Während der globale LED-Beleuchtungsmarkt, angetrieben von technologischen Innovationen und nachhaltigen Energiepraktiken, einen beispiellosen Wachstumsschub erlebt, steht die Branche an der Spitze einer Beleuchtungsrevolution.
Dieser Artikel befasst sich mit den entscheidenden Vorteilen, Anwendungen und der Marktbedeutung der LED-Technologie und bietet eine umfassende Analyse, die auf B2B-Experten zugeschnitten ist, die das transformative Potenzial dieses schnell wachsenden Sektors nutzen möchten.
Inhaltsverzeichnis
Marktgröße und Wachstumspunkte
LED-Grundparameter
Neueste Entwicklungen
Fazit
Marktgröße und Wachstumspunkte
Der globale LED-Beleuchtungsmarkt erreichte USD 814.8 Milliarden im Jahr 2023 und soll von 11.0 bis 2023 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 2030 % wachsen.
Laut dem neuesten LED-Industriebericht von Trendforcewird erwartet, dass der globale LED-Markt im Jahr 2024 wieder wächst. Die erwartete Leistung liegt bei 130 Milliarden US-Dollar und die jährliche Wachstumsrate bei 3 %.
Prognosen zufolge wird die LED-Technologie den Energieverbrauch der Beleuchtungsindustrie bis 30 um 2030 % senken. Sie gilt als Eckpfeiler nachhaltiger Energienutzung und hat das Potenzial, die zukünftige Beleuchtungslandschaft in den USA und weltweit deutlich zu verändern.
Für das Jahr 2035 ist zu erwarten, dass LEDs den Beleuchtungsmarkt dominieren werden. Die prognostizierten Energieeinsparungen entsprechen der jährlichen Leistung von über 92,000 Megawatt-Kraftwerken, was ihre entscheidende Rolle bei der Energieeinsparung und -effizienz unterstreicht.
Dieses Wachstum ist vor allem auf die allmähliche Erholung der Marktnachfrage in Bereichen wie Fahrzeugbeleuchtung und -displays, Allgemeinbeleuchtung, LED-Displays, UV-/Infrarot-LEDs sowie Fortschritte bei der Micro-LED-Technologie für große Anzeigegeräte und Uhren zurückzuführen.
Darüber hinaus bieten Marktteilnehmer eine breite Palette an LED-Produkten wie LED-Streifen, LED-Glühbirnen und LED-Röhrenleuchten an, um unterschiedliche potenzielle Zielgruppen anzusprechen und so das Wachstum der LED-Beleuchtungsbranche zu unterstützen.
Im Automobilsektor ist ein deutlicher Anstieg der Nachfrage nach LED-Displays zu verzeichnen, der insbesondere durch Fortschritte bei fortschrittlichen Technologien wie adaptiven Scheinwerfern, Mini-LED-Rücklichtern, Rücklichtern mit Durchgangsform, Ambientebeleuchtung und Mini-LED-Hintergrundbeleuchtungsdisplays vorangetrieben wird. Es wird prognostiziert, dass der Marktwert für Automobil-LEDs in diesem Jahr 3.4 Milliarden USD erreichen wird.
Darüber hinaus wird die Micro-LED-Technologie nach und nach in Bereichen wie Innenraumleseleuchten, Drehknöpfen und transparenten Displays eingesetzt. Bis 2026–2027 wird mit einer weiteren Ausweitung auf Head-up-Displays und Autofensterdisplays gerechnet.
Auf dem UV-LED-Markt bringen die Hersteller weiterhin hochleistungsfähige Sterilisations- und Reinigungsprodukte auf den Markt, die voraussichtlich ab der zweiten Jahreshälfte bis 2026 schrittweise in den Markt für Haushaltsgeräte und dynamische Wassersterilisation vordringen werden. Im Vergleich zu herkömmlichen UV-Lampen bieten UV-LEDs eine längere Produktlebensdauer und ein einfacheres optisches Design und erregen daher große Aufmerksamkeit.
Auch im Bereich der Agrarbeleuchtung gibt es aufgrund der sinkenden Kosten für Pflanzenbeleuchtungsprodukte schnelle Fortschritte, was zu einer erhöhten Nachfrage in mittel- und osteuropäischen Ländern wie der Tschechischen Republik und Polen führt.
