白色LEDの現状と将来性

2015年版
白色LEDの現状と将来性
総合技研株式会社
調 査 設 計
Ⅰ 調 査 テ ー マ :2015年版 白色LEDの現状と将来性
Ⅱ
調査対象品目:白色LEDデバイス(世界市場)
白色LEDデバイス応用製品(世界市場)
Ⅲ 調 査 対 象 先 :白色LEDデバイスメーカー,LED関連材料メーカー
液晶バックライト搭載製品(セット)メーカー,
照明器具・光源メーカー,大学・研究機関
など
Ⅳ 調 査 期 間 :2015年3月2日~5月29日
Ⅴ 調 査 方 法 :調査対象先への直接面接取材及び電話フォローを主として調査実施
Ⅵ 発
刊
日:2015年6月22日
Ⅶ 調 査 編 集 :総合技研株式会社
光デバイス研究グループ
目
次
1.白色LEDデバイス化までの工程とその応用形態································· (
1)
1)デバイス化までの工程································································· (
1)
2)デバイス~モジュール・ユニット~バルブ・器具への応用 ·················· (
3)
2.白色LEDの白色変換方式······························································ (
4)
1)白色変換方式とデバイス構成························································ (
4)
2)白色変換方式とその特性(発光効率・演色性)································· (
6)
3)白色変換方式とその用途······························································ (
7)
3.出力・投入電流による市場分類(ロー・ミッド・ハイパワー品) ············ (
8)
1)市場におけるロー・ミッド・ハイパワー品の位置付け························ (
8)
2)出力(ロー・ミッド・ハイパワー品)別デバイス構成························ (
10)
3)出力(ロー・ミッド・ハイパワー品)別用途のすみ分け ····················· (
11)
4)出力(ロー・ミッド・ハイパワー品)別業界(デバイスメーカー)すみ分け······ (
13)
4.参入メーカー ··············································································· (
14)
1)事業形態(川上~川下展開)とビジネスモデル································· (
14)
2)参入メーカー別事業形態一覧························································ (
15)
3)出力(ロー・ミッド・ハイパワー品)別参入メーカー一覧 ·················· (
18)
5.業界構図 ····················································································· (
21)
1)白色LEDデバイスメーカーにおける合併・提携・ライセンスの関係一覧 ··· (
21)
2)主要デバイスメーカーの動向························································ (
23)
日亜化学 OSRAM Opto
豊田合成
Cree
3)白色LED業界におけるライセンス事業の位置付けの変化 ·················· (
30)
4)白色LED主要構成部材(ウェハー・チップ・蛍光体・封止材)の納入マップ ·· (
32)
6.種類別白色LED市場分析······························································ (
33)
1)出力(ロー・ミッド・ハイパワー品)別市場規模推移-2008~2017年予測- ······· (
33)
①ローパワー品 ············································································ (
37)
②ミッドパワー品 ········································································· (
38)
③ハイパワー品 ············································································ (
39)
2)白色変換方式(疑似白色・高演色・超高演色)別市場規模-2013・2014・2017年予測- (
40)
①ローパワー品 ············································································ (
41)
②ミッドパワー品 ········································································· (
41)
③ハイパワー品 ············································································ (
41)
3)パッケージ形状(サイドビュー・トップビュー・砲弾)別市場規模-2013・2014・2017年予測- ··· (
43)
①ローパワー品 ············································································ (
44)
②ミッドパワー品 ········································································· (
