2007年可以说是高亮度LED元年。在这一年里，LED将进入40吋级液晶电视市场，并在各种照明、户外建筑及手机背光源等领域普及。其中，中国LED生产在2007年增长30%，LED商业照明市场将在这一年起飞。
1、LED技术
LED是继1950年代硅(Si)半导体技术后，由三五族(III-V族)化合物半导体发展的半导体器件。LED的发光原理是利用半导体中的电子和空穴结合而发出光子，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和一般的电子元件相同，只需要2-4V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。
LED所发出的颜色，主要是取决于电子与空穴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晶片大小可以因用途而随意切割，常用的大小为0.3-1.0mm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的制作过程与制作硅晶圆IC很相似，首先使用化学周期表中超高纯度的III族元素——铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)，以及V族元素——氮(N)、磷(P)、砷(As)为材料，在高温下反应成为化合物，经过单晶生长技术，制成单晶棒，经过切割、研磨、拋光成为晶片，再将其作为基板(substrate)，使用磊晶技术将发光材料生长在基板上，制成的磊晶片经过半导体镀金和蚀刻工艺后，通过细切加工成LED晶粒。
值得注意的是，除了大家常见的可见光外，LED还有不可见光，如“紫外光”与“红外光”等，例如电视遥控器就是一种红外光应用，其波长约为900nm，而紫外光则因为具有杀菌功能，所以被广泛应用在医疗用途上。
(1)提高发光强度及发光效率
作为指示灯方面的应用，有几个mcd的发光强度也可以了，但由LED组成的数码管或字符管则显得亮度不足，若要用于户外作信号或标志显示，则其亮度太低，不能满足使用的要求。所以LED的主要发展方向是提高发光强度(也就是一般所指的提高亮度)。随着半导体材料及半导体工艺技术、设备的发展，LED的亮度不断提高，开发出高亮度及超高亮度LED，并且不断创造新记录。
LED另一个重要性能指标是发光效率η，用lm/W来表达。30多年来，LED的发光效率提高了250倍以上。1970-1990年LED发光效率提高较慢，1990-2005年则提高较快。例如，Cree公司生产的1W白光LED XL7090WHT，其发光效率可达60lm/W。
LED的发光强度及发光效率的提高主要取决于采用的半导体材料及其工艺技术的发展。早期的LED主要用GaAs、GaP(二元素半导体材料)和GaAsP(三元素半导体材料)，1994年左右采用AlInGaP(四元素半导体材料)后，其发光强度及发光效率有很大的提高。另外，在工艺技术上采用在GaAs衬底上用AlInGaP材料生产的红光、黄光LED及在SiC衬底上用InGaN材料生产的绿光、蓝光LED，在发光强度及发光效率上有较大的改进。
(2)提高LED功率
LED的发光强度与正向电流IF几乎成线性关系，即增加正向电流IF可增加发光强度。但LED有一个最大功耗PD值的限制，PD=VF×IF(VF为正向压降)，若过大地增加IF而使PD超过最大值时，LED会过热而损坏。为了要提高发光强度，开发出中功率LED(一般为几百mW)，其工作电流也提高到70mA。近年来，为进一步提高发光强度，开发出大功率LED，其功率一般为1-10W(有一些还大于10W)。它的工作电流一般为350-700mA，有些可达1A以上。
虽然说小功率LED与大功率LED的发光效率是差不多的，但LUMILEDS公司的研究表明，大功率白光LED比Φ5白光LED的寿命更长。另外，采用很多小功率白光LED组成的灯泡可靠性也差一些，灯泡体积也较大。例如，用1W白光LED做成灯具，其尺寸为50.8×50.8×7.1mm，而采用Φ5白光LED来做，其体积则要大得多。但目前大功率LED投产时间不长，价位较高，所以目前大部分LED灯泡仍是用小功率LED做的。
