白光LED發展歷史

LED是Light Emitting Diode發光二極管的簡稱。此種組件，無論是信息產品，通訊用品還是消費性家電制品，廣泛普遍用于各種電子回路中，通常用來做為“顯示狀態”的用途。
?? 使用紅光、綠光或藍光二極管的產品，市面上可以說四處可見。但是使用白光的發光二極管，卻很少見，其中是不是有什么技術瓶頸？答案是科技界最喜歡使用的反 制招數。因為這是日亞化學工業(Nichia)的獨門專利。然而，隨著該公司專利戰略的不得不變更，白色光LED的市場面以及性能面，有機會演起一場大變 格的戲碼。市場面的首要沖激變革，即是供給體制的變化。當有更多的競爭者，進入角逐之戰場以后，我們可以預期至少會發生幾件事情。其一，自然是價格會滑落 到一定的合理水平。其二，可以大量的交貨，滿足市場的需求。其三，品種的種類豐富化。如果以上的推斷邏輯成立的話，那么，白色光LED的市場擴大延伸，必 然會呈現加速度的上升曲線。
?? 日亞中村秀二倒戈 掀起藍光、白光LED專利權大戰
?? 說到白色光LED，必須延伸說到藍光LED。而談到藍光LED，這又與日亞化學工業的專利世紀大戰，有密不可分的影響關系。至于，白色光LED以及藍光LED，又是存在怎樣的你濃我濃的依存關系，稍后再來說明。
?? 有意思的是，這場專利世紀大戰的情節，直逼連續劇般地劇情變化，人事物地俱足，高潮迭起。情節的主軸有二，其一，是專利權本身的戰役。其二，是幕后的偉大 發明家中村秀二(Shuji Nakamura)先生，琵琶別抱，在勁敵日亞化學Cree公司從事兼職的研究工作，帶領Cree開發不同于日亞的藍光LED技術，向其老東家挑戰。
?? 說起日亞化學工業(Nichia)一向是以專利壟斷之戰略壟斷藍光LED市場。何以，來個戰略的乾坤挪移呢？實際上，日亞化學工業也是被目前的時勢所逼， 而不得不重新檢討策略上的運用。日亞化學工業在1993年時成功地開發出藍光LED，據稱，其所擁有之相關專利就超過100件以上，而該公司為了達完全壟 斷藍光LED市場的企圖霸心，即運用了堅守專利的策略，悍然拒絕將該專利授權給其它任何的廠商 ，設下進入市場的專利障礙。日亞挾其在化學工業領域長期研發的優勢與專利保護策略，初期很順利走向壟斷藍光LED市場之路。如同風云中的雄霸一般，野心想 獨吞天下，成也風云，敗也風云。
?? 舉個實際的發生例子而言，當1998年競爭對手豐田合成(Toyoda Gosei)的氮化物(Nitride)高亮度LED產品在市場上一推出時，日亞就向東京地方法院提起訴訟，指控豐田合成侵害其藍光LED專利。后來，此 案做出裁決，東京地方法院判決專利侵權的案件成立，命令豐田合成公司停止制造與銷售其LED產品，并賠償1億日元給日亞化學。而對此一判決，豐田合成已經 提起上訴。
?? 第二個實際的案例，發生在1999年，日亞再轉移目標對準美國的知名藍光LED大廠Cree，向東京地方法院指控Cree在日本當地經銷商住友商事侵害其 產品專利。一場橫跨美、日兩地的藍光LED世紀專利大戰，就從上一個世紀末延續打到了新世紀，而日亞的藍光LED壟斷之路，越走越崎嶇，終究初嘗敗績。這 項判決實在具有重大的實質意義，一來因為這表示其它的競爭者有機會可以進入藍光LED的市場，而不至于侵害日亞化學的專利 二來，以專利傘獨霸的招式，證明不是萬靈丹。
?? 從這幾個案例，大家也可以不用付出任何高昂學費， 學到一些寶貴的教訓， 他人是如何踢到鐵板，又是如何利用招式來面對不利的局勢。此事證明了任何堅固如盤石一般的專利布局戰略，其它廠商也不是完全沒有機會，可以繞過專利地雷自 行開創新的局面。這就需要仰賴智能與技術的結晶。
?? 白色光LED 2003年出貨可達12億顆
?? 若是從性能層面來思考，要去專注的重點 ，不外乎“發光效率”以及“輝度量度”的特性問題。依據推斷，“白光”LED要直逼日光燈的發光效率，可能要到2004年，或提前或延后，這都不是問題， 重點是照明器具業者、信息業者、通訊業者，大概已經留意到白色光LED的潛力，過去被視為“罕見的零件”將洗心革面變成普通的泛用組件。
?? “光效率”的提升，所帶來多品種的“白光”LED，恰巧可以迎合攜帶電話機、PDA、以及照明器材的龐大市場。尤其是攜帶電話機與照明器材，會因為其巨大 的成長，帶來“白光”LED無限的商機。2001年的使用量，約有2億個，2002年估計有62億個的使用量。預估2003年可能有機會急速擴大到12億 個，單價的滑落，當可預期。
?? 我們用量化的數據，來看“白光”LED的究竟。白熱燈泡的發光效率，約落在16lm/W左右，而最常用的日光燈，其發光效率則是從60lm/W(20瓦的 直立式燈管)到100lm/W(40瓦的直立式燈管)。辦公室或是在學校的場合，大多是100lm/W的日光燈，而在家庭室內的場合 ，60lm/W程度的發光效率，該是可以接受的范圍。