44)
③ハイパワー品 ············································································ (
44)
7.デバイスメーカーシェア動向··························································· (
45)
1)全体市場シェア-2008~2014年- ······································ (
45)
2)出力(ロー・ミッド・ハイパワー品)別市場におけるシェア-2011・2012・2013・2014年- ··· (
50)
3)主要デバイスメーカーの動向························································ (
54)
日亜化学 Samsung LGinnotek
OSRAM Opto シチズン電子 シャープ
Seoul Semi
8.分野別・用途別白色LED市場分析 ·················································· (
62)
1)市場発展ステージと成長ドライバー ··············································· (
62)
2)分野別白色LED主要用途··························································· (
64)
3)種類(出力/白色変換方式/パッケージ形状)別白色LEDの用途 ······ (
64)
4)分野・用途別注力デバイスメーカー ··············································· (
67)
5)分野別市場規模推移-2008~2017年予測-··························· (
68)
6)液晶バックライト用途(セット)別市場規模推移-2008~2017年予測- ····· (
71)
7)液晶バックライト用途(セット)別白色LED種類と採用状況 ················ (
74)
調査項目(各セット共通)
対象セット台数,白色LEDバックライト採用台数,白色LED採用個数
白色LED市場規模推移-2008~2017年予測-
白色LED種類別採用比率(出力・白色変換方式・パッケージ形状)
白色LED供給メーカー
①液晶テレビ ··············································································· (
74)
②ノートパソコン ········································································· (
76)
③液晶モニター ············································································ (
78)
④タブレット端末 ········································································· (
80)
⑤スマートフォン ········································································· (
82)
8)一般照明用途別市場規模推移-2008~2017年予測- ··············· (
84)
①LED蛍光灯 ············································································ (
87)
②LED電球 ··············································································· (
89)
9)自動車用途別市場規模推移-2008~2017年予測- ·················· (
91)
①車載用白色LED用途一覧··························································· (
91)
②用途別市場規模推移···································································· (
93)
③前照灯(ヘッドランプ)動向························································ (
96)
④その他外装系動向 ······································································ (
97)
⑤内装系動向 ··············································································· (
98)
9.出力(ロー・ミッド・ハイパワー品)別価格動向································· (
99)
1)ローパワー品 ············································································ (100)
2)ミッドパワー品 ········································································· (100)
3)ハイパワー品 ············································································ (101)
10.白色LEDの高効率化とハイパワー化の動向 ··································· (102)
