中 LED 조명산업, 2012년에도 '반짝' 빛난다ㆍ멕시코, LED 조명시장 최근 동향

 

中 LED 조명산업, 2012년에도 '반짝' 빛난다

 

- 지속적인 기술개발로 인한 가격하락에도 정부 지원정책으로 수요 창출-

- 향후 2015년까지 전체조명시장의 25%까지 점유할 것 -

 

 

□ 2011년도 LED 조명산업 시장현황

○ 2011년 LED조명 시장점유율 상승세

- 2011년 중국의 LED 조명시장은 188억 위안에 달했고, 전년대비 35.7% 증가.

- 향후 2년간 40%대의 성장률을 유지할 것으로 전망됨.

○ 2011년 LED 조명은 실내조명분야에서 1% 미만 점유율을 보이나 가로등이나 터널조명 등과 같은 야외조명분야에서는 5%까지 점유율을 보임.

- 특히, 경관조명과 야외 LED조명의 점유율이 비교적 높은 가운데 전체시장에서 각각 149억3000만 위안과 32억7000만 위안의 매출을 기록함

-실내 LED조명은 6억3700만 위안 수준으로 아직 매출은 낮지만 시장잠재력이 매우 크기 때문에 2013년에는 98억2000만 위안 수준으로 증가될 것으로 전망됨.

□ 2011년도 LED조명 가격하락, 2012년에는 가격하락세 완화될 것

○ 지속적인 기술 개발로 인한 가격하락

- 2011년 칩과 밀봉포장의 영업수입은 지속적으로 하락했으며 12월 하락폭이 최고치를 기록함.(12월 칩 영업수입은 전월 대비 31% 하락했고, 밀봉포장의 영업수입은 전월 대비 11% 하락함. 재고량이 사상 최고치를 기록)

- 2011년 4분기에는 재고방출의 영향을 받아 LED의 평균가격이 10% 정도 하락함.

- 지속적인 기술혁신에 따라 LED 생산단가는 매년 30% 하락함. 최근 주류제품인 0.5W와 1W LED의 가격은 특히 빠른 하락세를 보이는데, 2011년 4분기에는 5~10% 하락했으며, 2011년 전체적으로 40%~50% 수준의 가격하락을 보임.

○ 2012년에는 LED 제품가격의 하락속도는 조금 완화될 것으로 추정되는데, 그 이유는 고효율 LED가 아직까지 기술장벽이 높고 진입 자본금의 요구치가 높기 때문에 2012년도 고효율 LED 가격은 약 20~30% 하락할 것으로 예측함.

□ 2012년 LED 조명산업 활성화를 위한 각종 정부정책 실시

○ 12.5 기간 중국은 정부 예산 이외에 추가적으로 80억 위안을 투입, 해당 지방 정부 또한 30억 위안 이상의 자금을 투입해 총 400만 개의 가로등용 고효율LED 및 관련설비 구입 예정

- 시범공정의 질과 수준의 보장을 위해서 중국 환경자원 에너지 절약 위원회는 국가차원에서 100개의 LED광원 연구·개발·생산 기업을 선정해 고효율 에너지절약 제품을 제공받을 계획. 다음 범위 안의 조건만 충족시키면 신청이 가능(마감 2012.4.8.)

1) 중국 국내에 등록된 제조기업

2) 사업 분야 중 LED조명 제조 포함

3) 자금이 1000만 위안 이상

4) 기업자산 부채율이 60% 이하

5) 국가의 전자광원검사기구에 LED 조명제품을 제출해 검사받을 것 등

○ 중국 환경자원 에너지 절약 위원회는 단계별로 10개의 성도, 50개의 지방시, 100개의 현(성급 개발구 포함)에 친환경조명 에너지절약 개조시범공사를 실시할 계획

○ “2012년 반도체조명제품 재정보조 추진 정책2012年半导体照明产品财政补贴推广项目”

- 주관 : 财政部经济建设司, 国家发展和改革委员会资源节约和环境保护司, 科学技术部高新技术发展及产业化司)등 3개 위원회

- 대상 : 중국 내에 있는 중국의 CQC LED조명기구 인증을 받은 기업

- 대상제품 : 실내외 4종류의 LED조명제품(실내조명제품-LED다운라이트, 반사형 LED등, 실외조명제품-LED가로등, LED터널조명)

- 방식 : 간접 보조금 방식을 채택해 재정보조금을 낙찰기업에 주고, 낙찰기업은 낙찰협의가격에서 재정보조금을 제한 가격으로 단말 사용자에게 판매함.

