快要會在明年底才會有能見度。林益勝也透露,目前聚積已有一般照明專用的解決方案在開發中,預計會在明年開始對市場供應。至於建築物照明以及裝飾照明等應用市場都已經成形,聚積也有相對應的產品提供。


林益勝也強調,信賴性、穩定性、轉換效能及保護機制是未來發展LED照明最需關注的環節,也是市場的決勝點,尤其是市場剛起步的時候,更需要注重品質與品牌,才有可能吸引消費者購買。目前在技術方面最主要的困難點就是在高電壓的交流電部份,如何維持電流的穩定是開發的重點。


中盟光電提供LED照明系統整合的完整解決方案

中盟光電成立於2006年1月,為聯華電子、中國鋼鐵及中國電器等數家大型企業所合資組成的先進LED照明系統公司,該公司以提供LED照明系統整合的完整解決方案為主要業務,藉由光、熱、機、電、控的專業能力,研發出獨特與優質的產品,實現客戶於次世代光環境的LED照明應用。


中盟光電總經理蔡慶龍博士表示,由於LED的應用廣泛,有取代目前各項光源的大勢,而中盟的市場策略即是鎖定LED照明,集中產品市場焦點,從光源元見、燈具、配件、系統、光演出等技術,期望建立LED照明的各項相關技術,並提供完整的解決方案。目前中盟在光、熱、機、電、控等技術的研發投入相當多的資源,也經由客戶、市場與競爭者間的互動,累積了各種產品的開發經驗,可快速反應市場需求。


《圖七  中盟光電司以提供LED照明系統整合的完整解決方案,藉由光、熱、機、電、控的專業能力,研發出獨特與優質的產品。圖為中盟光電Spot light系列產品,PAR 30。》
《圖七  中盟光電司以提供LED照明系統整合的完整解決方案,藉由光、熱、機、電、控的專業能力,研發出獨特與優質的產品。圖為中盟光電Spot light系列產品,PAR 30。》

LED照明主要應用市場可區分為:建築物演出照明、室內照明、戶外照明及商業特殊照明等,不同市場具有不同的需求與技術層次,市場成長速度也有所不同。其中以建築物演出照明的成長速度最快,室內照明最有潛力,但發展較慢。蔡慶龍表示,LED照明與傳統照明不同,是整合性的產品,必須全面考慮各技術環節的協調與配合,才能達到高品質、高效能及新造型的照明產品。他指出,人對「光」的需求一直沒有改變,但對光的品質要求卻提高,尤其是環保和節能的觀念更是必備條件之一。


蔡慶龍表示,現有的照明產品非常成熟,價格低廉且使用普遍,LED需有特殊條件才有可能全面取代(如性能、壽命、節能與環保等)。目前LED的照明光效已經可以媲美甚至超越傳統光源,但產品價格仍是最大的障礙,需以整體的經濟效率作考量。此外,隨著LED光源成本的快速下降,第二階段就是要建立消費者的信心度,透過法規與品牌,避免低劣的產品引起市場混亂。


工研院研發完成AC電源的LED照明產品

長期擔任台灣科技產業研發先驅的工研院,在LED照明技術的研發與推廣上也同樣不遺餘力,不但承接執行政府推動LED照明產業的科專計畫外,本身也針對先進的LED照明產品進行技術研發。經過長期的努力,目前已有相當的成果發表,其中直接採用AC交流電源的LED照明產品更是引人注目。



《圖八  工研院透過製程的方式將LED串聯成矩陣的型態。》
《圖八  工研院透過製程的方式將LED串聯成矩陣的型態。》

工研院電子與光電研究所所長詹益仁表示,LED照明所採取的電流為DC電流,但一般照明的電源皆是AC電流,因此,若未來全面取代白炙燈泡時,每一顆LED燈泡上都必須使用一個AC轉DC的轉換器,這相當不合理,所以市場對於AC電流的LED需求非常的大。


因此在3年前,工研院便著手研發相關的技術,希望開發出能夠直接使用AC電源的LED。並在一個偶然的機會下,工研院的工程師發現,透過製程的方式將LED串聯成矩陣的型態,便可使LED能夠承受110V至220V的AC電流。有別於過去將LED一顆顆封裝在一起的作法,工研院的方式在成本與效能上都更具優勢。


詹益仁表示,未來LED若全面取代白炙燈泡後,不可能在每一個燈泡上都使用轉換器,不但成本提高,同時也造成轉換效率下降的負影響。因此,AC電源的LED技術產生之後,對於導入照明應用具有相當的影響。目前工研院正積極的與業者進行接洽,希望能把這項技術推廣到市場上,並且製作出一個台灣相當有代表性的產品。


