附加價值高　OLED搶灘居家照明

圖1 台灣清華大學材料系教授周卓煇指出，OLED照明擁有諸多優於傳統光源的特性，因此未來可望延伸出更多的應用版圖。

看準可調節色溫的照明市場深具潛力。台灣清華大學材料系教授周卓煇(圖1)表示，目前OLED照明是唯一能在任一時間點調配出日出至日落色溫變化的光源(圖2)；至於可實現色溫最低達2,700K的白熾燈已至最低極限，無法再調降其色溫。

歐盟執委會贊助的應用於資訊通訊技術與照明設備的高亮度有機發光二極體(OLLA)聯合研究機構資料顯示，在室內亮度每平方公尺300坎德拉(cd)之下， 3,000K與4,000K色溫擁有最高的終端市場接受度；相對而言，顯現陰白色的6,500K色溫的市場評價最低。另一方面，亦有研究指出，高色溫有益於人體可體松(又稱醒來激素)的分泌，此將使人體感覺較有精神；低色溫則對人體褪黑激素的影響小，因此終端使用者在低色溫環境下會感受舒適，加上褪黑激素為可有效抑制腫瘤的保護性賀爾蒙，在在顯示終端消費者較易偏好選用低色溫的居家照明。周卓煇認為，終端用戶更鍾情於2,500K色溫，代表OLED光源終會是居家照明的大勢所趨，其中標榜護眼、不易致癌的OLED檯燈將會是初期規模可觀的市場。

圖2 OLED可調變的色溫圖

有鑑於OLED光源兼具面光源、廣視角、可撓曲、輕薄、省電等優勢，北美、日本、台灣、韓國與德國廠商已紛紛大舉投入技術研發，其中北美OLED照明專利數量已於2002年始超越LED。由於日、美大廠跨入OLED領域較早，進駐的廠商家數眾多，專利技術早已分散在不同廠商間；至於德、韓業者的專利技術集中度偏高，前五大專利權人擁有近90%的專利技術比重；台灣廠商製造業發達，在專利布局多且快之下，專利技術集中化的比例亦相當高。雖然OLED尚須克服壽命偏低與價格過高的難題，但周卓煇預期，在歐司朗光電半導體(OSRAM Opto Semiconductors)、飛利浦(Philips)、奇異(GE)、Lumiotec、Konica Minolta等大廠持續戮力突破OLED技術瓶頸之下，將有助於加速OLED照明達成大量商品化。

根據市調機構美商顯像資訊管理顧問(DisplaySearch)預估，OLED照明市場將於2011年起飛，至2013∼2014年市場規模將超越被動矩陣式(PM)OLED顯示器，並於2018年達到60億美元大關。

周卓煇亦強調，OLED為面光源，熱較易分散，因此不會有傳統LED散熱不佳的缺陷，加上質輕，未來應用在飛機顯示幕的機率大；且成為薄膜電晶體液晶顯示器(TFT LCD)背光源已勢不可當。

2009年12月，伊士曼柯達(Eastman Kodak)為縮減支出，宣布將旗下OLED事業出售給樂金電子(LG Electronics)，加上先前伊士曼柯達已將OLED技術陸續授權予先鋒(Pioneer)、三星SDI、錸寶、富士(Fuji Electric)等業者，遂讓台、日、韓廠商有機會接棒發展OLED技術。周卓煇分析，OLED主要採用碳、氫、氧、氮有機材料製成，分子設計容易，事實上，分子設計正好為台灣廠商的強項，且若台商能掌握可延長OLED壽命的專利技術，將有機會可與其他廠商進行專利技術交叉授權，藉此站穩市場的一席之地。

除了OLED光源之外，發光二極體(LED)同樣在發光效率、價格與壽命有大幅進展，且受惠於環保意識抬頭，上海世博會中，眾多的建築、顯示看板、室內等照明已選用LED光源，讓不少LED供應鏈廠商荷包進帳之外，LED光源更已為展場眾所矚目的焦點。