- 기간 : 2012년 3월 20일까지 경쟁입찰 신청

- 규모 : 1000만 등 이상에 달해 이전 “十城万盏” 정책 효과보다 더욱 클 것

□ 2012년 시장전망 및 주요 변수

○ 생산단가 하락에 따른 추가 가격하락 여지는 충분

- 세계적인 LED 대기업들인 니치아(日亚化学), 크리(Cree)는 산업라인을 일체화하는 경향이 뚜렷함.

- 중국 내 대부분의 기업은 LED칩 생산기술이 없었지만 2011년 11월 더하오룬다(德豪润达)가 집적회로 생산기술을 개발함으로서 국제기업 위주의 LED칩 생산기술 시장에 변화를 예고

○ 2012년 전국에 700만개의 보장성주택(保障性住房)을 건설할 예정으로, 만약 이 주택 건설 시에 모두 LED조명을 채용한다면 그 규모는 약 20억 위안 정도 될 것

○ 2012년 LED조명의 시장점유율은 10%에 못 미칠 것으로 예상되지만, 지속적인 LED조명의 증가세로 2015년에 이르면, 중국 조명시장의 25%를 점유할 것으로 전망

□ 2012년도 LED조명 주요 기업 동향

○ 대만 亿光电子

- 2012년 초, “저온색”가로등 기술을 발표. 출력효율이 100 lm/W이고, CNS15233 획득

- 대만에너지절약 규범과 중국 대륙의 CQC를 모두 획득한 LED가로등 기업. 중국 보조금 정책의 혜택을 받을 것으로 전망됨.

- 이광전자는 작년 LED조명 영업보장수익이 3690만 달러였고, 올해는 1억2000만 달러에 이르러 증가폭이 225%에 이를 것

○ 三安光电

- 치루이자동차(奇瑞汽车)와 합작해 8000만 위안을 우후경제수공업개발구(芜湖经济手艺开发区에 ‘우후안루이광전유한공사芜湖安瑞光电有限公司’ 설립에 투자예정

- 선전 LED 밀봉포장, 응용, 조명기구와 기타 응용규모 각 종류 상관 부품 등 생산품의 설계, 산출, 발매, 처리 등의 영업까지 합작할 예정임.

○ 레이스조명(雷士照明)

- 2012년 1월, 루이광전(瑞光电)과 협의를 체결해 LED 합자 프로젝트를 실시함. 이 프로젝트는 고효율조명 LED 밀봉포장기술 연구개발과 LED 밀봉제품 제조와 판매 업무에 집중하는 프로젝트임.

- 이번 합작은 레이스조명에게 LED 연구·개발 분야, 특히 LED 밀봉포장기술방면과 LED조명용 부품, 모조기술 연구개발 방면에 집중하게 해 LED제품 연구개발 실력과 서비스품질 상승을 촉진할 것

- LED조명 부품, 형틀 생산에 집중해 3000평방미터의 전문화된 청결한 공장을 만들어 외국의 선진기술을 유치해 중국내 일류의 조명부품, 형틀생산 기업이 되고자 함.

○ 루이홍광전(睿鸿光电)

- 에너지절약형 상업용 LED조명에 집중해 “빛 조절이 가능한”상업용 조명기구 출시.