?? 而目前的“白光”LED的發光效率，可以看到30lm/W的產品。由此可見，白光LED的發光效率，還有一段路要走。如果觀察日亞化學以及豐田合成的技術 規劃藍圖，所采用的手段，會從外部發光效率一路延伸到內部發光效率的兩個層面，并雙管齊下，到了2004年或2005年，應該可以達成50～60lm/W 程度的理想范圍 。其中，在施予外部發光效率的手法上，可能會是未來的技術主流。依據豐田合成的說詞，未來開發的課題，著力點放在“螢光體的改良”以及“螢光體的涂敷方式 的最佳化”。螢光體的涂敷方式，還是有他的Know-how存在，Citizen電子利用混合環氧樹脂(Epoxy) 涂敷在螢光體，據稱，此種外部發光效率的手法，可以提高大約20%～30%的發光效率。至于以上所說的“lm/W”，其實就是代表每瓦多少流明的意思。
?? 白光LED將取代鎢絲燈泡 成為新世代照明用具
?? 白光LED是很多產業分析師或LED產業心目中相當被看好的新興零件產品。當然，所持的理由是，在全球能源的資源相當有限的的憂慮背景下，白光LED在照 明市場的前景備受全球矚目。歐、美及日本等先進國家也投注許多人力財力，設立專門的機構推動白光LED研究與開發的工作。為什么白光LED會被視為未來的 明星零件產品，這當然與他的特殊優勢或說是優點，有相當大的關系。
?? 拿白光LED與傳統的白熾鎢絲燈泡以及日光燈相互比較，馬上見出分曉。LED發光二極管的體積小，可以依據應用對象，允許多顆組合 、發熱量其低無比、耗電量又小，壽命又長，而且從環保的面向來觀察的話，白光LED可以回收不會變成環境污染的廢棄物等，用來傳接傳統照明器具作為下一個 世代的照明器材，白光LED真是不做第二人想。其中，發熱量低、耗電量小，都是來自于它“低電壓”、“低電流”動作的特點。
?? 日亞、豐田合成白光LED技術各領****而剛才已經談過一個觀念。要闡述白色光LED的技術，就必須先涉及藍色光LED，這是因為目前白色光LED的技術， 與藍色光LED的技術息息相關的。所謂的“白光”，其實，是由多種顏色經過混合之后而成的光。混合的方式，就構筑成多種多樣化的白色光LED。好比說二波 長光(藍色光+YAG系黃色螢光粉)或三波長光(藍色光+綠色光+紅色光)。三波長光，通常是以無機紫外光芯片加R.G.B三顏色螢光體。
?? 在發光的技術方面，白光LED的發光結構方式是新加入戰場競爭者，在產品上加以區隔的重心之一。目前的主力大致有幾種。一個是日亞化學(Nichia)以 460nm波長的藍光晶粒涂上一層YAG螢光物質，利用藍光LED照射此一螢光物質以產生與藍光互補的555nm波長黃光，再利用透鏡原理將互補的黃光、 藍光予以混合，便可得出所需的白光。其次，是日本住友電工開發出以ZnSe為材料的白光LED，不過發光效率較差。
豐田合成(Toyoda Gosei)與東芝所共同開發的白光LED，是采用紫外光LED與螢光體組合的方式，與一般藍光LED與螢光體組合的方式做區隔。因為，藍光LED與螢光 體的組合方式 ，當照在紅色物體的時候，其紅色的色澤效果比較不理想。紫外光LED與螢光體組合可以彌補這個缺點，但是，其發光效率卻仍低于藍光LED與螢光體組合的方 式。至于價格與產品壽命，兩者差距不大。簡單的來說，用四個面向來比較白光LED的差異，不失為一個標性的方法。這四個面向，分別就是“色澤表現能力” ，“發光的效率”，“產品的成本與售價”，“產品的使用壽命期間”。
?? 專利解除 大開LED普及應用之門
?? 白光LED的最龐大市場商機，即在于照明器材的市場。其中的關鍵，筆者推斷可能與機器中平均所使用的白光LED數量有密不可分的關系。先從大哥大手機來說 起，即使攜帶電話機的市場規模可以達4億臺，但其白光LED的使用數量，每一支手機卻僅有個位數的少數幾顆 。以PDA個人數字助理來說，每一臺使用白光LED的數量也可能低于十顆，即使成熟又成長快速的筆記型計算機以及液晶顯示銀幕，每一臺所采用白光LED的 數量，也不會超過100粒。然而，照明機器所使用的白光LED的數量，卻龐大許多許多。而且，照明器材的市場規模，本來就超越信息產業。因此，白光LED 的制造數量與生產能力的拉升，看來是箭在弦上。
?? 目前白光LED的關鍵技術是LED技術，專利權過去掌握在日亞化等少數廠商手中，日亞化學(Nichia)的專利獨家壟斷，讓白光LED的價格與供應完全 由他支配，導致精于量產的業者切入困難。誠如前面所說過，但技術的演進一旦突破日亞化的專利網，目前白光LED所受制的推廣困境，應當能夠顯著改善，并賦 予高度的期待。
?? 姑且如此說，算是本文的小小結語吧！白光LED的時代，大門即將開啟。白光LED的貢獻者，中村秀二，被媲美愛迪生發明電燈泡的二十世紀末的偉大發明家。 然由于橫跨兩個世紀的專利戰，終于讓這個門為眾生漸漸開啟，意思是說，競爭者會陸續加入，價格滑落之快 ，可以預期。畢竟白光LED的優點(包含環保) ，用于照明器材，幾乎是Perfect。由于眾廠家集中火力“發光效率”以及“輝度量度”的提升，因此，一堆人視為省電照明器材的救世主 。