（3）白光LED时代的来临
白光LED是LED家族中最后一个问世的，它的诞生是LED生产中一个重要的突破，它将成为新的照明光源。白光是复合光，可以用红、绿、蓝(R、G、B)三基色LED混合成白光。1995年前后生产的一种集成LED白光灯(或称全色LED灯)由2个高亮度蓝光LED、15个绿光LED及5个红光LED组成。这种白光LED灯尺寸大、白光纯度不高、发光效率也不高。但这种三基色灯用单片机来控制可发出七色光及白光的变色灯，可用于娱乐场所，增加节日气氛。另外，采用RGB三种管芯组成的RGB LED常用于手机的变色背光。
在上世纪末，可能受荧光灯的启发，人们在高亮度蓝光LED管芯上加一层荧光粉，用蓝光激发荧光粉发出白光的白光LED。采用不同的荧光粉，可发出冷白光(色温为4500-10000K)及暖白光(色温为2850-3800K)的白光LED。目前，白光LED的发光效率大都已超过30lm/W，某些产品已超过50lm/W的水平，它给用于照明的LED灯泡创造良好的条件。
在2005年，业界开发成功了无荧光粉、Φ5透明树脂封装的白光LED。该白光LED采用蓝宝石(Al2O3)为衬底，采用InGaN工艺技术制成。在IF为20mA时，发光强度为700-1200mcd，为LED的普及应用奠定了基础。
2、市场趋势
（1）中国将成为LED产业基地之一
2003年6月，中国半导体照明工程协调领导小组的成立标志国家半导体照明工程开始启动。随着更多制造商提高它们的生产力来满足不断增长的需求，预计中国LED生产在2007年增长30%，主要需求包括城市照明、交通灯、背光、室内外照明装饰、彩色大屏幕显示屏、汽车灯和手机等。
据统计，中国大陆大约600家LED制造商。目前，本地LED制造商更多是专注于高端LED产品，比如高亮度LED，白光LED，高功率LED，红外LED和芯片LED。2006年，中国大陆LED输出预计达到350亿个单位，比2005年上升50亿个单位。高亮度LED技术的快速提高增加了LED在近期作为普通照明光源的可能性。中国大陆的LED领域已经取得很多产品技术突破。比如，高亮度LED芯片的功率提高，达到180mW，而白光LED已经达到60流明每瓦。标准蓝光芯片已经从2003年3mW-4mW变到6mW-8mW等。
2006年中国高亮度芯片产量比2005年增长了1倍左右，厦门三安，大连路美是高亮度芯片的主要生产企业。看好国内LED的潜在市场，外资企业也纷纷进入中国设厂，并已经从早期的以封装厂为主转向技术含量更高的芯片环节。未来几年，中国将成为继日本、台湾之后另一个LED产业基地。
（2）LED将进入40等级液晶电视市场
LED被视为大尺寸液晶电视的主要背光源应用之一，且由于LED的色彩饱和度迫近100%，优于CCFL的表现，因此即使目前LED应用在大尺寸液晶电视的成本，高于CCFL甚多，但在LED具有高色彩饱和、无汞等特点之下，市场对LED在大尺寸背光源的应用依然寄予厚望。
液晶电视年需求近4,200万台的规模，且预估2010年市场总量可成长到近1亿台的水准。根据Insight Media的调查指出，LED在40至44吋液晶电视背光源的应用，到2007年才会出现，预计初期以LED出货的背光模组只有20万片，CCFL仍为主要应用，出货量达430万片。不过，到2010年时，LED应用在背光模组占比例将会超过一半，达1,150万片。以32吋的液晶电视为例，若用低功率、由RGB所组成的白光LED需要用到180颗，但若改以高功率、由RGB所组成的白光晶粒，只需用到135颗，前者具有价格较低、后者则有品质稳定的优点。因此，未来LED产业本身也必须经过一番竞争。
此外，CCFL的技术不断精进．即便LED在大尺寸液晶萤幕背光源的应用看似机会庞大，但是否真能蓬勃发展，尚无确切的答案。主因在于CCFL的色彩饱和度已可达90%以上，同时发热量低于LED，加上短期内LED价格欲赶上CCFL不易，因此LED当成大尺寸萤幕背光源究竟会有多大的市场，目前并无定论。