Gleichzeitig steigen in Asien und den hohen Breitengraden Nordeuropas die Investitionen in Pflanzenbeleuchtungstechnologie, um die langfristigen Auswirkungen des Winters auf die Nahrungsmittelversorgung abzumildern. Bis 2024 dürfte dies zu einem deutlichen Wachstum des LED-Marktes für Pflanzenbeleuchtung führen.
LED-Grundparameter
Um LEDs vollständig zu verstehen, müssen wir zunächst ihre elektrischen Parameter, Anwendungsgrenzen und relevanten Indikatoren für Beleuchtungskörper untersuchen. Dies hilft Einzelhändlern, die richtigen Optionen für eine Reihe von Anwendungen auszuwählen.
Elektrische LED-Parameter auf mikroskopischer Ebene
1. Spektrale Verteilung und Peakwellenlänge: Das von einer LED ausgestrahlte Licht hat keine einzelne Wellenlänge; es besteht vielmehr aus verschiedenen Wellenlängen, wobei eine Wellenlänge (λ0) die maximale Intensität aufweist, die sogenannte Spitzenwellenlänge.
2. Lichtstärke (IV): Dies bezieht sich auf die Intensität des von einer LED emittierten Lichts, typischerweise gemessen in Normalrichtung (oder entlang der Achse bei zylindrischen LEDs). Sie wird in Candela (cd) ausgedrückt, wenn die Strahlungsintensität in dieser Richtung 1/683 W/sr beträgt.
3. Spektrale Bandbreite (Δλ): Es stellt die Reinheit des LED-Spektrums dar und gibt den Abstand zwischen zwei Wellenlängen an, der der Hälfte der Spitzenintensität entspricht.
4. Halbintensitätswinkel (θ1/2) und Betrachtungswinkel: Mit θ1/2 ist der Winkel zwischen der Richtung des halben Intensitätswertes und der Abstrahlachse (Normalrichtung) der LED gemeint.
5. Durchlassbetriebsstrom (IF): Dies ist der Durchlassstromwert, wenn die LED normal Licht aussendet. Aus Sicherheitsgründen sollte der tatsächliche Strom (IF) unter 0.6IFm liegen.
6. Durchlassbetriebsspannung (VF): Die im Datenblatt angegebene Betriebsspannung wird bei einem bestimmten Durchlassstrom erreicht. Sie wird normalerweise bei IF=20 mA gemessen und liegt bei LEDs zwischen 1.4 und 3 V.
LED-bezogene Anwendungsgrenzwerte
1. Zulässige Verlustleistung (Pm): Der Maximalwert, der durch Multiplikation der Durchlass-Gleichspannung an den LED-Anschlüssen mit dem durch sie fließenden Strom erreicht wird. Das Überschreiten dieses Wertes kann zu Überhitzung und Beschädigung der LED führen.
2. Maximaler Vorwärts-Gleichstrom (IFm): Der maximal zulässige Durchlass-Gleichstrom. Eine Überschreitung des Wertes führt zur Beschädigung der Diode.
3. Maximale Sperrspannung (VRm): Die zulässige Sperrspannung liegt im maximalen Bereich. Eine Überschreitung dieses Wertes kann zu Ausfällen und Schäden an der LED führen.
4. Betriebsumgebung (topm): Der Temperaturbereich, in dem die LED normal funktioniert. Der Betrieb unter oder über diesem Temperaturbereich reduziert die Effizienz erheblich.
LED-Leuchtenbezogene Anzeigen
1. Lichtausbeute: Es handelt sich um das Verhältnis des von einer Leuchte abgegebenen Nettolichtstroms (in Lumen) zur Eingangsleistung (in Watt), gemessen in lm/W. Kaltweiße LEDs mit einer Farbtemperatur von 5000 K oder höher haben in der Regel eine höhere Lichtausbeute.
2. Farbwiedergabeindex (CRI): Es charakterisiert die Fähigkeit einer Lichtquelle, die Farben von Objekten im Vergleich zu einer Standardreferenzlichtquelle (Tageslicht oder Glühlampe) wiederzugeben. Ein höherer CRI bedeutet eine bessere Farbwiedergabefähigkeit.
3. Korrelierte Farbtemperatur (CCT): Es bezieht sich auf die Farbdarstellung des von einer Quelle ausgestrahlten Lichts im Vergleich zu der eines Schwarzkörperstrahlers bei einer bestimmten Temperatur, gemessen in Kelvin (K).