世博會LED火紅　聚積訂單捷報頻傳

上海世博會釋出的龐大LED照明商機，除已嘉惠上海大峽谷光電、歐司朗、科瑞(Cree)、日亞化學(Nichia)、晶元光電、億光、光磊等LED業者外，近期更傳出聚積科技獨占世博會LED顯示螢幕高達90%的驅動IC訂單，同時接獲中國館、台灣館等LED照明標案，為台商成功搶灘再添一樁。

圖3 聚積科技技術市場部副理林益勝表示，受惠於中國大陸節能與扶植當地LED廠商的政策，LED照明商機湧現。

日前，聚積科技技術市場部副理林益勝(圖3)亦證實，聚積科技LED驅動IC已獲近九成世博會LED顯示螢幕採用，同時掌握上海世博會中國館、台灣館等LED照明業務，為公司帶來可觀的營收貢獻。聚積科技獨家專利Share-I-O和S-PWM系列LED驅動晶片，在此次世博會中獲得多家LED顯示幕製造商選用，如上海三思科技打造的開幕式顯示幕，該顯示幕面積達500公尺。

2008年北京奧運，中國政府開始大張旗鼓啟用LED照明，聚積科技亦成功爭取到北京奧運LED驅動IC訂單，不過，林益勝指出，相較於北京奧運，預計上海世博會整體LED使用量將可望超越北京奧運達二至三倍之多。

由於中國大陸政府積極扶植本土LED供應鏈廠商，上海世博會中國館大多數傾向於針對本土LED元件與燈具商下單，林益勝透露，除了外國館仍會選用國外LED驅動IC製造商的產品外，為配合中國大陸培植本土廠商的政策，中國大陸世博會得標業者通常會優先選購本地LED驅動IC供應商的產品，所幸，聚積科技深耕中國大陸多年有成，才得以獲得當地得標商直接由聚積科技的中國大陸據點訂貨。

為加速擴大LED照明市場滲透率，成本續降已成為刻不容緩的議題，兼顧成本與設計競爭力的COB(Chip on Board)封裝技術亦趁勢崛起，躍居LED照明封裝技術的主流。

兼具成本/設計優勢　COB異軍突起

COB封裝為高功率LED封裝技術的新寵，其兼具低熱阻、高成本效益、設計彈性高、混光均勻、畫質清晰無重影等諸多優勢，遂吸引科瑞、Philips Lumileds、夏普(Sharp)、Citizen等大廠爭相投入，惟發光效率與散熱問題待解，將為目前廠商戮力改善的方向。

圖4 齊瀚光電副總經理吳世民表示，COB封裝具備成本、應用便利性與設計多樣化優勢，將成為市場主流趨勢。

齊瀚光電副總經理吳世民(圖4)說明，不同於傳統高功率5瓦的LED光源須採用五顆1瓦LED晶片封裝成五顆LED元件，高功率COB封裝係將五顆1瓦LED晶片封裝在單一晶片中，因此需要的一次光學透鏡將從五片縮減為一片，有助於縮減材料、系統成本，進而可節省組裝人力成本。此外，高功率COB封裝僅需單顆高功率LED即可取代多顆1瓦(含)以上LED封裝，由於體積更小，致使燈具外觀設計更多樣化；且高功率COB亦可將紅綠藍光LED封裝在單一晶片中，因此可達極高的混光均勻性。

相較於中低功率LED，高功率LED面臨更多的散熱考驗，吳世民強調，COB封裝雖為大勢所趨，然降低熱阻改善散熱效能，以提升LED可靠度，以及降低一次光學透鏡光線折射造成的熱能，藉此提升取光能力，為產業界亟待突破的技術瓶頸。為能持續提升發光效率，降低垂直方向熱阻及熱密度將成為設計重點，此須借助COB封裝基板技術達成。

