Mentre il mercato globale dell'illuminazione a LED si avvia verso una crescita senza precedenti, trainato dalle innovazioni tecnologiche e dalle pratiche energetiche sostenibili, il settore è all'avanguardia in una rivoluzione dell'illuminazione.
Questo articolo approfondisce i vantaggi essenziali, le applicazioni e l'importanza di mercato della tecnologia LED, offrendo un'analisi completa pensata su misura per i professionisti B2B che desiderano sfruttare il potenziale di trasformazione di questo settore in rapida espansione.
Sommario
Dimensioni del mercato e punti di crescita
Parametri di base del LED
Ultimi sviluppi
Conclusione
Dimensioni del mercato e punti di crescita
Il mercato globale dell'illuminazione a LED ha raggiunto 814.8 miliardi di dollari nel 2023 e si prevede che crescerà a un tasso di crescita annuale composto (CAGR) del 11.0% dal 2023 al 2030.
Secondo l'ultimo rapporto del settore LED di TrendForce, si prevede che il mercato globale dei LED riprenderà a crescere nel 2024, con una produzione prevista di 130 miliardi di dollari e un tasso di crescita annuo del 3%.
Si prevede che la tecnologia LED ridurrà il consumo energetico del settore dell'illuminazione del 30% entro il 2030, rappresentando un pilastro delle pratiche energetiche sostenibili, con il potenziale di modificare in modo significativo il futuro panorama dell'illuminazione negli Stati Uniti e nel mondo.
Guardando al 2035, si prevede che i LED domineranno il mercato dell'illuminazione, con un risparmio energetico stimato pari alla produzione di oltre 92,000 megawatt di centrali elettriche all'anno, a dimostrazione del loro ruolo fondamentale nella conservazione e nell'efficienza energetica.
Questa crescita è trainata principalmente dalla graduale ripresa della domanda di mercato in settori quali l'illuminazione e i display per autoveicoli, l'illuminazione generale, i display a LED, i LED UV/infrarossi e i progressi nella tecnologia dei micro LED applicata ai dispositivi con display di grandi dimensioni e agli orologi.
Inoltre, gli operatori del mercato offrono un'ampia gamma di prodotti LED, come strisce LED, lampadine LED e tubi LED, per raggiungere diversi potenziali pubblici, sostenendo così la crescita del settore dell'illuminazione a LED.
Nel settore automobilistico, si registra un notevole aumento della domanda di display a LED, in particolare grazie ai progressi nelle tecnologie avanzate come i fari adattivi, i fanali posteriori Mini LED, i fanali posteriori passanti, l'illuminazione ambientale e i display Mini LED retroilluminati. Si prevede che il valore del mercato dei LED per l'automotive raggiungerà i 3.4 miliardi di USD quest'anno.
Inoltre, la tecnologia Micro LED verrà gradualmente applicata in settori quali luci di lettura interne, manopole rotanti e display trasparenti, con un'ulteriore espansione prevista nei display head-up e nei display dei finestrini delle auto entro il 2026-2027.
Nel mercato dei LED UV, i produttori continuano a introdurre prodotti di sterilizzazione e purificazione ad alta potenza, che dovrebbero gradualmente penetrare nei mercati degli elettrodomestici e della sterilizzazione dinamica dell'acqua dalla seconda metà di quest'anno al 2026. Rispetto alle tradizionali lampade UV, i LED UV offrono una maggiore durata del prodotto e design ottici più semplici, attirando così un'attenzione diffusa.
Anche il settore dell'illuminazione agricola sta assistendo a rapidi progressi, grazie alla riduzione dei costi dei prodotti per l'illuminazione delle piante, con conseguente aumento della domanda nei paesi dell'Europa centrale e orientale, come la Repubblica Ceca e la Polonia.
Allo stesso tempo, gli investimenti nella tecnologia di illuminazione delle piante sono in aumento in Asia e nelle regioni ad alta latitudine dell'Europa settentrionale, con l'obiettivo di mitigare gli impatti a lungo termine dell'inverno sulla fornitura alimentare. Entro il 2024, si prevede che ciò determinerà una crescita significativa nel mercato dei LED per l'illuminazione delle piante.
Parametri di base del LED
Per comprendere appieno i LED, dobbiamo iniziare esaminandone i parametri elettrici, i limiti di applicazione e gli indicatori rilevanti per gli apparecchi di illuminazione. Ciò aiuterà i rivenditori a selezionare le opzioni giuste per una gamma di applicazioni.
Parametri elettrici dei LED a livello microscopico
1. Distribuzione spettrale e lunghezza d'onda di picco: La luce emessa da un LED non è un'unica lunghezza d'onda; è piuttosto composta da diverse lunghezze d'onda, di cui una (λ0) ha l'intensità massima, nota come lunghezza d'onda di picco.
2. Intensità luminosa (IV): Si riferisce all'intensità della luce emessa da un LED, in genere misurata nella direzione normale (o lungo l'asse per i LED cilindrici). È espressa in candele (cd) quando l'intensità della radiazione in quella direzione è 1/683 W/sr.
