Przyszłość oświetlenia: trendy i przełomy na rynku LED

W obliczu bezprecedensowego wzrostu światowego rynku oświetlenia LED, napędzanego innowacjami technologicznymi i zrównoważonymi praktykami energetycznymi, branża ta stoi na czele rewolucji oświetleniowej.

W tym artykule zagłębiono się w najważniejsze korzyści, zastosowania i znaczenie rynkowe technologii LED. Przedstawiono w nim kompleksową analizę dostosowaną do potrzeb profesjonalistów B2B, którzy chcą wykorzystać potencjał transformacyjny tego szybko rozwijającego się sektora.

Spis treści
Wielkość rynku i punkty wzrostu
Podstawowe parametry diod LED
Najnowsze osiągnięcia
Podsumowanie

Wielkość rynku i punkty wzrostu

Globalny rynek oświetlenia LED osiągnął 814.8 mld USD w 2023 r i przewiduje się, że w latach 11.0–2023 średni roczny wskaźnik wzrostu (CAGR) wyniesie 2030%.

Zgodnie z najnowszym raportem dotyczącym branży LED TrendForceOczekuje się, że światowy rynek diod LED powróci na ścieżkę wzrostu w 2024 r., przy przewidywanej produkcji wynoszącej 130 mld USD i rocznej stopie wzrostu na poziomie 3%.

Według prognoz do 30 roku zużycie energii w branży oświetleniowej zmniejszy się o 2030%. Technologia LED stanowi kamień węgielny zrównoważonych praktyk energetycznych i ma potencjał, aby znacząco zmienić przyszłość oświetlenia w USA i na całym świecie.

W perspektywie roku 2035 przewiduje się, że diody LED będą stanowić dominującą pozycję na rynku oświetleniowym, a prognozowane oszczędności energii będą równe rocznej produkcji elektrowni o mocy ponad 92,000 XNUMX megawatów, co dowodzi ich kluczowej roli w oszczędzaniu energii i zwiększaniu efektywności energetycznej.

Wzrost ten wynika przede wszystkim ze stopniowego odbudowy popytu rynkowego w takich obszarach jak oświetlenie i wyświetlacze samochodowe, oświetlenie ogólne, wyświetlacze LED, diody LED UV/podczerwone oraz z postępu technologii mikrodiod LED stosowanej w dużych urządzeniach wyświetlających i zegarkach.

Ponadto uczestnicy rynku oferują szeroką gamę produktów LED, takich jak paski LED, żarówki LED i świetlówki LED, aby dotrzeć do różnych potencjalnych odbiorców, wspierając w ten sposób rozwój branży oświetlenia LED.

W sektorze motoryzacyjnym zauważalny jest wzrost popytu na wyświetlacze LED, szczególnie napędzany postępem w zaawansowanych technologiach, takich jak adaptacyjne reflektory, tylne światła Mini LED, tylne światła typu through-type, oświetlenie otoczenia i wyświetlacze Mini LED backlight. Przewiduje się, że wartość rynku LED w motoryzacji osiągnie 3.4 miliarda dolarów w tym roku.

Ponadto technologia Micro LED będzie stopniowo wdrażana w takich obszarach, jak lampki do czytania we wnętrzu pojazdu, pokrętła obrotowe i wyświetlacze przezroczyste, a do 2026–2027 r. przewiduje się jej dalszą ekspansję na wyświetlacze przezierne i wyświetlacze szyb samochodowych.

Na rynku diod UV LED producenci nadal wprowadzają produkty do sterylizacji i oczyszczania o dużej mocy, które mają stopniowo przenikać na rynek urządzeń gospodarstwa domowego i dynamicznych rynków sterylizacji wody od drugiej połowy tego roku do 2026 roku. W porównaniu do tradycyjnych lamp UV, diody UV LED oferują dłuższą żywotność produktów i prostsze konstrukcje optyczne, co przyciąga powszechną uwagę.

Sektor oświetlenia rolniczego również odnotowuje szybki postęp ze względu na spadające koszty produktów do oświetlenia roślin, co prowadzi do zwiększonego popytu w krajach Europy Środkowej i Wschodniej, takich jak Czechy i Polska.

Jednocześnie inwestycje w technologię oświetlenia roślin rosną w Azji i regionach wysokich szerokości geograficznych Europy Północnej, mając na celu złagodzenie długoterminowego wpływu zimy na zaopatrzenie w żywność. Oczekuje się, że do 2024 r. spowoduje to znaczny wzrost na rynku oświetlenia roślin LED.

Podstawowe parametry diod LED

Aby w pełni zrozumieć diody LED, musimy zacząć od zbadania ich parametrów elektrycznych, limitów zastosowań i odpowiednich wskaźników dla opraw oświetleniowych. Pomoże to sprzedawcom detalicznym wybrać właściwe opcje dla szeregu zastosowań.