現階段產業界主要的COB封裝基板技術區分為傳統FR4基板、金屬基印刷電路板(MCPCB)基板、陶瓷基板和特殊MCPCB基板四大類，各有優劣勢。過去業界傾向選用陶瓷基板技術，主因是散熱性能佳，以及與LED晶片的膨脹係數相符，受熱膨脹時，晶片才不至於因膨脹係數不同導致拉扯，產生破裂的情況，不過最為人所詬病之處在於其為陶瓷材質，因此當LED燈鎖在燈座上時，容易在鎖螺絲時發生破裂。吳世民談到，MCPCB基板經加入介電層(PP)後已逐步改善散熱效能，加上為鋁金屬材質基板，具有延展性，因此可避免陶瓷基板易損壞的弊病，可望成為市場主流。

另一方面，為擺脫COB設計複雜造成亮度不夠的缺陷，一次光學透鏡的開發將為COB封裝亮度勝出的關鍵。吳世民提到，多次折射會使光能轉換成熱能，造成光輸出量減少和熱能提升，因此一次光學透鏡的功能即可改變發光角度為90∼150度，有助於提高取光效率達10∼20%；此外，一次光學透鏡材質的選擇也是關鍵，現今塑膠、玻璃與矽膠為常用材質，廠商可視不同應用需要調整選用。 不僅是傳統的直流電(DC) LED，在10瓦以下的照明應用領域，交流電(AC)LED的發光效率、單價與DC LED已在伯仲之間，正試圖瓜分傳統光源與DC LED的照明市占。

性價比旗鼓相當　AC LED搶DC LED地盤

現階段受限於發光效率，AC LED光源主要瞄準性價比最具優勢的3∼10瓦應用領域，其單價及發光效率將可與傳統DC LED不分軒輊，加上AC LED較DC LED更適用於小型燈泡或高彈性設計空間的燈具產品，以及功率因素(PF)可高達85%以上，正在蠶食傳統DC LED照明版圖。

圖5 福華電子LED事業處開發部資深經理陳棟樑(左)認為，若立體熱插拔封裝技術擺脫散熱桎梏，即可望成為解決AC LED散熱最具競爭力的方案。右為專案經理楊仁華。

福華電子LED事業處開發部資深經理陳棟樑(圖5)預估，2010年第三季AC LED發光效率將由目前每瓦50流明，上看至每瓦70流明，使用於3∼10瓦燈泡，成本和發光效率將與DC LED燈泡不分上下，惟仍需供應鏈廠商共同戮力達成。 相較於DC LED電路結構，AC LED省去電容及整流器，有利於體積縮小，應用範圍較為多元化，此外，陳棟樑指出，AC LED電路架構可助於降低電源耗損，功率因素均可超過85%，優於一般DC LED燈泡搭配電源轉換器的50∼70%，更符合節能環保趨勢，且減少電子元件使用，可延長使用壽命。

然現今AC LED仍面臨諸多技術挑戰，包括發光效率、散熱、閃爍、耐壓絕緣性、無紅光AC LED等，須透過晶片、封裝與照明模組環節一一克服。陳棟樑透露，先前福華電子已開發出紅光AC LED神明燈，並送樣給客戶，現已可供貨；另外，閃爍弊病亦有改善。

根據福華電子的資料顯示，同樣5瓦的燈泡，AC LED燈泡的發光效率已可達每瓦50流明、光源成本為4美元；DC LED燈泡的發光效率為每瓦60流明、光源成本為3.2美元，另須加上驅動IC價格約1.5∼2.5美元，總成本至少約4.7美元。兩相比較，顯示5瓦以下AC LED性價比與DC LED相比，已勢均力敵。

現今技術發展已臻成熟的DC LED光源頗有新世代照明光源之姿，然OLED與AC LED亦虎視眈眈龐大的照明市場商機。著眼於節能減碳為當務之急，勢將帶動DC LED、OLED與AC LED光源市場需求增溫，成為兵家必爭之地，其中發光效率、壽命與成本將是市場的決勝關鍵，並將成為三大照明光源技術廠商持續戮力改善的技術重點。