- 브랜드 고객 ODM 개발 주문자 생산방식 권한을 획득

- 2012년 루이홍광전의 목표는 판매량 15만개 달성

○ 더하오룬다(德豪润达)

- 2011년 더하오룬다의 총수입은 30억6700만 위안으로 전년도 대비 18.18% 증가했고, 순이익은 4억500만 위안으로 전년도 대비 107.12% 증가

- 2012년 2월 28일, 북경天旭恒源节能科技有限公司와 3억9500만 위안의 LED가로등 구매 계약에 서명

- 2012년 2월 28일 일본의 트윈버드(日本双鸟公司)와 합작계약을 체결. 2012년 트윈버드와의 합작업무를 30~40% 증가시키고, 미래 3년간(2012년 포함) 4500만 달러를 투입하여 새로운 계열의 LED조명제품을 생산하기로 협의

- 2012년 3월 4일, 미국의 월마트(沃尔玛代理公司)와 2억8300만 위안의 공급계약을 체결하고, LED전구, LED조사등, LED등 등의 19종류의 LED조명제품을 제공하기로 협의

□ 시사점

○ 중국 내 기술개발로 인한 LED 가격하락과 지속적으로 공공부분 및 민간부문의 수요가 창출되고 있어 LED 조명시장은 더욱 확대될 될 것으로 전망

○ 특히, 중국 정부는 LED제품의 연구개발과 상용화 부문에 적극적인 보조금을 투입하고 LED조명의 국내 보급을 장려하기 위해 각종 지원책을 쓰고 있음.

자료원: 太阳能光伏网, 新快报, 半导体照明网, 칭다오무역관 자체정리

 

 

 

멕시코, LED 조명시장 최근 동향

 

 

- 무역사절단 바이어 상담 통한 최근 동향 파악 -

 

 

□ 멕시코 내 LED 조명 시장 동향

Ο LED 조명시장은 고가와 저가로 나뉨.

- 기존 유명 기업들의 인지도로 시장에서 강세를 보임.

- 독일의 Osram, 네덜란드의 Philips, 미국의 GE, CREE, 영국의 Havells Sylvania가 시장에 대부분 제품을 공급함.

- 이 제품들이 LED 조명시장의 고가 시장을 점령한 반면, 중국, 대만 등지의 제품이 저가시장을 이끔.

- 일부 미국, 유럽의 기업은 중국에 공장을 설립해 저가제품을 멕시코로 수출, 저가시장에 제품을 선보임.

Ο 외국기업 의존도 높아

- 아직까지도 멕시코 LED 시장은 성숙되지 않음.

- 멕시코에서는 아직까지 LED 전문 생산 공장이 전혀 없으며 대부분의 생산 공장들은 미국, 유럽, 아시아에서 부품을 수입해 조립 후 멕시코와 중남미 시장에 납품함.

- 기술·원재료 수입 의존도가 높은 편임.

Ο LED 조명의 다양화

- 주로 실외 가로등에 사용됐던 LED 조명이었으나 최근에는 실내 조명에도 LED 조명이 각광받음.

- 실내 조명은 미니멀한 디자인이 최근의 추세였으나, 2012년부터는 조명의 크기도 커지면서 화려한 디자인의 조명이 시장에 선보이기 시작했음.

- 뿐만 아니라 흰색빛을 유지했던 LED 조명에 다양한 색상을 입혀 다양한 분위기를 연출할 수 있도록 했음.

- 현재 Sanbons와 Liverpool에서는 모든 지점의 실내조명을 LED로 교체하기로 결정했으며, Liverpool의 경우 LED 조명 부서를 따로 설치해 LED 조명에 대한 보편화 노력을 기울임.

□ 멕시코 내 LED 사업 집중 지역

Ο 관광, 산업집중 도시로 시장이 집중됨.

- 멕시코에서 LED 사업이 가장 많이 발전한 도시는 멕시코시티, 과달라하라, 바하칼리포르니아, 낀따나루 주 등임.

- 이 도시들은 관광을 비롯한 산업 중심도지로 조명을 장시간 필요로 하는 곳을 중심으로 해 LED 조명이 사용됨.

