LED车灯和主照明市场的分析

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1、LED车灯和主照明市场的分析欧盟与其它各国陆续宣布新车加装昼行灯，以及全面禁用、禁产白炽灯法令后，再加上安规验证标准已准备就绪，LED车灯和主照明需求攀升。为赶搭市场商机，LED组件、LED驱动IC及系统等厂商也加紧祭出完整方案，以分食这一巨大商机。 欧盟规范于2012年全部车种的新车均须安装专属昼行灯(DRL)，以确保行车更加安全。此外，包括欧盟、英国、日本、新西兰、澳大利亚、加拿大、美国、阿根廷等国家已正式宣布，最迟于2014年将全面禁用与禁产白炽灯。在各国政策推动下，发光二极管(LED)昼行灯和主照明应用俨然已成为继背光源与路灯照明市场后，LED厂商全力布局的商机焦点。 各国政策加速LE

2、D车灯/主照明普及 为了让行车更加安全，欧盟率先于2008年9月24日公告，要求自2011年2月始，所有小轿车、小货车的新车型均须配备昼行灯；而其它货车、巴士则是自2012年8月7日起须配备昼行灯。除了欧盟之外，其它各国也陆续着手规范全部车种的新车须安装昼行灯，目前仅有加拿大法规容许以近光灯代替昼行灯。 专家指出，由于昼行灯必须在车辆行驶中保持亮度，传统昼行灯的耗电量为头灯的2530%，于是具备低耗电量与长使用寿命优势的LED光源成为厂商研发新潮流，若使用LED昼行灯仅须消耗头灯10%的电力。考虑行车的安全性及节能需求趋势下，开发LED昼行灯将势在必行，成为LED厂商拓展车灯市场的新商机。 现

3、今，汽车制造商奥迪(Audi)推展LED昼行灯最为积极，旗下A8、R8及A4系列皆已配备LED昼行灯，A8采用飞利浦(Philips)Lumileds的Luxeon Emittor作为昼行灯光源；R8和A4则选用欧司朗光电半导体(Osram Opto Semiconductor)的Advanced Power Top LED与Golden DRAGON LED；甚至预计于2010年发表的第三代A8也将全面导入LED昼行灯。此外，不少汽车制造商已于今年上半年推出的新车款也配备LED昼行灯，如奔驰(Benz)等。 事实上，除了昼行灯之外，LED已经广泛应用于车内照明，包括仪表板、背光按钮、天窗、抬

4、头显示器等。欧司朗光电半导体表示，车内随选选色(Coloron Demand)功能让汽车制造商可使用公司特有的识别颜色，创造与竞争对手的差异性，或于不同系列使用不同颜色加以区别。 另外，LED外部车灯的使用比重也持续攀升，如2008年凯迪拉克(Cadilac) Escalade首先采用LED车头灯。飞利浦Lumileds表示，上市的凌志(Lexus)LS600h及奥迪R8均已装载LED车头灯，其中凌志选用的即是飞利浦Lumileds及日亚(Nichia)的高功率LED。至于LED于第三剎车灯、车尾灯、方向灯、侧灯、近光灯及远光灯等需求量也日益增长。LED也经常使用于中型车款的车尾灯，除考虑尺寸

5、小、温度稳定及使用寿命长等特性外，另一优势为反应速度快，可在驾驶者踏下剎车板的瞬间亮起。例如日产(Nissan)Tiana后灯和克赖斯勒(Chrysler)第三剎车灯、方向灯及后照灯皆已采用LED光源。 即便LED剎车灯、方向灯等信号灯技术已臻成熟，但LED车头灯、前雾灯等照明灯类仍未普及，然受惠于各国昼行灯法令的颁布，LED昼行灯已成为炙手可热的车灯应用。 另一方面，为了顺应节能减排大趋势，各国自2009年起陆续停止生产、禁用白炽灯泡，尤其欧盟各国将自今年9月始，禁止销售100瓦传统灯泡，2012年全面禁用所有传统灯泡，为最早实施的区域。 根据市调机构LEDinside预测，随着各国政府禁用

