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LED行业即将"走红"(八)-LED光源的优势及现存问题和市场前景分析

来源:中国节能灯公益网 作者:节能灯 作者:邵青 时间:2007-08-08 点击:
 LED的发光原理是利用半导体中的电子和电洞结合而发出光子,不同于灯泡需要在3000度以上的高温下操作,也不必像日光灯需使用高电压激发电子束,LED和一般的电子组件相同,只需要2~4伏特(V)的电压,在常温下就可以正常动作,因此其寿命也比传统光源来得更长,可达10万小时以上(目前产业化的国外可达3~5万小时)。

  白炽灯的发光效率是8--15 lm/ W左右,普通T-8卤素荧光灯光效可达40 lm/ W,T-5高效荧光灯可以达到80 lm/ W,LED光效可达200lm/w,LED还有毫秒级的通断时间,这也是一般应用光源无法达到的。

  LED所发出的颜色,主要是取决于电子与电洞结合所释放出来的能量高低,也就是由所用的半导体材料的能隙所决定。同一种材料的波长都很接近,因此每一颗LED的光色都很纯正,与传统光源都混有多种颜色相比,LED可说是一种数字化的光源。

  LED芯片大小可以因用途而随意切割,常用的大小为0.3~1mm左右,跟传统的灯泡或日光灯相比,体积相对小得多。为了使用方便,LED通常都使用树脂包装,做成5mm左右的各种形状,十分坚固耐震。

  LED手机市场前景

  就手机上应用LED来说,主要可分为四大类,第一类为来电指示灯,约使用1颗;第二类是手机附数字相机可搭配闪光灯,约使用一颗;第三类为屏幕背光源约使用2-6颗,第四类为按键背光源约使用6-10颗,所以一共加起来最少约要10~12颗LED,而最高阶的机种可能会达到19~20颗LED,可见手机对LED产业的贡献度。

  从全球销售额来看,2005年手机市场占比高达62%,从量上看,手机市场占比也达18%,手机市场当之无愧是推动LED产业的第一波浪潮。尽管手机市场仍在增长,但增长日趋缓慢;另一方面,各种新型具有多种附加功能的手机越来越多,手机功耗大,对手机节能的要求越来越强烈,这将推动能耗更低的OLED面板对TFT LCD面板的替代,而OLED是主动发光,不需要背光,对LED的需求趋降。

  综合来看,手机市场目前仍是LED的主要市场,但手机市场的影响力在下降,LED成长需要新的应用市场的推动,白光LED进入一般通用照明市场预计2010后才会真正来临,现阶段有两个“整装”市场潜力大—笔记本、液晶显示器及液晶电视的背光与汽车内饰背光及前后灯市场。

LED NB及液晶电视背光市场前景

  LED背光技术领先优势

  LED作为LCD的背光源,与传统背光技术相比,除了在色域范围的优势外,还有很多独特的优点,归纳为十个方面:

  节能。目前,照明消耗约占整个电力消耗的20%,同样照明效果的情况下,耗电量是白炽灯泡的八分之一,荧光灯管的二分之一。美国、日本等国家和台湾地区对LED照明效益进行了预测,美国55%白炽灯及55%的日光灯被LED取代,每年节省350亿美元电费,每年减少7.55亿吨二氧化碳排放量;日本100%白炽灯换成LED,可减少1~2座核电厂发电量,每年节省10亿公升以上的原油消耗;台湾地区25%白炽灯及100%的日光灯被白光LED取代,每年节省110亿度电。

  LED背光源有更好的色域。其色彩表现力强于CCFL背光源,可对显示色彩数量不足的液晶技术起到很好的弥补作用,色彩还原好;LED的使用寿命可长达10万小时。即使每天连续使用10个小时,也可以连续用上27年,大大延长了液晶电视的使用寿命,可获得对等离子技术压倒性的优势;亮度调整范围大。实现LED功率控制很容易,不像CCFL的最低亮度存在一个门槛。因此,无论在明亮的户外还是全黑的室内,用户都很容易把显示设备的亮度调整到最悦目的状态;完美的运动图像。传统CCFL灯管的闪烁发光频率较低,表现动态场景可能产生画面跳动。

  LED背光可以灵活调整发光频率,而且频率大大高于CCFL,因此能完美地呈现运动画面;实时色彩管理。由于红绿蓝3色独立发光,容易精确控制目前的显示色彩特性;可以调整的背光白平衡,同时保证整体对比度。当用户的视频源在计算机和DVD机间切换时,可以轻松在9600K和6500K间调整白平衡,而且不会牺牲亮度和对比度;可以为大尺寸屏幕提供连续面阵光源。LED是一种平面状光源,最基本的发光单元是3~5mm边长的正方形封装后,极容易组合在一起成为既定面积的面光源,具有很好的亮度均匀性,如果作为液晶电视的背光源,所需的辅助光学组件可以做得非常简单,屏幕亮度均匀性更为出色;安全。LED使用的是5~24V的低压电源,十分安全,供电模块的设计也颇为简单;环保。LED光源没有任何射线产生,也没有水银之类的有毒物质,可谓是绿色环保光源;抗震。平面状结构让LED拥有稳固的内部结构,抗震性能很出色。

  在液晶显示器已经成为主流显示器的今天,LED背光源凭借其独特、压倒性的优势,逐渐显示出强大的应用前景。

LED背光源现在存在的问题

  LED背光技术就象许多新型技术一样拥有许多诱人的优点,但LED要想占据大尺寸LCD背光源的主流,目前还需要解决一些技术难点。通过表的对比,我们已经发现LED在功耗方面处于劣势,除此之外还存在成本高、一致性差等问题。

  1)目前LED的发光效率较低,与同等尺寸CCFL背光源相比耗电量高。目前CCFL的输出光通量多在5000~7000lm范围,实际屏幕的输出光通量高于300lm,而多数LED背光都还无法达到这一指标。不过,现在全球有大量的企业从事相关研究,LED发光效率提升相当之快,目前光通量达到10000lm的高亮型LED背光也已经出现,相信离成熟仅是咫尺之遥;2)成本太高、价格昂贵,同等尺寸的背光源,LED是CCFL价格的4倍。对于目前价格竞争激烈的市场而言,让厂家有些望而却步,只有索尼为了图像质量不计成本。当然,随着工艺的成熟和生产规模的增加,LED背光的成本会逐步下降;3)用LED作为背光源存在白光的一致性问题,这比起CCFL是个劣势;4)LED在网点设计上较线性光源CCFL难,需考虑LED辐射状的光强衰减;5)RGB LED背光源时间一久会产生色移,波长会随温度变化,产生不同颜色。

  此外,散热、光源均匀性、以及LED芯片发光效率也是目前液晶面板厂商不太采用的原因之一。目前,使用LED作为背照灯光源的大尺寸液晶面板模块产品仅有少量。Displaybank表示,这是因为显示器领域的价格竞争激烈,必须把降低成本放在第一位。今后,LED背照灯的普及速度取决于何时能够解决目前LED背照灯所拥有的散热困难、均一性差和LED芯片发光效率低等问题。


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