- 바하칼리포르니아주와 낀따나루 주는 관광이 발달한 지역으로 최근 정부의 관광 사업유치 계획에 따라 호텔·숙박시설, 관광시설 조성이 급증하면서 조명 수요가 높아진 지역임.

- 환경보호 정책의 일환으로 북쪽과 남쪽 지역의 일조량이 높다는 지역적 특징을 이용해 태양광 패널을 장착한 LED 조명들의 수요도 높아짐.

Ο 치안불안 지역에 조명설치 계획

- 현 깔데론 정부의 마약조직 간의 전쟁으로 멕시코 치안은 매우 불안해졌으며 이 외에도 강도, 납치 등 범죄들도 기승을 부림.

- 이에 정부는 범죄 발생률이 높은 지역을 중심으로 가로등과 조명시설 설치 계획을 세움.

□ 멕시코 LED 조명시장 진출 방안

Ο 한국 제품의 인식 높이기 위한 마케팅 전략 필요

- 멕시코 LED 조명시장에서 한국 제품에 대한 평가는 좋은 편임. 유럽의 제품들에 비해 저렴한 가격과 중국 제품들에 비해 비싼 가격이지만 품질이 좋아 멕시코 시장에서 한국 제품에 대한 선호도가 좋은 편임.

- 또한, 한국 LED 제품에 대한 좋은 평가에 비해 멕시코 시장에 진출한 업체가 많지 않아 한국 업체들이 진출할 기회가 많음.

- 그러나 멕시코 시장에서는 이미 유럽과 미국의 다국적 유명기업이 시장을 선점하며 이들 제품에 대한 멕시코 소비자들의 신뢰도가 높은 편임. 그러나 잘 알려지지 않은 제품을 거래하는데 있어 선입견이 있기 때문에 한국 제품이 시장에 진출하는데 어려움이 있어 이를 극복할 마케팅 전략이 필요함.

- 많은 멕시코 업체가 한국 업체에 대한 정보를 얻고 싶어하나 시장에서 한국제품 정보는 부족한 편임. 따라서 관련 전시회에 참여하거나 전시회 방문을 통해 업체와의 직접 면담을 통해 제품의 인지도를 높여야 함.

□ 전망과 시사점

Ο 다양한 종류의 LED 조명 사용화

- 현재까지는 LED는 실외 가로등에 많이 사용됐으나 최근 실내조명부터 인테리어 조명까지 다양한 분야에서 LED 조명을 상용화하려고 함.

- 또한 조명뿐 아니라 문구, 의자, 치과용 장비 등 현지 업체들은 새로운 사업분야로 LED제품을 취급하려 함.

Ο 중국제품과의 경쟁에 대비한 대비책 마련

- 멕시코 현지 업체들은 중국제품과 가격에 익숙해졌기 때문에 한국 제품의 높은 가격 때문에 구매를 보류하는 편임. 가격보다는 제품의 품질로 업체들을 설득하려는 노력이 필요함.

자료원: 관련 업체 담당자 인터뷰, 코트라 멕시코시티 무역관 자료 종합

LED 소자-LED 소자 원천기술 개발과 지적재산권 확보를 위한 선결과제(KISTI 마켓 리포트)

[요약]

▪ LED는 반도체로 빛을 발생시키는 소자로 LED조명 및 응용제품의 성능을 결정하는 핵심인자이다.

▪ 2011년 LED 업계는 LED 칩 공급 과잉, 단가 인하 압력 증가, 효율 증가에 따른 LED 칩수요 감소, LED 조명 시장의 더딘 성장세 등의 이유로 소폭의 성장세를 이어갈 것으로 보인다.

▪세계 LED 소자 시장은 2010년 112억 달러, 2014년 최고 162억 달러 기록 후 2015년에는 153억 달러까지 떨어질 전망이나, 이후 조명 시장이 성장 동력으로 작용하며 회복할 것으로 전망되며, 국내 LED 소자 시장은 2010년 2조3,937억 원에서 2015년 9조2,000억 원으로 성장할 전망이다.