Die LED-Klassifizierung umfasst verschiedene Aspekte
1. Basierend auf der Emissionsfarbe: Rot, Orange, Grün, Blau usw., wobei einige LEDs sogar Chips mit zwei oder drei Farben enthalten.
2. Basierend auf den Eigenschaften der Emissionsoberfläche: Kreisförmig, quadratisch, rechteckig, Oberflächenemission, Seitenemission usw.
3. Basierend auf der Lichtstärkewinkelverteilung: Hohe Richtwirkung, Standard- und diffuse Typen.
In Bezug auf die Struktur gibt es LEDs in verschiedenen Ausführungen, z. B. Epoxidverkapselung, Epoxidverkapselung auf Metallbasis, Epoxidverkapselung auf Keramikbasis und Glasverkapselung. Darüber hinaus können LEDs basierend auf Lichtstärke und Betriebsstrom in normale Helligkeit und ultrahohe Helligkeit eingeteilt werden.
Zum Prüfen der elektrischen Eigenschaften gewöhnlicher LEDs kann üblicherweise ein Multimeter verwendet werden, während für die Prüfung von Infrarot-LEDs zusätzliche lichtempfindliche Geräte erforderlich sind, da Infrarotlicht für das menschliche Auge unsichtbar ist.
| LED-Material | Chemische Formel | Farbe |
| Aluminiumgalliumarsenid, Galliumarsenid, Galliumarsenidphosphid, Indiumgalliumphosphid, Aluminiumgalliumphosphid (dotiertes Zinkoxid) | AlGaAs, GaAsP, AlGaInP, GaP:ZnO | Rot und Infrarot |
| Aluminiumgalliumphosphid, Indiumgalliumnitrid/Galliumnitrid, Galliumphosphid, Indiumgalliumaluminiumphosphid, Aluminiumgalliumphosphid | InGaN/GaN, GaP, AlGaInP, AlGaP | grünen |
| Aluminiumindiumphosphid, Galliumarsenid, Phosphid, Indium-Gallium-Aluminiumphosphid, Galliumphosphid | GaAsPAlGaInP, AlGaInP, GaP | Hohe Helligkeit Orangerot, Orange, Gelb, Grün |
| Galliumarsenidphosphat | GaAsP | Rot, Orange, Gelb |
| Galliumphosphid, Zinkselenid, Indiumgalliumnitrid, Siliziumkarbid | GAP ZnSe InGaN SiC | Rot, gelb, grün |
| Galliumnitrid | GaN | Grün, Smaragdgrün, Blau |
| Indiumgalliumnitrid | InGaN | Nahes UV, Blaugrün, Blau |
| Siliziumkarbid | SiC | blau |
| Silizium (als Substrat) | Si | blau |
| Saphir (als Substrat) | Al2O3 | blau |
| Zinkselenid | ZnSe | blau |
| Diamond | C | Ultraviolettes Licht |
| Aluminiumnitrid, Aluminiumgalliumnitrid | AlN AlGaN | Die Wellenlänge ist ultraviolettes Licht von fern bis nah |
Neueste Entwicklungen
Verschiedene Anwendungsbereiche
Technologievergleich: LED und OLED sind zwei weit verbreitete Anzeigetechnologien mit unterschiedlichen Eigenschaften, was zu Unterschieden in ihren Anwendungsbereichen führt.
LED-Anzeigen werden aufgrund ihrer Helligkeit und Haltbarkeit häufig für Werbetafeln im Außenbereich, große Bildschirme und Veranstaltungsorte verwendet, was ihnen in hellen Umgebungen einen Vorteil verschafft.
OLED-Displays werden dagegen häufig in Kleingeräten und Unterhaltungselektronik wie Smartphones, Tablets und Fernsehern eingesetzt. Das ultradünne Design und die hervorragende Bildqualität von OLED-Displays machen sie zur bevorzugten Wahl für hochwertige Elektronikprodukte.
Displaytechnologie der nächsten Generation
Micro-LED zeichnet sich durch hohe Auflösung, geringen Stromverbrauch, hohe Helligkeit, hohen Kontrast, lebendige Farbsättigung, schnelle Reaktionszeit, dünnes Profil und lange Lebensdauer aus. Es verbraucht bis zu 10 % des Stroms von LCDs und 50 % des Stroms von OLEDs und ist damit die von der Branche erwartete Displaytechnologie der nächsten Generation.