1)ハイパワー品の発光効率ロードマップ ············································ (102)
2)高効率化・ハイパワー化に向けた技術課題 ······································ (103)
3)励起源発光波長と各部材(LEDチップ蛍光体,パッケージ)の開発進行状況··· (105)
4)LEDチップからみたハイパワー化の手法 ······································ (106)
5)主要デバイスメーカーの動向························································ (107)
日亜化学 シチズン電子
シャープ OSRAM Opto
Seoul Semi Lumileds
11.LEDチップ開発動向································································· (113)
1)LEDチップの構成・種類··························································· (113)
2)光の取り出し効率向上································································· (114)
①GaN基板 ··············································································· (114)
②UVLEDチップによる白色化 ····················································· (115)
③Si・ZnO基板 ······································································ (115)
④基板剥離技術 ············································································ (116)
⑤フリップチップ実装···································································· (116)
⑥オージェ再結合低減(OSRAMのUX:3)技術··························· (118)
3)ウェハーサイズの大型化動向························································ (119)
12.蛍光体開発動向 ········································································· (120)
1)演色性の改善動向 ······································································ (120)
2)蛍光体に対する要求特性······························································ (121)
3)蛍光体材種とその発光色······························································ (122)
4)蛍光体に求められる材料特性と新規材料の開発動向··························· (123)
5)デバイス製造時における白色変換手法の種類 ··································· (124)
6)出力(ロー・ミッド・ハイパワー品)別白色変換技術の実用化状況 ······ (125)
7)チップレベル白色変換技術··························································· (126)
8)蛍光体シートによる白色変換技術 ·················································· (127)
9)蛍光体フリーLED···································································· (128)
13.デバイスパッケージ開発動向························································ (129)
1)白色LEDの代表的パッケージスタイルとパッケージサイズ ··············· (129)
2)出力(ロー・ミッド・ハイパワー品)別パッケージスタイルと用途 ······ (130)
3)LEDチップ種類(FU/FD)と実装形態 ··································· (131)
4)封止方法的パッケージ主要構成部材 ··············································· (132)
5)出力(ロー・ミッド・ハイパワー品)別パッケージ基板の材種 ············ (134)
6)放熱対策 ·················································································· (136)
①放熱経路(チップ~框体)··························································· (136)
②LEDの一般的性質と放熱対策材料 ··············································· (137)
③パッケージスタイル別熱抵抗値 ····················································· (138)
④パッケージ材料別熱伝導率··························································· (139)