▪ LED 소자 시장은 일본의 니치아를 비롯하여 한국의 삼성LED, 서울반도체, 독일의 오스람, 미국의 루미레즈, 크리 등 일본, 미국, 유럽, 한국 기업이 세계 LED 소자 시장의 80%를 점유하고 있다. 2010년 LED 소자 시장점유율은 일본 Nichia(21.3%)가 1위를, 한국 삼성LED(11.5%)가 2위를, 독일 Osram(8.7%)이 3위를, 한국의 서울반도체(7.5%)가 4위를 차지하였다.

▪ LED 소자의 원천기술 개발을 위해서는 정부의 기술개발 지원이 절실히 필요하며, LED 소자의 지적재산권 확보를 위해서는 국제적 협력관계 구축, 산ㆍ학ㆍ연과의 기술 교류, 학계, 연구소 등과 함께 특허 풀(pool)을 구성하여 대응해야 할 것이다.

▪ 방열, 회로기술 등에서 경쟁력 있는 중소기업을 발굴하여 이들 후발업체가 수직 계열화된 대기업과 상생 협력을 통해 LED 시장에 진출한다면, LED 소자산업의 글로벌 경쟁력 확대에 기여하게 될 것이다.

 

 

 

LED 광원을 이용한 고휘도 프로젝터의 개발

 

 

일반적으로 조명, 프로젝터, 액정 디스플레이 등에는 주로 램프(lamp)를 이용한 광원을 사용한다. 그러나 최근에 LED가 급속히 보급되고 있다. LED는 수명이 길고 소비전력이 낮은 장점이 있다.

Takamatsu 연구진은 LED 광원을 장치한 새로운 프로젝터를 개발하였다.

이것은 실용수준의 밝기가 2000lm이고, 색 재현성을 나타내는 AdobeⓇ RGB 커버율은 98%에 이른다. 또 3만 시간의 긴 수명을 자랑한다.

프로젝터는 높은 휘도(brightness) 특성이 필요하다. 램프를 사용하는 프로젝터가 이 기능을 가지려면, 발광부의 면적이 1㎟ 미만이어야 한다. 소형LED의 경우는 발광부 면적이 2㎟ 정도로 다소 크지만 발광효율은 높다. 그러나 광량이 부족하여 지금까지는 LED를 프로젝터의 광원으로 사용할 수 없었다. 신제품 LED 프로젝터는 휘도가 높은 독자적인 광원이 사용되었다.

이것은 출력이 높은 LED를 복수로 사용한 것이다. 또 R, G, B 각각의 휘도를 최대로 높이기 위해서 별도의 부스트(boost) 장치도 설계하였다.

한편 LED는 매우 수명이 긴 광원이지만 시용시간이 경과하면 휘도가 서서히 떨어진다. 그 저하율은 LED 색깔마다 차이가 있다. 이것은 RGB의 광량 밸런스가 나빠지면 나타나는 현상이다. 이 문제를 해결하기 위하여 광량을 자동으로 조정할 수 있는 전용회로를 신제품 내부에 설치했다.

색 재현기술도 중요하다. 통상 LED광원의 색을 그대로 사용하면 지나치게 화려하게 비친다. 이것은 RGB 색 영역이 너무 넓기 때문이다. 이 문제는 3차원 색도좌표(look-up table)를 이용하여 각 색을 정확히 맞추었다. 이 기술에 의해서 종래의 sRGB 규격보다 넓은 색 영역을 자연스러운 화질로 표현할 수 있었다.

한편 발광효율은 소자의 냉각조건에 따라서 크게 달라진다. 신제품인 LED프로젝터를 효과적으로 냉각시키려면 적절한 냉각시스템이 필요하다. 이 냉각 기술은 액체냉각 시스템이나 순환냉각 시스템을 고려해 볼 수 있다.