6、白炽灯的时间表相继出炉，全球整体照明产品更新效应将于20102012年逐渐发酵，至2012年，LED照明领域年复合增长率高达33%。而在LED发光效率逐渐提升及成本下降下，未来LED照明将可切入室内照明领域。 在各国政府节能政策推波助澜下，势将带动LED昼行灯及主照明市场需求，为及早确保产品的性能、可靠度及安全性，欧盟、北美政府与安规验证机构也责无旁贷，已针对车灯和主照明订定出相关的标准与安规认证。 标准/安规验证制定紧锣密鼓 LED车灯/主照明商机耀眼 欧盟针对LED昼行灯与车头灯分别制定出ECE R112、ECE R87规范，专家指出，LED车灯与传统车灯验证截然不同，由于LED光源点亮后

7、照度会逐步提升，称为稳定期，因此欧盟规定LED光源须在点亮1分钟内达到最低照度要求，并于点亮30分钟后达到稳定期照度，也即在点亮后1分钟及30分钟内，亮度值达到不同车灯类型的上、下限值之内，如昼行灯上、下限值个别为1,200cd和400cd；而根据欧盟LED方向灯规范ECE R6规定，上、下限值是1,000cd及175cd；至于LED位置灯ECER7上、下限值则为17cd、4cd。另外，他补充说到，使用比重逐渐提高的LED车头灯，以及车尾灯、剎车灯同样毋须长时间点亮，因此并不要求长时间的照度稳定，为车灯验证的例外。 再者，值得关注的是，由所有英国保险公司联合号召的Thatcham联盟，偕同德国

8、莱因针对理赔要求所制定的非强制性EMC验证服务，其主要适应LED车灯需要额外的电池回路系统，为保障驾驶者于车内的安全，因此要求整车须进行电磁兼容(EMC)的验证，以确认车辆内任何的电器系统均达到公定的EMC规格要求。任何车辆内新增的电子产品也必须通过EMC验证，此对于后装市场(AM)影响性较大，该联盟并期望此服务能拓展至欧洲各国。此外，Thatcham验证项目尚包括后装产品是否符合原装产品的规格要求，包含功能与组装性。 目前主要代表性车灯客户为欧司朗、飞利浦、Valeo、Narva等，不过车市现况不佳，验证订单也跟着缩水，至于国内，则尚未接获车灯验证需求，不过随着LED车灯更为普及，国内汽车制

9、造商使用LED车灯比重也会大幅提升，现有过半比例汽车配备LED剎车灯、方向灯等，因此国内汽车厂商验证LED车灯的需求量较大。 而LED主照明与车灯验证项目大相径庭，大多时候，车灯与人体接触的机会较低，因此毋需电气安规要求；反之，LED主照明则有此需求。此外，LED车灯仅有系统须要验证；然而LED照明安规验证项目则涵盖LED组件及系统。 不同的LED照明的安规要求迥异，此外欧美对于照明设备的安规标准也不尽相同，主要差别在于电压(欧洲230伏特、北美120伏特)、对于安全考虑的标准以及因应不同结构的差异性。 LED照明验证主要项目为电气安全测试、光学特性、EMC安全测试及欧盟废旧电子电器设备指令(

10、WEEE)/电气电子设备有害物质限用指令(RoHS)指令符合性测试。李志明建议，不同灯具的验证价格不一，为有效缩减验证成本，厂商须找寻符合安规条件的组件。 相较于德国莱因，于北美LED照明安规验证市场较为活跃的UL，除了LED灯具之外，也特别针对LED组件制定出安规验证草案UL Subject8750。UL Subject8750针对LED组件的安规验证项目包括发光模块、控制回路及电源供应。 UL表示，由于先前传统灯具安规认证未考虑LED组件特性，因此UL Subject8750系补强LED应用于传统灯具系统安规标准的不足，并适用于所有LED灯具的安规验证。 至于LED灯具安规验证项目则涵盖异

11、常测试、电器规格和机械强度，因此除了所有灯具的基本测试，如温度、异常测试与绝缘特性外，考虑LED属于半导体组件，与传统灯源特性相去悬殊，因此特别规划异常测试项目，而机械强度方面，主要对于结构进行审查，确认开关、电源线规格是否符合灯具要求，以及相关电器间距是否引发短路现象，以避免出现短路、开路或回路过载情形。 然而，虽然在政府政策与验证护航之下，LED车灯与主照明后势可期，但与背光源和路灯照明相比，汽车与主照明应用的设计要求更为严苛，尤其是用于车头灯和室内主要光源时，LED的散热、发光效率与可靠度均面临极大挑战。因此，为抢攻此两大潜力市场，LED厂商已陆续研发出更高发光效率的LED与新式的散热、

