À medida que o mercado global de iluminação LED avança em direção a um crescimento sem precedentes, impulsionado por inovações tecnológicas e práticas de energia sustentável, o setor está na vanguarda de uma revolução na iluminação.
Este artigo analisa os principais benefícios, aplicações e importância de mercado da tecnologia LED, oferecendo uma análise abrangente adaptada para profissionais B2B que buscam capitalizar o potencial transformador deste setor em rápida expansão.
Conteúdo
Tamanho do mercado e pontos de crescimento
Parâmetros básicos do LED
Ultimos desenvolvimentos
Conclusão
Tamanho do mercado e pontos de crescimento
O mercado global de iluminação LED atingiu US $ 814.8 bilhão em 2023 e está projetado para crescer a uma taxa composta de crescimento anual (CAGR) de 11.0% de 2023 a 2030.
De acordo com o último relatório da indústria de LED da TrendForce, espera-se que o mercado global de LED retome o crescimento em 2024, com uma produção prevista de US$ 130 bilhões e uma taxa de crescimento anual de 3%.
Prevista para reduzir o consumo de energia da indústria de iluminação em 30% até 2030, a tecnologia LED se destaca como um pilar das práticas de energia sustentável, com potencial para alterar significativamente o cenário futuro da iluminação nos EUA e no mundo.
Olhando para 2035, espera-se que os LEDs dominem o mercado de iluminação, com economia de energia projetada equivalente à produção de mais de 92,000 megawatts de usinas de energia anualmente, demonstrando seu papel crítico na conservação e eficiência energética.
Esse crescimento é impulsionado principalmente pela recuperação gradual da demanda do mercado em áreas como iluminação e displays automotivos, iluminação geral, displays de LED, LED UV/infravermelho e avanços na tecnologia Micro LED aplicada em grandes dispositivos de exibição e relógios.
Além disso, os participantes do mercado estão oferecendo uma ampla gama de produtos de LED, como fitas de LED, lâmpadas de LED e tubos de LED para atingir diferentes públicos potenciais, apoiando assim o crescimento do setor de iluminação de LED.
No setor automotivo, há um aumento notável na demanda por displays de LED, especialmente impulsionado por avanços em tecnologias avançadas, como faróis adaptativos, lanternas traseiras Mini LED, lanternas traseiras do tipo through-type, iluminação ambiente e displays de retroiluminação Mini LED. É projetado que o valor de mercado de LED automotivo atingirá US$ 3.4 bilhões este ano.
Além disso, a tecnologia Micro LED será gradualmente aplicada em áreas como luzes de leitura internas, botões giratórios e displays transparentes, com expansão futura prevista para displays head-up e displays de janela de carro até 2026-2027.
No mercado de LED UV, os fabricantes continuam a introduzir produtos de esterilização e purificação de alta potência, que devem penetrar gradualmente nos mercados de eletrodomésticos e esterilização dinâmica de água do segundo semestre deste ano até 2026. Em comparação com as lâmpadas UV tradicionais, o LED UV oferece maior vida útil do produto e designs ópticos mais simples, atraindo assim ampla atenção.
O campo da iluminação agrícola também está testemunhando um rápido progresso com a redução do custo dos produtos de iluminação vegetal, levando ao aumento da demanda em países da Europa Central e Oriental, como a República Tcheca e a Polônia.
Simultaneamente, os investimentos em tecnologia de iluminação de plantas estão aumentando na Ásia e nas regiões de alta latitude do norte da Europa, visando mitigar os impactos de longo prazo do inverno no fornecimento de alimentos. Até 2024, espera-se que isso impulsione um crescimento significativo no mercado de LED para iluminação de plantas.
Parâmetros básicos do LED
Para entender completamente os LEDs, precisamos começar examinando seus parâmetros elétricos, limites de aplicação e indicadores relevantes para luminárias. Isso ajudará os varejistas a selecionar as opções certas para uma variedade de aplicações.
Parâmetros elétricos de LED em nível microscópico
1. Distribuição espectral e comprimento de onda de pico: A luz emitida por um LED não tem um único comprimento de onda; em vez disso, ela consiste em vários comprimentos de onda, com um comprimento de onda (λ0) tendo a intensidade máxima, conhecido como comprimento de onda de pico.
2. Intensidade luminosa (IV): Isso se refere à intensidade da luz emitida por um LED, tipicamente medida na direção normal (ou ao longo do eixo para LED cilíndrico). É expressa em candelas (cd) quando a intensidade da radiação naquela direção é 1/683 W/sr.
3. Largura de banda espectral (Δλ): Representa a pureza do espectro do LED, indicando a separação entre dois comprimentos de onda correspondentes à metade da intensidade do pico.