종래의 프로젝터는 공기냉각 팬(fan)을 이용해서 각 부분을 냉각시킨다. 그러나 이 방식은 냉각 효율이 떨어진다. 또 공기 중에 있는 미세먼지가 디바이스 안으로 들어와서 내부의 광학부품을 더럽힌다. 이 때문에 광원의 밝기가 떨어져서 프로젝터의 수명을 저하시킨다. 이러한 경우 램프나 에어필터(air filter)를 수시로 교체해야 하는 유지보수가 필요하다. 즉 장치의 수명을 연장시키려면 개발단계에서 방진대책을 고려해야 한다.

액체냉각 시스템은 라디에이터(radiator)를 사용하는 방식이다. 이 장치를 사용하려면 우선 디바이스가 대형화되는 것을 최대한 억제해야 한다. 또 이 시스템은 액이 새거나 결로현상이 생길 우려가 있다. 신제품 LCD 프로젝터에서는 새로 설계된 순환냉각 시스템을 채택하였다. 즉 LCD 패널을 냉각하여 뜨거워진 공기는 소형 열교환기에 의해서 냉각된다. 이 냉각된 공기가 다시 장치 내에서 순환되는 방식이다. 특히 이 시스템에서는 바깥 공기를 장치 안으로 불어 넣지 않는다.

마지막으로 장치의 설치 자세에 대한 문제이다. 램프전원의 프로젝터는 램프의 방전특성을 안정적으로 유지하기 위해서, 장치의 설치 자세에 제한이 있다. 그러나 LED를 광원으로 사용하는 경우에는 자세제한이 없다. 따라서 영상을 수직으로 투사해야 할 경우에, 프로젝트를 옆으로 눕혀서 설치할 수도 있다.

결론적으로 LED 광원의 프로젝터는 종래의 제품보다 우수한 색 재현성을 실현했다. 그리고 유지 관리를 하기 위해서 특별한 관심을 갖지 않아도 긴수명을 보장한다. 앞으로 더욱 성능을 개선하여, 소형이면서 싼 가격으로 새로운 프로젝터를 공급할 수 있을 것으로 기대한다.

출처 : 高松宏彰 外, “LED光源を用いた高輝度プロジェクタ―の開發”, 「NEC技報(日本)」, 64(3), 2011, pp.72~75

한국과학기술정보연구원/전문연구위원 허원도(ferriman@reseat.re.kr)

 

외국계 조명 기업의 어부지리

필립스, GE라이팅 등 다국적 기업들이 신이 났다. 올해 한국시장 조명 매출 목표 중 LED(발광다이오드) 조명 비중을 20% 안팎으로 크게 높여 잡았다. 필립스는 지난해보다 5~10%포인트, GE라이팅은 15%포인트 올렸다.

이유는 간단하다. 올해 국내 LED 조명 시장이 급속히 커지지만, 삼성전자 LG전자 등 잠재적 경쟁자들은 속속 철수를 선언하고 있어서다. 세계 조명 시장의 50% 이상을 점유하고 있는 ‘빅3’인 필립스 GE 오스람 등에 꿈 같은 사업 환경이 만들어지고 있는 셈이다.

공공시설에 들어가는 LED 조명 사업에서 철수하겠다는 의사를 속속 밝히고 있는 삼성전자 LG전자 LS전선 SKC라이팅 등 국내 대기업들은 착잡하다. 이들은 조달청이 올해 신규 계약을 맺는 오는 4월부터 공공시장에서 쫓겨난다. 지난해 11월 동반성장위원회가 LED 조명을 중소기업적합업종으로 선정한 데 따른 후속 조치다.

겉으로는 해외 시장에 집중하겠다고 말하지만 “한국 정부도 사주지 않는 제품을 해외에서 쉽게 써주겠는가”라는 게 국내 대기업의 솔직한 속내다. 이 때문에 LS전선은 공공시장뿐 아니라 아예 LED 사업 자체를 포기하는 것을 고심하고 있다.