7)パッケージ基板 ········································································· (140)
①用途別パッケージ基板の材種························································ (140)
②パッケージ基板別特性(熱伝導性,高密度化,小型化) ····················· (141)
③ハイパワー品メーカーにおけるパッケージ基板材の使用材種一覧 ········· (141)
8)封止材 ····················································································· (142)
①封止材の材種・性状別使用部位 ····················································· (142)
②パッケージスタイルと封止材の材種・性状の関係······························ (143)
③封止材への要求特性···································································· (144)
9)ダイアタッチ材 ········································································· (145)
14.白色LEDデバイス構成部材主要メーカー一覧································· (146)
15.白色LED以外の白熱電球・蛍光管に代わる新光源の動向 ·················· (147)
2)参入メーカー別事業形態一覧
事業形態(川上~川下展開)
デバイス
メーカー
日系
白色LED事業形態(川上~川下展開)
デバイス
モジュール
ユニット
器具
光波
○
○
○
シチズン電子
○
○
○
○
○
○
シャープ
チップ
●
スタンレー電気
星和電機
●
○
○
豊田合成
○
○
○
日亜化学工業
●
○
○
パナソニック(オプト)
●
○
パナソニック(電工)
三菱化学※1
韓国系
欧米系
●
○
○
IDECオプト
○
○
●
○
Lumi Micro
○
Luxpia
○
Ninex
○
●
○
Samusung(LED)
●
○
○
独
●
○
○
○
○
○
○
○
○
○
Lumileds
○
○
Cree※2
○
○
Vishay
製造販売
●
○
Seoul Semi
米
○
○
LG innotech
OSRAM Opto
○
○
○
ITSWELL
○
○
○
ローム
Avago
○
●
○
バルブ ライセンス
○
○
〇
○
○
○
● 自社・グループ内ユースのみ
※1 ウェハー(GaN)・蛍光体製造 ウェハーから応用製品(バルブ)までの完全な垂直統合
※2 ウェハー(SiC)製造 LEDデバイス一貫メーカー
15
5.業界構図
1)白色LEDデバイスメーカーにおける合併・提携・ライセンス関係一覧
白色 LED
白色 LED
Seoul Semi.
Avago
LED・LD
ローム
白色 LED
LED カラー
マネージメント
LED
欧米メーカー
チップ・蛍光体
GaN 系 LED
Vishay
白色 LED
白色 LED
白色 LED
Lumileds
GaN
韓国・台湾メーカー
OSRAM
三菱化学
M&A
LED
LED
照明
Cotoco
M&A
Cree
GaN 系
LED
Intrisic
白色 LED
Lednium
Lite-On
Samsung E-M
Haevatek
EverLight
YHi
蛍光体
King Br
白色 LED
LED・LD
白色 LED
白色 LED
スタンレー電気
日亜化学
資本提携
資本提携
白色 LED
シチズン電子
パナソニック電工
シリコンラバー白色 LED
白色 LED
朝日ラバー
GaN 系
LED
SiC 基板
LED・LD
新日鉄
白色 LED
ハイパワー LED
合併
豊田合成
蛍光体
LED 製造
合併
蛍光体
ライセンス
共同取得
東芝
GaN チップ
Twin Hill
LED 製造合併
韓国・台湾メーカー
Dougue
Lumens
LG 1nnotek
LEDST
Lumimicro
Unity Opto
クロスライセンス
東芝ライテック
白色 LED 提携
Tridonic Atoco
Tridonic Opto
シャープ
Ever Light
Lextar
ProLight
Samsung
昭和電工
Epistar
Lite-On
Harvatek
ライセンス供与
提携,合併
その他
白色LEDメーカーの間ではクロスライセンス,ライセンス供与(事業)、提携など様々な形
態で協業が行われており、中でもライセンス供与を事業として展開しているのはOSRAM,豊
田合成そして日亜化学の3社となるが、日亜化学からのライセンス供与は相手先を限定としたう
えでの供与とあり、OSRAM、豊田合成が展開するライセンス事業とは性格が異なる。
21
数量
(億PKG)
ローパワー品
ミッドパワー品
ハイパワー品
750
500
250
0
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
(予測) (予測) (予測) (年)
金額
(億円)
15,000
ローパワー品
ミッドパワー品
ハイパワー品
10,000
5,000
0
2008
2009
2010
2011
2012
34
2013
2014
2015
2016
2017
(年)
(予測) (予測) (予測)
数量
実績・シェア
メーカー
単位:百万PKG,%
年
2008
2009
シェア
日亜化学工業
Samsung(LED)
2010
シェア
2011
シェア
2012
シェア
2013
シェア
2014
シェア
シェア
2,700
31.4
3,500
28.5
6,200
23.7
8,000