DisplaySearch指出，当色彩饱和度达9成以上后，人体的视觉泰半对此已经无法判别。不过也由于CCFL提高色彩饱和度，主要透过改善对萤光粉的激发亮度而来，如此也恐让CCFL的寿命由原有的平均6万小时减少约15%左右，因此后续CCFL与LED的竞争态势究竟如何，确实仍需留意。
然对LED最有利的情势，应仍在于其无汞的特性。即便CCFL的含汞量已降低到2～3毫克，低于目前各区环保法规的标准，但在环保意识抬头，及各国政府力推的情况下，业者也认为，恐是促使LED背光需求成长的最大动力所在。
3、LED市场的主要动力：高亮度LED
一般来说，高亮度LED是指以四元化合物及GaN系化合物所制成的LED，一般亮度LED是指以GaN系以外二元化合物及三元化合物所制成的LED。自1968年惠普公司(Hewlett-Packard)开发出全球第一颗商用LED，随着材料与制程的改进，使得LED产品特性有达大幅度的提升。
根据Haitz定律，LED的亮度大致以每18~24个月提升一倍的轨迹在成长。在亮度提高的同时，产品单价以每十年下降到只有原来1/10的趋势下降。
（1）高亮度LED产业格局
在LED产品价值大幅提升下，近年来高亮度LED的应用领域不断拓展，除用于户外各种显在应用市场持续成长示器及交通信号灯外，在汽车用光源、可携式产品LCD显示器背光源方面也表现卓著。在厂商的竞争态势上，全球主要的供应上仍以日本日亚化学、日本丰田合成、美国Lumileds、欧洲Osram等厂商为首，但以台湾为首的亚洲新兴厂商，凭借着本身的成本管控能力，以及韩国在手机市场的市占率，以低单价逐渐侵蚀领先厂商的市场。
虽然高亮度LED所代表的半导体照明技术，具有前述的产品特性优势，不过由于其成本高，在一般照明领域的应用，仍有相当大的限制。在手电筒、探照灯、野外灯、闪光灯、水下摄影灯、医疗仪器照明灯、建筑物等重点照明应用上，高亮度LED正迅速逐渐侵蚀1~2W小型电球市场。在此一市场应用，主要是运用Cluster生产技术，将单颗或多颗高亮度LED封装成传统灯泡或特定形式的集合发光体，可直接应用在现有照明器具或特定之照明用途，搭配光学镜面可以达到聚/散光之需求。
整体而言，受限于产品单价，在未来几年内，高亮度LED在照明市场的应用仍然不易摆脱基础产品的发展型态。不过，在高亮度LED所具有的节能、体积小、易维护等产品特性及厂商积极投入的影响下，估计2008年高亮度LED于照明市场规模达7亿美元以上，年复合成长率高达55%，相对于整体照明市场的市场占有率将可达5%左右。
（2）车外光源市场将成为高亮度LED于汽车市场成长动力
汽车用照明光源种类相当繁多，平均每台汽车使用60颗光源，依光源应用区域可分为车内照明与车外照明，车外用光源主要包括在夜间或不良视线的天气环境下起照明作用的汽车前车灯(Headlight)、雾灯(Fog light)等，以及作为信号灯用的剎车灯(Stop light)、方向灯(Turn light)、车尾灯(Taillight)、牌照灯、装饰灯、状态灯及第三刹车灯等。
早在1997年左右，高亮度LED就已应用车用光源中，作为汽车仪表板指示灯，近来其应用领域以进一步由仪表板背光源及电装产品(如Switch indictors、Car radio indictors、Climate control indictors) 指示灯用途，扩展到车内照明使用，如阅读灯(Vanity light)、车门灯(Door light)、车内圆顶灯(Dome light)。
在车外光源的应用上，第三刹车灯为最常见使用高亮度LED的汽车光源，近来由于高亮度LED发光效率大幅度的增进、产品单价大幅下降，以及使用高亮度LED所衍生汽车外型设计弹性大、增加汽车可用空间、性能的优势，使得LED第三刹车灯的使用比例大幅增加，高亮度LED于车外光源的应用领域也扩展至刹车灯、方向灯、尾灯组(Tail functions) 、旁标志灯(Sidemark lamp)、转向照明灯(mirror-mount turn signal repeaters)、日行灯系统(Daytime running light, DRL)等。