 

 

 

고효율 조명 (LED) 시장 조사 결과

 

 

1 시장 현황

2010년 일반 조명 용도의 조명 총 시장의 시장 규모는 2009 년 대비 103.9 %의 7,510 억 엔을 기록하였다. 조명기구 (기존 광원 주)의 시장 규모는 건축물의 신설 착공 동향이 회복세에 있었지만, 건설 착공시기와 조명기구 판매시기와의 지연으로 2009 년에 이어 감소했다. 그러나 램프 (기존 광원) 및 LED 조명은 에너지 절약법 개정에 따라 사무실이나 공장, 상업 시설 등을 중심으로 한 고효율 조명으로 전환하고 있다. 또한 경기 대책으로 실시된 공공 사업의 도로 조명 등의 높은 효율 조명으로의 전환 등에 따라 시장 규모는 확대되어 조명 총 시장은 2 년 만에 증가세로 돌아설 것으로 예상된다.

2011년, 원자력 발전소의 가동 중단으로 인한 전력 공급 부족에 대한 우려가 높아, 사무실 등의 사업장은 물론 일반 가정에서도 절전 에너지 절약에 대한 의식이 높아지고 있어 고효율 조명에 전환이 한층 진행되고 있다. 절전 의식 고조로 소등과 램프의 단순화가 실시되고 램프 수요가 크게 축소하고 있지만, 그것을 웃도는 페이스로 조명기구 LED 조명의 수요가 확대되어, 조명 총 시장의 시장 규모 2010 년 대비 106.7 %의 8,013 억 엔으로 예상된다.

2. 주목해야 할 동향

최근 조명 시장에서 LED 조명을 중심으로 시장이 움직이고 있다고 해도 지장 없을 정도로 LED 조명이 큰 주목을 모으고 있다. 그 계기가 된 것은, 2009년 조명 제조 업체 및 신규 사업자 회사에서 전구형 LED 램프를 잇달아 발매하였지만 2010년부터 2011년까지는 직관형 LED 램프와 LED 천장 조명 발매가 큰 화제를 모으고 있다. 지금까지 LED 조명, 다운 라이트 및 스포트 라이트처럼 보조 조명, 간접 조명으로 사용되는 것, 전구형 램프처럼 백열전구를 대체하는 것이 중심이었으나 위의 직관형 램프와 천장 조명은 주로 조명으로 사용되는 것으로 형광 램프를 대체하는 것도 차례차례로 발매되고 있어 기존 광원을 많이 대체할 전망이다. LED 조명 시장 규모는 2010년에는 2009년 대비 200.5 %의 750 억 엔이며, 2011년은 2010년 대비 185.7 %의 1,393 억 엔으로 예상된다. 2009년 이후 빠른 속도로 확대되고 있다.

3 참가 사업자의 동향

LED 조명 시장이 빠른 속도로 확대되고 있는 가운데, 조명 제조 업체에서도 사업축을 LED 조명으로 이동하는 움직임이 눈에 띄고 있으며, 최근 새로운 상품 개발 및 생산 영업 체제의 재편은 대부분이 LED 조명에 대한 것으로 되어 있다. 이러한 경향은 특히 중견 규모의 조명 전문 업체에 많이 볼 수 있고 대담하게 사업의 축을 LED로 이동하고 있다. 향후 일본 국내 조명 수요는 당분간 기존 광원에서 LED 조명으로의 전환 수요에 뒷받침되고 견조하게 성장할 전망이지만 미래에 인구 감소에 따라 축소될 전망이 강하다. 그것을 우려하는 제조 업체에서는 기존 광원에서 LED 조명으로의 전환을 계기로 수요처 용도 확대, 신흥국을 중심으로 해외 시장에 진출, 또한 완제품으로의 LED 조명뿐만 아니라 칩 및 모듈 등 장치 사업 확장을 통해 미래 사업 규모의 유지 및 확대를 도모하고 있다.