21.5 10,300
23.7 12,100
24.2 15,000
27.4
100
1.2
1,400
11.4
3,900
14.9
4,800
12.9
6,300
14.5
6,700
13.4
6,700
12.2
300
2.4
800
3.1
4,400
11.8
4,900
11.3
5,400
10.8
5,500
10.0
LG innotek
Seoul Semi
300
3.5
700
5.7
1,400
5.3
1,700
4.6
2,100
4.8
2,400
4.8
2,800
5.1
OSRAM Opto
580
6.7
600
4.9
800
3.1
900
2.4
900
2.1
1,000
2.0
1,150
2.1
1,100
12.8
1,000
8.1
1,400
5.3
1,200
3.2
800
1.8
900
1.8
1,240
2.3
スタンレー電気
320
3.7
400
3.3
500
1.9
600
1.6
600
1.4
700
1.4
840
1.5
Lumileds
120
1.4
150
1.2
200
0.8
300
0.8
400
0.9
400
0.8
400
0.7
日系その他 ※1
580
6.7
800
6.5
2,000
7.6
4,000
10.8
4,200
9.7
4,900
9.8
5,250
9.6
海外その他 ※2
2,800
32.6
3,450
28.0
9,000
30.9 15,920
29.1
シチズン電子
合計
34.4 11,300
30.4 13,000
29.9 15,400
8,600 100.0 12,300 100.0 26,200 100.0 37,200 100.0 43,500 100.0 49,900 100.0 54,800 100.0
実績・対前年比
メーカー
単位:%
年
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
日亜化学工業
―
129.6
177.1
129.0
128.8
117.5
124.0
Samsung(LED)
―
1,400.0
278.6
123.1
131.3
106.3
100.0
LG innotek
―
266.7
550.0
111.4
110.2
101.9
Seoul Semi
―
233.3
200.0
121.4
123.5
114.3
116.7
OSRAM Opto
―
103.4
133.3
112.5
100.0
111.1
115.0
シチズン電子
―
90.9
140.0
85.7
66.7
112.5
137.8
スタンレー電気
―
125.0
125.0
120.0
100.0
116.7
120.0
Lumileds
―
125.0
133.3
150.0
133.3
100.0
100.0
日系その他 ※1
―
137.9
250.0
200.0
105.0
116.7
107.1
海外その他 ※2
―
123.2
260.9
125.6
115.0
118.5
103.4
―
143.0
213.0
142.0
116.9
114.7
109.8
合計
―
※1日系
シャープ,ローム,パナソニック,豊田合成など
※2海外
台湾,韓国,中国及び米国メーカー
46
6)液晶バックライト用途(セット)別市場規模推移 ― 2008~2017年予測 ―
(数量)
液晶テレビ
ノートパソコン
液晶モニター
タブレット端末
スマートフォン
その他
(億PKG )
500
250
0
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
(予測 )
2016
(予測)
2017
(年)
(予測 )
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
(予測)
2016
(予測)
2017
(年)
(予測)
(金額)
(億円)
10,000
5,000
0
71
7)液晶バックライト用途(セット)別白色LED種類(出力・白色変換方式・パッケージ形状)と採用状況
①液晶テレビ
白色LED市場規模推移
年
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
2015 2016 2017
(予測) (予測) (予測)
セット数量
台数(百万台)
150
160
210
205
200
190
195
200
200
200
LEDバックライト ※
採用台数(百万台)
1.0
4.2
43.4
80.0
110.0
140.0
155.0
170.0
180.0
190.0
採用率(%)
0.7
2.6
20.7
39.0
55.0
73.7
79.5
85.0
90.0
95.0
白色LED使用個数
(PKG/台)
450
400
200
140
120
100
90
80
75
70
白色LED単価
(円/PKG)
40.0
28.5
24.2
21.0
20.0
20.0
20.0
20.0
20.0
20.0
450
1,680
8,680
11,200
13,200
14,000
14,000
13,600
13,500
13,300
373.3
516.7
129.0
117.9
106.1
100.0
97.1
99.3
98.5
数量
(百万PKG)
白色
LED
市場
規模
対前年 比
(%)
金額
(百万円)
対前年 比
(%)
―
18,000
47,900 210,000 235,200 264,000 280,000 280,000 272,000 270,000 266,000
―
266.1
438.4
112.0
112.2
106.1
100.0
97.1
99.3
白色LED種類別採用状況
白色変換方式
Chip
B
Chip
B
Chip
UV
Ph
Ph
Y
R G
R G B Ph
出力
パッケージ形状
SMD
SMD
サイドビュー トップビュー
DIP
砲弾
全体
ローパワー品
ミッドパワー品
100%
55%
45%
90%
10%
100%
ハイパワー品
※ BLU方式:直下型,サイドエッジ型
白色LED主要供給メーカー