4. Ângulo de meia intensidade (θ1/2) e ângulo de visão: θ1/2 refere-se ao ângulo entre a direção da metade do valor de intensidade e o eixo de emissão (direção normal) do LED.
5. Corrente de operação direta (FI): Este é o valor de corrente direta quando o LED está emitindo luz normalmente. Por segurança, a corrente real (IF) deve ser abaixo de 0.6IFm.
6. Tensão de operação direta (VF): A tensão operacional especificada na folha de dados é obtida em uma dada corrente direta. Ela é tipicamente medida em IF=20mA e varia de 1.4 a 3V para LED.
Parâmetros de limite de aplicação relacionados a LED
1. Dissipação de potência permitida (Pm): O valor máximo obtido pela multiplicação da tensão DC direta nos terminais do LED pela corrente que passa por ele. Exceder esse valor pode levar ao superaquecimento e danos ao LED.
2. Corrente CC direta máxima (IFm): A corrente DC máxima permitida para a frente. Exceder o valor resulta em um diodo danificado.
3. Tensão reversa máxima (VRm): A tensão reversa permitida na faixa máxima. Exceder esse valor pode causar quebra e danos ao LED.
4. Ambiente operacional (topm): A faixa de temperatura na qual o LED pode operar normalmente. Operar abaixo ou acima dessa faixa de temperatura reduz significativamente a eficiência.
Indicadores relacionados a luminárias LED
1. Eficácia luminosa: É a razão entre o fluxo luminoso líquido (em lúmens) emitido por um dispositivo e a potência de entrada (em watts) medida em lm/W. LED branco frio com temperatura de cor de 5000K ou superior normalmente tem maior eficácia luminosa
2. Índice de reprodução de cores (CRI): Caracteriza a capacidade de renderizar as cores de objetos por uma fonte de luz em comparação a uma fonte de luz de referência padrão (luz do dia ou lâmpada incandescente). Um CRI mais alto significa uma melhor capacidade de renderização de cores.
3. Temperatura de cor correlacionada (CCT): Refere-se à aparência da cor da luz emitida por uma fonte em comparação com a de um radiador de corpo negro a uma temperatura específica, medida em Kelvin (K).
A classificação de LED abrange vários aspectos
1. Com base na cor da emissão: Vermelho, laranja, verde, azul, etc., com alguns LEDs contendo até chips de duas ou três cores.
2. Com base nas características da superfície de emissão: circular, quadrada, retangular, emissão de superfície, emissão lateral, etc.
3. Com base na distribuição do ângulo de intensidade luminosa: Tipos de alta diretividade, padrão e difuso.
Em termos de estrutura, o LED vem em vários tipos, como encapsulamento epóxi, encapsulamento epóxi de base metálica, encapsulamento epóxi de base cerâmica e encapsulamento de vidro. Além disso, os LEDs podem ser classificados em brilho comum e brilho ultra-alto com base na intensidade luminosa e na corrente operacional.
Para testes, LEDs comuns geralmente podem ser testados quanto às características elétricas usando um multímetro, enquanto LEDs infravermelhos exigem dispositivos fotossensíveis adicionais para testes, pois a luz infravermelha é invisível ao olho humano.
| Material LED | Fórmula química | Cor |
| Arsenieto de gálio e alumínio, Arsenieto de gálio, Fosfeto de arsenieto de gálio, Fosfeto de gálio e índio, Fosfeto de gálio e alumínio (óxido de zinco dopado) | AlGaAs, GaAsP, AlGaInP, GaP:ZnO | Vermelho e infravermelho |
| Fosfeto de gálio e alumínio, Nitreto de gálio e índio/nitreto de gálio, Fosfeto de gálio, Fosfeto de gálio e índio e alumínio, Fosfeto de gálio e alumínio | InGaN/GaN, GaP, AlGaInP, AlGaP | verde |
| Fosfeto de alumínio e índio, Arsenieto de gálio, Fosfeto, Fosfeto de índio e gálio e alumínio, Fosfeto de gálio | GaAsPAlGaInP, AlGaInP, GaP | Alto brilho laranja-vermelho, laranja, amarelo, verde |
| Fosfato de arsenieto de gálio | GaAsP | Vermelho, laranja, amarelo |
| Fosfeto de gálio, Seleneto de zinco, Nitreto de índio e gálio, Carboneto de silício | Lacuna ZnSe InGaN SiC | Vermelho, amarelo, verde |
| Nitreto de gálio | GaN | Verde, verde esmeralda, azul |
| Nitreto de índio e gálio | InGaN | Perto do UV, azul-esverdeado, azul |
| carboneto de silício | SiC | azul |
| Silício (como substrato) | Si | azul |
| Safira (como substrato) | Al2O3 | azul |
| Seleneto de zinco | ZnSe | azul |
| Diamante | C | Luz ultravioleta |
| Nitreto de alumínio, nitreto de alumínio e gálio | AlN AlGaN | O comprimento de onda é a luz ultravioleta de longe para perto |
Ultimos desenvolvimentos
Diferentes áreas de aplicação
Comparação de tecnologia: LED e OLED são duas tecnologias de exibição amplamente utilizadas com características distintas, levando a diferenças em suas áreas de aplicação.
