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]
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