《圖九  工研院所研發的AC電流LED技術已有業者採用,並運用在一款桌上型的檯燈上,預計將在2月底的時候進行量產。》
《圖九  工研院所研發的AC電流LED技術已有業者採用,並運用在一款桌上型的檯燈上,預計將在2月底的時候進行量產。》

目前工研院所研發的AC電流LED技術已有業者採用,並運用在一款桌上型的檯燈上,預計將在2月底的時候進行量產。詹益仁透露,該座檯燈從燈座、接頭到燈泡都有工研院的專利在。


對於台灣的LED照明產業,工研院深具期待。詹益仁表示,他非常希望台灣能出現一間世界級的LED照明公司,但這個目標需要政府與民間共同努力才能達成。


政府的LED照明產業推動計畫

根據市場的預測,至2010年之後,LED照明就會進入全面普及的成熟期。而為了搶佔該市場,台灣政府也針對LED照明產業規劃了一系列的產業計劃,期望能整合上中下游產業結構,創造出另一個兆元產值的產業。


依照經濟部能源局所提供的資料,目前政府的推動策略大致可分為以下幾個方向:


1.開發高品質LED光源、標準化模組及品管測試設備


  • ●開發高效率光源,突破專利,以擴展市場應用及提高附加價值


  • ●開發品管與可靠度測試設備,確保產品品質


  • ●開發一般照明之標準化模組,縮短應用產品開發期程並降低成本


  • ●開發替換現有燈具之標準LED燈座,加速導入LED產品



2.推動LED照明光電產業化與建立國際級標準檢測驗證平台


  • ●推動LED照明光電產業化照明光電產業化,加速相關產業整合及發展


  • ●建立LED光源及相關應用產品之國際標準檢測驗證平台,加速產品開發及國際拓銷



3.推動LED照明示範應用、修改法規以普及推廣


  • ●研修相關法規/標準,導入LED節能產品


  • ●推動LED一般照明之示範應用,加速新產品市場認同



4.推動創意應用設計、協助國際拓銷及提升國際知名度


  • ●推動國際性產品創意設計與創新應用技術開發,以提升附加價值


  • ●結合相關廠商共同參加國際性專業展覽,建立高品質之MIT LED 產業形象,協助國際拓銷



而在實際的推動計畫上,則有照明光源技術開發、LED照明標準與品質、整車計畫的LED車燈、LED照明技術與推廣等科專計畫的執行,預計在4年內將投入約20億的經費來帶動LED照明產業的成形。



《圖十  台灣高亮度LED光源產值及成長趨勢》
《圖十  台灣高亮度LED光源產值及成長趨勢》

至於具體的達成目標,則是預計在2010年時,能夠研發出發光效率達120Lm/W,成本0.3/Lm、壽命3萬小時的商品化產品;發展LED光源製程介面參數、光電測試與加速壽命量測系統,縮短研發時程3倍以上;完成室內及戶外用標準光電模組開發,建構完整專利;開發室內照明用標準LED燈頭,增進替換傳統白熾燈泡及螢光燈的便利性;研擬LED光源、模組及產品標準與量測規範,建立驗證中心,並通過國際LED產品驗證實驗室認證等。


目前多項的科專計畫已交由工研院執行,也有部分的產品原型已經完成,其他後續的成果也將會陸續呈現。


結語

目前台灣LED產量已高居全球第一,約佔全球市場的四成,但產值卻僅僅排名第二,顯見台灣在LED產業的發展策略上必須進行調整,尤其在導入LED照明的時候。未來LED業者與照明業者必須充分的結合,將彼此的專長和技術相互交流,才有可能擺脫國外的專利限制,產生新的市場利基,並擴大獲利範圍。在未來5年內,LED的照明應用將會進一步的擴大,迅速跨入汽車照明與室內外照明等領域。因此台灣若能及早掌握自身的發展關鍵,將有望成為世界供應LED照明產品的重鎮,再增加一項世界第一的產業。


台灣照明公會曾經表示,LED照明的本意並不在於取代傳統照明產業,而是相輔相成的策略聯盟,台灣LED產業所累積的經驗,是其他國家發展照明產業所缺乏的優勢,因此台灣若能善用自己的優勢,再加上政府與產業的共同推動,相信「台」光照大千的目標將不再遙不可期。


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