導入創新思維 開拓LED OLED新藍海

工商時報【轉載自《工業技術與資訊》第307期】 LED台灣的固態照明發展至今，不可諱言已面臨瓶頸，其中，LED照明的紅海廝殺促使創新應用的找尋成為當務之急，LED智慧照明就是一個明顯出路；而OLED發展多年，在此商機逐漸發酵之際，台灣業者也必須透過創新應用思維的導入先行卡位市場。 工研院產業經濟與趨勢研究中心（IEK）研究報告顯示，隨著LED元件發光效率提升，LED照明市場應用範圍也逐漸擴大。過去LED發光效率差，且價格昂貴，因此僅用於手電筒及小夜燈等地方。但發展至今日，LED發光效率不斷提升，價格也大幅下滑，照明應用不斷擴大。再加上全球照明節能發展趨勢以及LED照明性價比大幅提升之下，2016年全球LED照明市場規模達487億美元，較2015年成長21.5％，市場滲透率達33％。 隨著LED照明產品滲透率的成長，使得照明產品低價化。但因為LED技術導入，使得更複雜、更多功能的LED智慧照明有發展的新機會，甚至改變照明市場未來的產品與市場樣貌，主要照明大廠包括Philips、GE都積極搶攻；且由於前景看好，許多異業廠商也積極跨入智慧照明市場，如Verizon、華為、小米、高通、Minebea等，勢必也會為產業帶來衝擊。 提高附加價值 發展LED可見光通訊 找尋LED照明創新應用成為當務之急，工研院電子與光電系統研究所所長吳志毅認為，不同於過往LED照明研發總是著重於效率提升，現階段則是傾向於提高附加價值。以工研院為例，隨著LED照明逐漸普及，在經濟部技術處支持下，工研院除了將持續研發LED所需的硬體元件，更會將LED照明延伸至可見光通訊領域，為LED照明探索更多加值應用的發展契機。 工研院開發的LED可見光通訊系統名為「LED照明定位系統」，是將可見光通訊模組裝置在LED燈具上，透過LED照明，在傳輸距離約3公尺時，能達到每秒約100Mbps的傳輸容量。此系統可運用於寬頻上網，且由於LED可見光通訊的光波具有指向性、發光角度固定，透過光線就能有效辨識位置，因此能應用於室內導航、服務人員位置管理及大賣場定位服務等。 吳志毅進一步說明，LED可見光通訊使用的頻段不同於Wi-Fi、Zigbee、藍牙等通訊技術，可避免互相干擾，且由於對人體無害，所以非常適合應用於醫院等較無法容忍電磁波影響的場域。在與彰化基督教醫院合作的案例中，可見光通訊醫療儀器定位系統的導入，能將護理人員交班時盤點儀器的時間從1小時縮短至20分鐘以內，大幅減輕護理人員負擔；在其他的應用情境中，LED光通訊可用於健檢中心導覽，清楚指示接受健檢者的移動方向及檢驗項目。 打造高品質LED光 開闢利基市場 在2017年台灣國際照明科技展中，工研院在經濟部技術處與能源局支持下，展出多項LED與OLED創新技術與應用。其中包括只要調整燈光就能讓櫥窗裡衣服的顏色看起來更加鮮豔明亮的「LED可調光譜照明模組」。此模組的運作原理是透過多晶多色的調光燈具設計，將特定波長混合白光，提供物品照明，使其呈現高色彩度。 此一模組也能應用於人體保健，透過調整出適合人體生理節奏的照明，達到降低疲勞、振奮精神等效果。基本上，對人眼來說，無論「LED可調光譜照明模組」調整的光譜為何，人們看到的依舊是白光，然而由於其中紅、藍、綠光的比例其實有所變化，因此自發性感光視網膜神經節細胞所接受的生理刺激程度也不同，「LED可調光譜照明模組」就是藉此發揮其對人類生理的影響。 此外，在LED照明上，工研院致力於人因照明與LED智慧控制技術，工研院致力於讓LED照明擁有光譜可調、低色偏、高演色性、低眩光、無閃爍等特性，藉以打造高光品質照明環境。展出的一大亮點是首次亮相的「500W高功率LED戶外燈具」，其核心技術是高性能散熱技術，可達到模組輕量化與薄型化目標，主要應用場域包括球場、展覽館等。 