3. Larghezza di banda spettrale (Δλ): Rappresenta la purezza dello spettro del LED, indicando la separazione tra due lunghezze d'onda corrispondenti alla metà dell'intensità di picco.
4. Angolo di semi-intensità (θ1/2) e angolo di visione: θ1/2 si riferisce all'angolo tra la direzione della metà del valore di intensità e l'asse di emissione (direzione normale) del LED.
5. Corrente di esercizio diretta (IF): Questo è il valore della corrente diretta quando il LED emette luce normalmente. Per sicurezza, la corrente effettiva (IF) dovrebbe essere inferiore a 0.6IFm.
6. Tensione di esercizio diretta (VF): La tensione di esercizio specificata nel datasheet è ottenuta a una data corrente diretta. È in genere misurata a IF=20mA e varia da 1.4 a 3V per LED.
Parametri limite dell'applicazione correlati ai LED
1. Dissipazione di potenza ammissibile (Pm): Il valore massimo ottenuto moltiplicando la tensione DC diretta attraverso i terminali del LED per la corrente che lo attraversa. Superare questo valore può causare surriscaldamento e danni al LED.
2. Massima corrente continua diretta (IFm): La massima corrente continua diretta consentita. Il superamento del valore provoca il danneggiamento del diodo.
3. Tensione inversa massima (VRm): La tensione inversa consentita nell'intervallo massimo. Il superamento di questo valore può causare guasti e danni al LED.
4. Ambiente operativo (topm): L'intervallo di temperatura in cui il LED può funzionare normalmente. Operare al di sotto o al di sopra di questo intervallo di temperatura riduce significativamente l'efficienza.
Indicatori LED correlati all'apparecchio
1. Efficacia luminosa: È il rapporto tra il flusso luminoso netto (in lumen) emesso da un apparecchio e la potenza in ingresso (in watt) misurata in lm/W. I LED bianchi freddi con una temperatura di colore di 5000K o superiore hanno in genere un'efficacia luminosa maggiore
2. Indice di resa cromatica (CRI): Caratterizza la capacità di rendere i colori degli oggetti da parte di una sorgente luminosa rispetto a una sorgente luminosa di riferimento standard (luce diurna o lampada a incandescenza). Un CRI più alto significa una migliore capacità di resa cromatica.
3. Temperatura di colore correlata (CCT): Si riferisce all'aspetto cromatico della luce emessa da una sorgente rispetto a quella di un radiatore a corpo nero a una particolare temperatura, misurata in Kelvin (K).
La classificazione dei LED comprende vari aspetti
1. In base al colore di emissione: Rosso, arancione, verde, blu, ecc.; alcuni LED contengono addirittura chip di due o tre colori.
2. In base alle caratteristiche della superficie di emissione: circolare, quadrata, rettangolare, emissione superficiale, emissione laterale, ecc.
3. In base alla distribuzione dell'angolo di intensità luminosa: Tipi ad alta direttività, standard e diffusi.
In termini di struttura, i LED sono disponibili in vari tipi, come incapsulamento epossidico, incapsulamento epossidico a base metallica, incapsulamento epossidico a base ceramica e incapsulamento in vetro. Inoltre, i LED possono essere classificati in luminosità ordinaria e luminosità ultra elevata in base all'intensità luminosa e alla corrente di esercizio.
Per i test, le caratteristiche elettriche dei LED comuni possono solitamente essere testate utilizzando un multimetro, mentre i LED a infrarossi richiedono dispositivi fotosensibili aggiuntivi per i test, poiché la luce a infrarossi è invisibile all'occhio umano.
| Materiale LED | Formula chimica | Colore |
| Arsenuro di gallio e alluminio, Arsenuro di gallio, Fosfuro di arseniuro di gallio, Fosfuro di indio e gallio, Fosfuro di alluminio e gallio (ossido di zinco drogato) | AlGaAs, GaAsP, AlGaInP, GaP:ZnO | Rosso e infrarosso |
| Fosfuro di gallio e alluminio, Nitruro di gallio e indio/nitruro di gallio, Fosfuro di gallio, Fosfuro di gallio e alluminio, Fosfuro di gallio e alluminio | InGaN/GaN, GaP, AlGaInP, AlGaP | green |
| Fosfuro di indio e alluminio, arseniuro di gallio, fosfuro, fosfuro di indio e gallio e alluminio, fosfuro di gallio | GaAsPAlGaInP, AlGaInP, GaP | Alta luminosità rosso-arancio, arancione, giallo, verde |
| Fosfato di arseniuro di gallio | GaAsP | Rosso, arancione, giallo |
| Fosfuro di gallio, Seleniuro di zinco, Nitruro di indio e gallio, Carburo di silicio | GaP ZnSe InGaN SiC | Rosso, giallo, verde |
| Nitruro di gallio | GaN | Verde, verde smeraldo, blu |
| Nitruro di indio e gallio | InGaN | Vicino UV, blu-verde, blu |
| carburo di silicio | Sic | blu |
| Silicio (come substrato) | Si | blu |
| Zaffiro (come substrato) | Al2O3 | blu |
| Selenide di zinco | ZnSe | blu |
| Diamante | C | Luce ultravioletta |
| Nitruro di alluminio, nitruro di gallio e alluminio | AlN AlGaN | La lunghezza d'onda è la luce ultravioletta da lontano a vicino |
Ultimi sviluppi
Diversi ambiti applicativi
Confronto tecnologico: LED e OLED sono due tecnologie di visualizzazione ampiamente utilizzate con caratteristiche distinte, che determinano differenze nei loro ambiti di applicazione.