12、封装技术，加速市场成形。 车灯/主照明强调长寿命/高可靠度 根据市调机构Strategies Unlimited数据显示，2012年全球高亮度LED市场产值将由2007年的46亿美元，攀升至114亿美元，其中照明与背光源应用为主要增长力道，2012年市场渗透率分别达到12%、44%，车灯则维持12%的市占率。由此可知，无论车灯或是主照明市场，已成为LED厂商垂涎的目标。 为能分食市场大饼，LED厂商竞相推出改善LED散热、发光效率与可靠度的解决方案。飞利浦Lumileds已为LED车灯领域的代表性厂商之一，其所研发的Luxeon Rebel系列高功率LED产品在车灯业界夙负盛名，其特色为不对称

13、的LED架构设计，在散热与发光效率皆深具市场竞争力。 专家认为，LED的发光效率与温度有很大的关连性，当温度增加时，发光效率会降低，透过芯片的封装技术，可改进散热缺陷提高发光效率，如欧司朗光电半导体的五颗芯片OSTAR最高流明值为1,000流明，但其热阻仅3K/W；最新推出的1瓦OSLON SSL LED，其7K/W低热阻改进散热管理。 另外，欧司朗光电半导体针对昼行灯、车头灯已分别开发出Golden DRAGON LED、Advanced Power Top LED与OSTAR Headlamp LED，前者的氮化铟镓(ThinGaN)芯片以350毫安的工作电流产生64流明的亮度，顺向电流已

14、从3.8伏特减至3.2伏特。每盏车头灯只需四枚Golden DRAGON LED便能于日间产生足够的光线，耗电量也低。至于OSTAR Headlamp LED，可轻易达到卤素灯的亮度，每颗LED各有最多五枚紧密薄膜芯片，符合AEC-Q101汽车标准。依据串联的芯片数量，该款高功率LED能在700毫安因应一枚芯片至5枚芯片，产生125800流明的亮度。 除了LED封装之外，LED驱动IC于车灯与主照明系统中，也扮演提高转换效率和可靠度的重要角色。 提升电源转换效率/可靠度 LED驱动IC担当重任 根据市调机构IMS预测，至2012年，全球LED车灯驱动IC出货量将由2005年的一百四十万颗，大幅

15、增长达七千二百四十万颗，20052012年年复合增长率(CAGR)高达86.4%。由于增长力道惊人，吸引众多LED驱动IC厂商进驻。 考虑瞬间电压脉冲 宽范围电压LED车灯驱动IC为决胜关键 车灯与LED操作电压同为直流(DC)电，加上电压伏特数值偏小，如小车约12伏特、大车为24伏特，因此功能诉求与设计较为简单。但须特别注意的是，汽车发电机仍为充电来源，而瞬间发电时会产生瞬间电压脉冲，因此LED驱动IC可承受的电压范围要更广，已成为车灯模块商选购的必备条件。 美国国家半导体(NS)针对车灯市场开发出LM3421、LM3423两款LED驱动IC，可提供宽范围的输入电压达4.575伏特、能安装升

16、/降压电路、适应冷车启动(Cold-Crank)与负载突降(Load Dump)情况，及提供过电流、过电压和过温故障警示保护。此外，为提高LED驱动IC的稳定性及能与主系统连接，该公司透过增加LED驱动IC接脚数量的设计达成此目标。 美国国家半导体分析，汽车电子在高电压时会升至5060伏特；在低温及无电源下，电压会下降至78伏特，因此LED车灯驱动IC的工作电压范围需较宽，以支持不同车灯的瞬间电压脉冲需求。 另一方面，聚积科技借助电路与制程达到LED车灯驱动IC对温升的要求。聚积科技指出，聚积科技所提供的高稳定性LED驱动IC能降低热的产生，因此开发的LED车灯驱动IC在105下仍可维持正常运作。而不同于美国国家半导体、聚积科技等LED驱动IC制造商，德州仪器仅将主力市场锁定LED主照明。