◎Samsung(LED) ◎LG innotek
◎台湾メーカー
74
日亜化学工業
シャープ
98.5
①LED蛍光灯
白色LED市場規模推移
年
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
2015 2016 2017
(予測) (予測) (予測)
光源数量
個数(百万本)
0.5
1.0
5.0
15.0
20.0
30.0
40.0
55.0
80.0
110.0
白色LED使用個数
(PKG/本)
240
200
180
150
140
140
140
140
130
120
白色LED単価
(円/PKG)
28.3
24.0
22.2
20.4
18.9
18.1
17.1
16.0
15.0
14.0
120
200
900
2,250
2,800
4,200
5,600
7,700
10,400
13,200
―
166.7
450.0
250.0
124.4
150.0
133.3
137.5
135.1
126.9
3,400
4,800
20,000
46,000
53,000
76,000
416.7
230.0
115.2
143.4
数量
(百万PKG)
白色
LED
市場
規模
対前年 比
(%)
金額
(百万円)
対前年 比
(%)
―
141.2
96,000 123,000 156,000 184,800
126.3
128.1
126.8
白色LED種類別採用状況
白色変換方式
Chip
B
Chip
B
Chip
UV
Ph
Ph
Y
R G
R G B Ph
出力
パッケージ形状
SMD
SMD
サイドビュー トップビュー
DIP
砲弾
全体
ローパワー品
ミッドパワー品
100%
95%
4%
1%
100%
ハイパワー品
※色採評価用など特許用途向け
白色LED主要供給メーカー
◎Samsung(LED) ◎Cree
日亜化学工業
87
シャープ 豊田合成
100%
118.5
③前照灯(ヘッドランプ)動向
トヨタ車のヘッドランプLED化
世代
採用車
白色LED
消費電力
搭載数/ユニット
ユニット
第1
2007年
レクサスLS600h
5個
50W
第2
2009年
プリウス,SAIなど
3個
33W
第3
2011年
アクアなど
2個
26W
第4
2013年
レクサスIS
1個
22W
照明灯での白色LEDの採用は、2007年5月に小糸製作所により世界で始めて実用化さ
れトヨタ自動車のレクサスへの採用でスタートし、その後プリウスや三菱自動車の電気自動
車アイミーブなども採用が拡大、現在では上級車だけでなく、後付けアフターマーケット用
としてハロゲンランプ取替え用LEDヘッドランプも多数、商品化されている。
ヘッドランプのLED化は燃費向上と意匠性向上により進んでおり、小糸製作所では201
5年時点で国内生産の30%、スタンレー電気では2017年時点で世界生産の20%とい
うLED化の目標をかかげており、上級車やハイブリッド車以外に普及車においても今後、
ヘッドランプのLED化は進むとみられる。
ヘッドランプのLED化は当初、ランプPKG数は5個、消費電力は50Wであったが、現
在ではランプ数が1個、消費電力は22Wまで下がっており、白色LEDの大光束化(1,4
00lm/PKG)
、高放熱対策により大幅なコストダウンが実現しており、小糸製作所,ス
タンレー電気,市光工業といった日系部品の間で開発が活発化している。
既に小糸製作所では消費電力22Wでランプ数1個、市光工業では消費電力23Wでランプ
数2個のヘッドランプを実用化、高効率化とコストダウンが急速に進行しており、将来的には
ヘッドランプでは電球に代わってLEDが標準化されるとみられる。
96
3)LEDチップ種類(フェースアップ/フェースダウン)と実装形態
LEDチップ/複合材
接合材
LEDチップ
フェースアップ
N電極
サファイア
ワイヤ
ワイヤ
2ワイヤ
SiC
ワイヤ
ダイアタッチ
1ワイヤ
―
ワイヤ
1ワイヤ
バンプ
バンプ
フリップチップ
サファイア
リフトオフ
フェースダウン
接合方式
P電極
サファイア
Lumileds,OSRAM OptoのLEDチップ実装方式
メーカー
Lumileds
チップ実装
LUXEON Rebel
特色
Thin Film
サブマウント使用
フリップチップ実装
蛍光体コンフォーマル
コーティング
OSRAM Opto
DRAGON
Thin Film
蛍光体CLC変換
OSTAR
フェースアップ実装
SiC基板
LEDチップの実装形態としてはフェースアップとフェースダウンの2方式に大別され、フ
ェースアップ方式は2ワイヤと1ワイヤに分かれ、フェースダウン方式はフリップチップ実
装となる。
2ワイヤはチップ表面にP,Nの2つの電極をもち、チップ裏面側はサファイア基板となり、
ボンディングはP,Nの2ヶ所にワイヤボンディングとなる。
1ワイヤはチップ表面にP電極、チップ裏面側はSiC基板となりSiC基板にN電極をも
ち、ワイヤボンディングはP側のみの1本となる。
そしてもう1つの1ワイヤとしてサファイア基板を取りはずし導電性基盤を貼り合わせた
張り合わせタイプのチップがある。
フェースダウン方式のフリップチップはワイヤは使わず、P,Nとともにバンプを介して実
装する形となり、バンプを介して放熱できる点に特色があるが、フリップチップ実装はワイヤ
ボンディングとは異なり実装に高度のノウハウを要する。
またフリップ実装はワイヤによる光の遮蔽がなく、チップを小型化できることから高密度実
装に適する上、マルチチップを一括接続でき生産性も高い。
照明用のマルチチップのハイワットLEDではフリップチップ実装は特に有望な技術とな
り、一括接続用のACP(異方導電性接着剤)も既に開発されている。
131
禁 無 断 転 載
2015年版
白色LEDの現状と将来性
価
格:92,000円(消費税別)
発刊日:2015年6月22日
発刊者:総合技研株式会社
本
社:〒450-0003
名古屋市中村区名駅南1-28-19
名南クリヤマビル
TEL
(052)565-0935㈹
FAX
(052)565-0934
E-MAIL [email protected]