I display a LED sono ampiamente utilizzati nei cartelloni pubblicitari esterni, nei grandi schermi e nei locali pubblici grazie alla loro luminosità e durata, che li rendono particolarmente adatti agli ambienti luminosi.
D'altro canto, i display OLED trovano ampia applicazione in piccoli dispositivi e dispositivi elettronici di consumo come smartphone, tablet e televisori. Il design ultrasottile e l'eccellente qualità delle immagini dei display OLED li rendono la scelta preferita per i prodotti elettronici di fascia alta.
Tecnologia di visualizzazione di nuova generazione
Micro-LED vanta alta risoluzione, basso consumo energetico, alta luminosità, alto contrasto, saturazione del colore vibrante, tempo di risposta rapido, profilo sottile e lunga durata. Consuma fino al 10% dell'energia degli LCD e il 50% degli OLED, posizionandosi come la tecnologia di visualizzazione di prossima generazione prevista dal settore.
Simile al LED, il Micro-LED presenta una tipica struttura semiconduttrice composta da materiali semiconduttori a bandgap diretto. Il chip semiconduttore è costituito da un semiconduttore di tipo P in cui dominano le lacune e da un semiconduttore di tipo N in cui prevalgono gli elettroni. Quando una corrente scorre attraverso il chip tramite conduttori, gli elettroni vengono spinti verso la regione P, dove si ricombinano con le lacune, emettendo energia sotto forma di fotoni.
La lunghezza d'onda principale dello spettro Micro-LED è di circa 20nm di luce ultravioletta, offrendo una saturazione del colore estremamente elevata. Rispetto ai tradizionali dispositivi LED, il nuovo Micro-LED si è ridotto da una dimensione tipica di 300-1000 micrometri a 1-100 micrometri, consentendo una maggiore quantità di integrazione sulla stessa area del chip. Grazie alle caratteristiche intrinseche di emissione della luce del LED, Micro-LED migliora significativamente l'efficienza di conversione della luce in elettricità, consentendo la progettazione di display a basso consumo energetico o ad alta luminosità.
I micro-LED comportano l'assottigliamento, la miniaturizzazione e la disposizione di strutture LED, con dimensioni di circa 1-100 micrometri. Successivamente, i micro-LED vengono trasferiti in massa su substrati di circuito, che possono essere rigidi o flessibili e trasparenti o opachi. Infine, viene utilizzato un processo di deposizione fisica per completare lo strato protettivo e l'elettrodo superiore, consentendo l'incapsulamento del substrato superiore.
La startup statunitense di display Micro LED Q-Pixel ha annunciato lo sviluppo di successo del display Micro LED a matrice attiva con la più alta risoluzione al mondo. Questo display vanta una densità di pixel fino a 6800 PPI, con dimensioni di 1.1 cm * 0.55 cm e una risoluzione di 3K * 1.5K.
Espansione in altri campi applicativi
Oltre alle innovazioni tecnologiche, è prevedibile l'espansione dei LED in altre aree applicative. Il potenziale di regolazione indipendente del colore dei LED consente regolazioni delle prestazioni di emissione in base a diverse esigenze. Tale illuminazione a controllo spettrale può adattarsi alle risposte fisiologiche umane, con l'illuminazione LED intensiva che ha un impatto crescente nel campo medico, aiutando a migliorare la concentrazione o il sonno, alleviando la tensione muscolare o curando le malattie della pelle.
Inoltre, si prevede che l'illuminazione a stato solido con lunghezza d'onda specifica stimoli la fotosintesi e ottimizzi la crescita delle colture in serra. Con il continuo sviluppo di economicità e prestazioni nel campo dei LED, siamo pronti a trarre vantaggio dai nuovi prodotti LED.
Conclusione
La tecnologia LED ha notevolmente migliorato vari aspetti delle nostre vite, determinando un'enorme dimensione di mercato e applicazioni diffuse. I recenti progressi rivelano anche il suo enorme potenziale in settori come l'assistenza sanitaria e l'agricoltura. L'ultimo sviluppo della tecnologia Micro-LED si sta evolvendo rapidamente ed è pronto ad arricchire ulteriormente le nostre vite.
Questo articolo del blog fornisce inoltre una panoramica completa e di base dei principi alla base dell'illuminazione a LED e dei parametri chiave da considerare nella scelta dei prodotti correlati, come l'efficacia luminosa, la resa cromatica e la temperatura del colore, essenziali per scegliere le migliori opzioni sul mercato per i propri acquirenti.