Ähnlich wie LEDs weisen Micro-LEDs eine typische Halbleiterstruktur auf, die aus Halbleitermaterialien mit direkter Bandlücke besteht. Der Halbleiterchip besteht aus einem P-Typ-Halbleiter, in dem Löcher vorherrschen, und einem N-Typ-Halbleiter, in dem Elektronen vorherrschen. Wenn über Leiter Strom durch den Chip fließt, werden Elektronen in Richtung der P-Region gedrückt, wo sie sich mit Löchern rekombinieren und Energie in Form von Photonen abgeben.
Die Hauptwellenlänge des Micro-LED-Spektrums liegt bei etwa 20 nm ultraviolettem Licht und bietet eine extrem hohe Farbsättigung. Im Vergleich zu herkömmlichen LED-Geräten ist die Größe der neuen Micro-LED von einer typischen Größe von 300–1000 Mikrometern auf 1–100 Mikrometer geschrumpft, was eine höhere Integrationsmenge auf derselben Chipfläche ermöglicht. Aufgrund der inhärenten Lichtemissionseigenschaften von LEDs verbessert Micro-LED die Effizienz der Umwandlung von Licht in Elektrizität erheblich und ermöglicht die Entwicklung von Displays mit geringem Energieverbrauch oder hoher Helligkeit.
Bei Micro-LEDs werden LED-Strukturen mit Abmessungen von etwa 1 bis 100 Mikrometern dünner, miniaturisiert und angeordnet. Anschließend werden die Micro-LEDs auf Schaltungssubstrate übertragen, die starr oder flexibel und transparent oder undurchsichtig sein können. Abschließend wird ein physikalisches Abscheidungsverfahren verwendet, um die Schutzschicht und die obere Elektrode fertigzustellen und so die Einkapselung des oberen Substrats zu ermöglichen.
Das US-amerikanische Micro-LED-Display-Startup Q-Pixel hat die erfolgreiche Entwicklung des Micro-LED-Displays mit der weltweit höchsten Auflösung und Aktivmatrix bekannt gegeben. Dieses Display bietet eine Pixeldichte von bis zu 6800 PPI, Abmessungen von 1.1 cm x 0.55 cm und eine Auflösung von 3K x 1.5K.
Ausweitung auf weitere Anwendungsbereiche
Neben technologischen Innovationen ist auch eine Ausweitung der LED-Anwendung auf andere Bereiche absehbar. Das unabhängige Farbanpassungspotenzial von LEDs ermöglicht Anpassungen der Emissionsleistung an unterschiedliche Anforderungen. Eine solche spektral gesteuerte Beleuchtung kann sich an die physiologischen Reaktionen des Menschen anpassen. Intensive LED-Beleuchtung hat im medizinischen Bereich einen zunehmenden Einfluss, da sie zur Verbesserung der Konzentration oder des Schlafs beiträgt, Muskelverspannungen lindert oder Hautkrankheiten behandelt.
Darüber hinaus soll Festkörperbeleuchtung mit einer bestimmten Wellenlänge die Photosynthese anregen und das Wachstum von Gewächshauspflanzen optimieren. Durch die kontinuierliche Entwicklung der Kosteneffizienz und Leistung im LED-Bereich werden wir von neuen LED-Produkten profitieren.
Fazit
Die LED-Technologie hat viele Aspekte unseres Lebens erheblich verbessert, was zu einem enormen Marktvolumen und weitverbreiteten Anwendungen geführt hat. Jüngste Fortschritte zeigen auch ihr enormes Potenzial in Bereichen wie dem Gesundheitswesen und der Landwirtschaft. Die neueste Entwicklung der Micro-LED-Technologie entwickelt sich rasant und ist bereit, unser Leben weiter zu bereichern.
Dieser Blogbeitrag vermittelt außerdem ein grundlegendes und umfassendes Verständnis der Prinzipien hinter der LED-Beleuchtung und der wichtigsten Parameter, die bei der Auswahl verwandter Produkte zu berücksichtigen sind, wie z. B. Lichtausbeute, Farbwiedergabe und Farbtemperatur, die für die Auswahl der besten Optionen auf dem Markt für Ihre Käufer von entscheidender Bedeutung sind.