台灣LED照明光電產業上中下游產業鏈完整，總共超過700多家廠商，在磊晶、晶粒、元件、LED模組技術擁有堅強實力，而且我國通訊產業於通訊晶片設計、終端工業設計，也具備基礎與產業群聚。吳志毅強調，希望結合台灣在LED及ICT等兩大領域的優勢，在堅實基礎上導入創新應用思維，讓台灣的LED照明產業逃離殺價競爭的宿命，營造出擁抱藍海的空間。 OLED 除了在LED領域不斷尋求突破及創新之外，被視為優質光源的OLED，也是近年來新興的固態照明領域之一。OLED為面型光源，頻譜接近自然光且具有低眩光及輕薄可撓等特性，因此被視為新世代照明技術。 根據UBI Research最新的OLED照明分析報告，2016年全球OLED照明市場規模為1億1,400萬美金，而到了2020年將成長至16億美金，其中從2017年至2025年，每年的年均複合成長率（CAGR）更高達66％。 其中，OLED室內照明在2019及2020年的預估規模分別為1億8,300萬及4億9,400萬美元，車用照明市場規模則將從2016年的300萬美元成長至2019年的2億9,600萬美元，且到了2020年，更將達到8億2,100萬美元，市場成長相當迅速。 工研院電光系統所副所長胡紀平表示，隨著OLED的材料、製程的進展，OLED技術成本得以下降，加上歐美日韓等國家的生產線大量開出，使得OLED的價格不再高不可攀，逐步逼近LED，對於OLED照明市場的推廣極為有利。根據美國DOE預測，OLED照明的成本、效率與壽命指標將在2020年後與LED趨於一致。 台OLED應用 鎖定室內照明及車燈 胡紀平強調，台灣的燈具產業在80年代曾是世界「燈具王國」美稱，而車燈產業現今在全球更是占據數一數二的位置，憑藉既有的技術實力和通路基礎，台灣無論是發展OLED室內照明或車用照明皆大有可為。他進一步說明，OLED照明首先將應用於利基型市場，例如，連續頻譜的OLED照明可與健康連結，提供人體與心理所需的各種光線頻譜，提供舒適的居家、照護及工作環境；再者，OLED所具有的可自由塑形的照明能力，則能啟發更多的創意靈感。在眾多OLED可發揮的應用中，室內照明及車用照明這兩大領域尤受重視。 胡紀平指出，工研院將OLED的硬質玻璃基板換成軟性輕量的軟性基板，由硬質封裝改為軟性封裝，並改善OLED製程、元件結構及機械強度，可提供設計師所需的直覺及彈性設計。例如此次OLED照明主題館中的「月光」主題燈，就用12片FOLED光引擎，利用自由塑形的能力，設計出月亮圓缺的變化。 在OLED照明方面，工研院展出利用OLED光源打造而成的大型裝置藝術，充分體現OLED光源本身就是燈具的特色，極具可塑性。現場展示的餐桌燈由40片OLED所組成，工研院整合電源供應與訊號控制於鋼索線內，能夠同時驅動大量OLED，創造出美輪美奐的餐桌照明情境。再者，由OLED光源構成的方塊燈結合無線充電介面，則可隨意擺設創造出符合自己需求的OLED照明，適合應用於化妝鏡，尤其是OLED的類自然光特性，使其在美妝應用方面頗受期待。 胡紀平表示，OLED的獨特性也將使其在車用照明領域中可望取得一席之地。相較於LED車燈為點狀光源，易造成眩光，OLED是面型光源，所以較不易產生眩光問題，這是OLED應用於車燈照明的優勢。工研院也已與台灣車燈製造商有所合作，共同開發OLED汽車尾燈。 在經濟部技術處支持下，工研院投入OLED開發多年，除致力於建立技術能量外，更重要的任務在於為OLED技術打開出海口，也就是推動應用面的發展。胡紀平指出，工研院於2014年成立OLED照明聯盟（OLCA），結合照明公會與設計師團體，以及材料、設備、燈源模組、燈具廠商、照明設計和室內設計等業者，以應用端促進OLED照明產業鏈發展，快速擴大國內OLED照明產業的出海口。 為迎接LED及OLED的新發展，台灣產業界不僅持續深耕技術，更致力於應用面的拓展，從應用面出發帶動產業鏈活絡，希望提高台灣固態照明產業下一波榮景，開拓新藍海。