目前，应用高亮度LED作为车外光源，主要以刹车灯、方向灯、尾灯组等车后端照明为主。另在车厂的使用行为上，则以欧洲及日本厂商为首，包括欧洲Audi、Afla Romeo、BMW、Mercedes，及日本Mitsubishi、Toyota等车厂都有推出相关产品，且其应用车种有由高价车往普及车发展的趋势。
整体而言，高亮度LED于车外光源的应用，将朝向应用比重及应用领域同步成长的趋势发展。在应用领域方面，高亮度LED尾灯组的应用市场将大幅度的成长，预测至2008年期市场占有率将可高达30%以上。在车头灯、日行灯、雾灯等前端照明部分，在产品特性与价格的考虑下，日行灯将领先进入市场，另在车头灯部分，预测需至2008年方能达到商品化的应用。
在车外光源成长的带动下，估计至2008年，高亮度LED于汽车市场规模达9亿美元以上，年复合成长率高达20%。
（3）环保法规将加速高亮度LED取代冷阴极荧光灯脚步
液晶显示器(Liquid Crystal Display, LCD)是非自发光的显示器，需要冷阴极荧光灯(Cold Cathode Florescent Lamp；简称CCFL)及LED来提供外部光源。手机、PDA、数位相机等可携式产品，受限于产品体积其所使用的显示器多在4吋以下。在此一市场区隔中，高亮度LED所具有的节电、小型化等优势，使其相对于冷阴极荧光灯具有相当高的竞争优势，几乎主宰整个市场。
另在7~10吋移动产品背光源及10 吋以上大型液晶显示器背光源市场，目前已有厂商推出以高亮度LED为背光源的液晶显示器，其演色性高达95%，远高于以冷阴极荧光灯为背光源所能达到的75%，且在发光亮度上也能达到冷阴极荧光灯相同的水准，但是由于高亮度LED发光效率低，因此其耗能较高，且其光源成本也是冷阴极荧光灯数十倍。
受限于产品单价亮度与售价，目前冷阴极荧光灯仍主宰整个7吋以上液晶显示器背光源市场，不过冷阴极荧光灯的发光过程中需要用汞蒸气作为放电介质，由于汞蒸汽具有温度依存性，低温下不容易启动。除此以外，汞会对人体产生危害，被列入欧盟特定有害物质管制指令(Restriction of the use certain Hazardous Substance)中的禁用物质，2006年后含汞的冷阴极荧光灯将无法在欧盟地区销售，以2003全球冷阴极荧光灯高达3亿支市场规模，高亮度LED若能取代冷阴极荧光灯，其所能创造出的市场潜力相当庞大。
高亮度LED与冷阴极荧光灯目前仍存在明显的成本差异，单以演色性等色彩表现的优势，要克服显示器背光模组厂商使用，恐面临相当大的难度。目前高亮度LED厂商，除了积极改善产品特性及推出标准化高亮度LED光源模组，以降低成本及方便背光模组厂商产品设计外，也尝试以环保角度作为切入市场的基础。
（4）汽车市场成长脚步较快
展望未来，高亮度LED的发展，高亮度LED所具备节能、环保、轻薄短小易设计等特点，将是驱动其市场成长的主要动力，相对的成本过高及缺乏一致的标准将阻碍市场成长。
在汽车市场中，虽然高亮度LED产品单价远高于一般的白炽灯泡或卤素灯，但由于汽车单价高达数万美元，使用高亮度LED为光源所增加的成本，占整体汽车成本比重相当低。此外，使用高亮度LED为汽车光源，除了既有的节能、环保等优势外，还能衬脱出汽车的独特性。最后，在标准制订方面，目前包括美国ASE、欧盟的ECE都有制订以高亮度LED为汽车光源的标准，且积极进行全球标准的调和。
整体来看，高亮度LED在汽车市场中将能成功克服成本及标准的优势，预期2004年市场规模将能有明显的成长。中型尺寸显示器背光源，主要应用于车用显示器中，在汽车制造商积极朝向汽车无汞化的发展趋势下，预期车用中型显示器背光源，将继汽车尾灯成为高亮度LED成长的市场。最后，在大型显示器背光源及一般照明市场，短期内高亮度LED需要克服其成本方面的不足，预期仍需须待3~5年后，市场才能大幅成长。至于较精确的时间，须视高亮度LED技术发展时程及成本降低的速度能否超越Haitz定律。