Parametry elektryczne diod LED na poziomie mikroskopowym

1. Rozkład widmowy i długość fali szczytowej: Światło emitowane przez diodę LED nie ma pojedynczej długości fali, lecz składa się z różnych długości fal, przy czym jedna długość fali (λ0) ma maksymalną intensywność, zwaną długością fali szczytowej.

2. Natężenie światła (IV): Odnosi się to do intensywności światła emitowanego przez diodę LED, zwykle mierzonej w kierunku normalnym (lub wzdłuż osi dla cylindrycznych diod LED). Jest wyrażana w kandelach (cd), gdy intensywność promieniowania w tym kierunku wynosi 1/683 W/sr.

3. Szerokość pasma widmowego (Δλ): Reprezentuje czystość widma diody LED, wskazując na separację między dwiema długościami fal odpowiadającą połowie intensywności szczytowej.

4. Kąt połowicznej intensywności (θ1/2) i kąt widzenia: θ1/2 odnosi się do kąta między kierunkiem połowy wartości natężenia a osią emisji (kierunkiem normalnym) diody LED.

5. Prąd roboczy w kierunku przewodzenia (IF): Jest to wartość prądu przewodzenia, gdy dioda LED emituje światło normalnie. Ze względów bezpieczeństwa rzeczywisty prąd (IF) powinien być niższy niż 0.6IFm.

6. Napięcie robocze w kierunku przewodzenia (VF): Podane w karcie katalogowej napięcie robocze jest uzyskiwane przy danym prądzie przewodzenia. Zazwyczaj jest mierzone przy IF=20mA i waha się od 1.4 do 3 V dla LED.

Parametry graniczne zastosowań związanych z diodami LED

1. Dopuszczalna strata mocy (Pm): Maksymalna wartość uzyskana przez pomnożenie napięcia DC w kierunku przewodzenia na zaciskach LED przez prąd przepływający przez nie. Przekroczenie tej wartości może prowadzić do przegrzania i uszkodzenia LED.

2. Maksymalny prąd stały przewodzenia (IFm): Maksymalny dopuszczalny prąd stały w kierunku przewodzenia. Przekroczenie tej wartości powoduje uszkodzenie diody.

3. Maksymalne napięcie wsteczne (VRm): Napięcie wsteczne dozwolone w maksymalnym zakresie. Przekroczenie tej wartości może spowodować awarię i uszkodzenie diody LED.

4. Środowisko operacyjne (topm): Zakres temperatur, w którym dioda LED może normalnie pracować. Praca poniżej lub powyżej tego zakresu temperatur znacznie zmniejsza wydajność.

Wskaźniki związane z oprawami LED

1. Skuteczność świetlna: To stosunek strumienia świetlnego netto (w lumenach) emitowanego przez oprawę do mocy wejściowej (w watach) mierzonej w lm/W. Zimna biała dioda LED o temperaturze barwowej 5000K lub wyższej ma zazwyczaj wyższą skuteczność świetlną.

2. Wskaźnik oddawania barw (CRI): Charakteryzuje zdolność oddawania kolorów obiektów przez źródło światła w porównaniu do standardowego źródła światła odniesienia (światło dzienne lub żarówka). Wyższy CRI oznacza lepszą zdolność oddawania kolorów.

3. Skorelowana temperatura barwowa (CCT): Określa ona wygląd koloru światła emitowanego przez źródło w porównaniu do koloru światła emitowanego przez ciało doskonale czarne w określonej temperaturze mierzonej w kelwinach (K).

Klasyfikacja diod LED obejmuje różne aspekty

1. Na podstawie koloru emisji: Czerwony, pomarańczowy, zielony, niebieski itd., a niektóre diody LED zawierają nawet chipy dwu- lub trzykolorowe.

2. Na podstawie charakterystyki powierzchni emisyjnej: okrągła, kwadratowa, prostokątna, emitujące powierzchnię, emitujące bok, itp.

3. Na podstawie rozkładu kątowego natężenia światła: Typy o wysokiej kierunkowości, standardowe i rozproszone.

Jeśli chodzi o strukturę, diody LED występują w różnych typach, takich jak enkapsulacja epoksydowa, enkapsulacja epoksydowa na bazie metalu, enkapsulacja epoksydowa na bazie ceramicznej i enkapsulacja szklana. Ponadto diody LED można podzielić na zwykłej jasności i ultrawysokiej jasności na podstawie natężenia światła i prądu roboczego.

W celu przeprowadzenia testów zwykłe diody LED można zazwyczaj sprawdzić ich właściwości elektryczne za pomocą multimetru, natomiast w przypadku diod LED na podczerwień do testowania wymagane są dodatkowe urządzenia światłoczułe, ponieważ światło podczerwone jest niewidoczne dla ludzkiego oka.

Najnowsze osiągnięcia

Różne obszary zastosowań

Porównanie technologii: LED i OLED to dwie powszechnie stosowane technologie wyświetlania, które charakteryzują się odmiennymi cechami, co powoduje różnice w obszarach ich zastosowań.