Os displays de LED são amplamente utilizados em outdoors, telas grandes e locais devido ao seu brilho e durabilidade, o que lhes dá uma vantagem em ambientes claros.
Por outro lado, os displays OLED encontram ampla aplicação em pequenos dispositivos e eletrônicos de consumo, como smartphones, tablets e televisores. O design ultrafino e a excelente qualidade de imagem dos displays OLED os tornam a escolha preferida para produtos eletrônicos de ponta.
Tecnologia de exibição de última geração
O Micro-LED ostenta alta resolução, baixo consumo de energia, alto brilho, alto contraste, saturação de cor vibrante, tempo de resposta rápido, perfil fino e longa vida útil. Ele consome até 10% da energia dos LCDs e 50% dos OLEDs, posicionando-o como a tecnologia de display de próxima geração antecipada pela indústria.
Semelhante ao LED, o Micro-LED apresenta uma estrutura semicondutora típica composta de materiais semicondutores de banda proibida direta. O chip semicondutor consiste em um semicondutor tipo P onde os buracos dominam e um semicondutor tipo N onde os elétrons prevalecem. Quando uma corrente flui através do chip via condutores, os elétrons são empurrados em direção à região P, onde se recombinam com buracos, emitindo energia na forma de fótons.
O comprimento de onda principal do espectro Micro-LED é de cerca de 20 nm de luz ultravioleta, oferecendo saturação de cor extremamente alta. Comparado aos dispositivos LED tradicionais, o novo Micro-LED encolheu de um tamanho típico de 300-1000 micrômetros para 1-100 micrômetros, permitindo uma maior quantidade de integração na mesma área do chip. Devido às características inerentes de emissão de luz do LED, o Micro-LED melhora significativamente a eficiência de conversão de luz em eletricidade, permitindo o design de displays de baixa energia ou alto brilho.
O Micro-LED envolve o afinamento, a miniaturização e a disposição de estruturas de LED, com dimensões em torno de 1-100 micrômetros. Posteriormente, os Micro-LEDs são transferidos em massa para substratos de circuito, que podem ser rígidos ou flexíveis e transparentes ou opacos. Finalmente, um processo de deposição física é usado para completar a camada protetora e o eletrodo superior, permitindo o encapsulamento do substrato superior.
A startup de display Micro LED dos EUA Q-Pixel anunciou o desenvolvimento bem-sucedido do display Micro LED de matriz ativa de mais alta resolução do mundo. Este display ostenta uma densidade de pixels de até 6800 PPI, com dimensões de 1.1 cm * 0.55 cm e uma resolução de 3K * 1.5K.
Expansão para outras áreas de aplicação
Além das inovações tecnológicas, a expansão do LED para outras áreas de aplicação é previsível. O potencial de ajuste de cor independente do LED permite ajustes de desempenho de emissão de acordo com diferentes necessidades. Essa iluminação de controle espectral pode se adaptar às respostas fisiológicas humanas, com a iluminação LED intensiva tendo um impacto crescente no campo médico, auxiliando na melhoria do foco ou do sono, aliviando a tensão muscular ou tratando doenças de pele.
Além disso, espera-se que a iluminação de estado sólido de comprimento de onda específico estimule a fotossíntese e otimize o crescimento de culturas em estufa. Com o desenvolvimento contínuo em custo-efetividade e desempenho no campo de LED, estamos prontos para nos beneficiar de novos produtos de LED.
Conclusão
A tecnologia LED melhorou muito vários aspectos de nossas vidas, resultando em um tamanho de mercado massivo e aplicações generalizadas. Avanços recentes também revelam seu enorme potencial em setores como saúde e agricultura. O mais recente desenvolvimento da tecnologia Micro-LED está evoluindo rapidamente e pronto para enriquecer ainda mais nossas vidas.
Esta postagem do blog também fornece uma compreensão fundamental e abrangente dos princípios por trás da iluminação LED e dos principais parâmetros a serem considerados ao selecionar produtos relacionados, como eficácia luminosa, reprodução de cor e temperatura de cor, essenciais para escolher as melhores opções no mercado para seus compradores.