Wyświetlacze LED są szeroko stosowane na zewnętrznych billboardach, dużych ekranach i w obiektach reklamowych ze względu na ich jasność i trwałość, co daje im przewagę w jasnych otoczeniach.

Z drugiej strony wyświetlacze OLED znajdują szerokie zastosowanie w małych urządzeniach i elektronice użytkowej, takiej jak smartfony, tablety i telewizory. Ultracienka konstrukcja i doskonała jakość obrazu wyświetlaczy OLED sprawiają, że są one preferowanym wyborem dla wysokiej klasy produktów elektronicznych.

Technologia wyświetlania nowej generacji

Micro-LED charakteryzuje się wysoką rozdzielczością, niskim zużyciem energii, wysoką jasnością, wysokim kontrastem, żywym nasyceniem kolorów, szybkim czasem reakcji, cienkim profilem i długą żywotnością. Zużywa do 10% energii LCD i 50% OLED, co czyni go technologią wyświetlania nowej generacji oczekiwaną przez branżę.

Podobnie jak diody LED, Micro-LED charakteryzuje się typową strukturą półprzewodnikową złożoną z materiałów półprzewodnikowych o bezpośredniej przerwie energetycznej. Układ półprzewodnikowy składa się z półprzewodnika typu P, w którym dominują dziury, i półprzewodnika typu N, w którym przeważają elektrony. Gdy prąd przepływa przez układ za pośrednictwem przewodników, elektrony są wypychane w kierunku obszaru P, gdzie rekombinują z dziurami, emitując energię w postaci fotonów.

Główna długość fali widma Micro-LED to około 20 nm światła ultrafioletowego, oferującego niezwykle wysokie nasycenie kolorów. W porównaniu do tradycyjnych urządzeń LED, nowy Micro-LED skurczył się z typowego rozmiaru 300-1000 mikrometrów do 1-100 mikrometrów, co pozwala na większą ilość integracji na tym samym obszarze chipa. Ze względu na wrodzone właściwości emitowania światła przez LED, Micro-LED znacznie poprawia wydajność konwersji światła na energię elektryczną, umożliwiając projektowanie wyświetlaczy o niskim zużyciu energii lub wysokiej jasności.

Micro-LED obejmuje przerzedzanie, miniaturyzację i układanie struktur LED o wymiarach około 1-100 mikrometrów. Następnie Micro-LED są przenoszone masowo na podłoża obwodów, które mogą być sztywne lub elastyczne, przezroczyste lub nieprzezroczyste. Na koniec stosuje się proces osadzania fizycznego w celu ukończenia warstwy ochronnej i górnej elektrody, umożliwiając enkapsulację górnego podłoża.

Amerykański startup Q-Pixel zajmujący się wyświetlaczami Micro LED ogłosił pomyślne opracowanie wyświetlacza Micro LED o najwyższej rozdzielczości na świecie z aktywną matrycą. Wyświetlacz ten charakteryzuje się gęstością pikseli do 6800 PPI, ma wymiary 1.1 cm * 0.55 cm i rozdzielczość 3K * 1.5K.

Ekspansja na inne obszary zastosowań

Oprócz innowacji technologicznych, przewidywalna jest ekspansja LED na inne obszary zastosowań. Niezależny potencjał regulacji kolorów LED umożliwia dostosowanie wydajności emisji do różnych potrzeb. Takie oświetlenie spektralne może dostosować się do ludzkich reakcji fizjologicznych, a intensywne oświetlenie LED ma coraz większy wpływ w dziedzinie medycyny, pomagając w poprawie koncentracji lub snu, łagodząc napięcie mięśni lub lecząc choroby skóry.

Ponadto oczekuje się, że oświetlenie półprzewodnikowe o określonej długości fali będzie stymulować fotosyntezę i optymalizować wzrost upraw szklarniowych. Dzięki ciągłemu rozwojowi opłacalności i wydajności w dziedzinie diod LED, jesteśmy gotowi skorzystać z nowych produktów LED.

Podsumowanie

Technologia LED znacznie poprawiła różne aspekty naszego życia, co zaowocowało ogromnym rozmiarem rynku i szerokimi zastosowaniami. Ostatnie postępy ujawniają również jej ogromny potencjał w sektorach takich jak opieka zdrowotna i rolnictwo. Najnowsze osiągnięcie technologii Micro-LED szybko ewoluuje i jest gotowe, aby jeszcze bardziej wzbogacić nasze życie.

W tym wpisie na blogu znajdziesz również podstawową i kompleksową wiedzę na temat zasad oświetlenia LED oraz kluczowych parametrów, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze produktów, takich jak skuteczność świetlna, oddawanie barw i temperatura barwowa, co ma kluczowe znaczenie przy wyborze najlepszych opcji na rynku dla Twoich klientów.