출처 : .yano.co.jp

 

 

 

최초 황색-녹색, 호박색 마이크로 LED 배열

 

 

노란색-녹색 (560nm)와 호박색 (600nm) 마이크로-LED 배열을 위한 개락적인 에피텍셜 구조

 

영국 스트래스클라이드 대학, 중국 베이징 대학, 에피라이트 기술은 새로운 에피텍셜 구조들을 기초로 한 황색-녹색, 호박색 III-질화물 마이크로-LED 배열들을 최초로 개발했다 [Z Gong et al, Semicond. Sci. Technol., vol27, p015003, 2012].

연구원들은 과학 장비, 광학 통신과 마이크로 디스플레이 등을 이 마이크로-LED를 이용하여 만들 수 있다고 밝혔다. 이 LED 발광은 예를 들어, 시간과 공간 모두에서 조절될 수 있는 옵토제네틱 (optogenetic) 실험들을 가능케 하는 생체 활성 분자들의 흡수선들로 조절될 수 있다. 광전 족집게 (OET) 조절은 또 하나의 가능한 응용이다.

값 비싼 비- 혹은 반-극성 질화물 기판들을 이용하는 것보다. 에피텍셜 물질은 금속-유기 화학 증착법을 이용하여 표준 (0001) 사파이어 상에 성장되었다. 독립 질화물 기판들은 제거되는 결함들과 분극장 효과가 성능에 중요한 더 긴 파장들 (녹색, 황색, 호박색, 등)을 가지고 제조되는 소자들에 특별히 사용된다.

InGaN/GaN 우물들의 다른 버퍼와 액티브 층들은 560 nm (노란색-녹색)과 600nm (호박색)의 두 소자 종류 발광이 이용되었다. 연구원들은 방사 효율을 개선하는 QW들 내에 전하 포획을 증가시킨다고 믿고 있는 낮은 인듐 성분 InGaN/GaN 전자 저장 층 (ERL)을 이용했다.

또한, ERL의 사용이 액티브 층들 위의 일반적인 전자 차단 층 (EBL)을 불필요하게 한다고 믿고 있다. EBL들은 방사 효율을 감소시키는 p-형 홀 주입 층들을 들어오는 것으로부터 그리고 우물들을 오버슈팅 (overshooting)하는 전자들을 막기 위해 사용된다.

소자들을 제조하기 위해, 에피텍셜 물질은 광 방출이 다듬어진 사파이어 기판을 통해 일어나기 때문에 뒤집어졌다. 마이크로-LED들은 40μm 반경과 100μm 피치 (pitch)의 10x10 원형 소자로 구성됐다. LED에 대한 메사 (mesa)들은 n-형 층으로 식각 해 내려가기 위해 유도 결합된 플라즈마를 이용해 만들었다. 전류 스프레딩 p-접촉들은 니켈/금으로 구성됐다.

타이타늄/금으로 구성된 n-접촉은 소자들 사이 공간 내에서 형성 됐다. 4 개의 n-접촉 전극 패드들은 소자의 n-측면 상에서 스프레딩하는 더 균일한 전류를 위해 사각 배열의 각 측면의 중앙에 만들었다. 실리콘 이산화물은 개별 픽셀들의 p-접촉에 전기 접근을 위해 성장된 타이타늄/금 p-금속 버스 (bus)들을 위해 전기 절연으로 이용되었다.

전류 주입이 이 소자들에서 증가하는 것처럼 주요 소자 피크들에서 짧은 파장으로 커다란 스펙트럼 청색 이동이 있다. 또한 0.6kA/cm2 에서 초기 약 12nm 청색 이동하고 이후 적색 이동하는 피크들을 가진 ERL (~450nm, 청색)으로부터 광의 이동이 있다. ERL 피크는 녹색-황색 소자에서 매우 작지만 호박색 LED에서는 낮은 전류에서 매우 크다.

연구원들은 자발 및 압전 분극장 (청색 이동), 밴드 필링 (band-filling, 청색 이동), 주울 (Joule) 열 (적색 이동)의 변화로부터 양자 구속 스타크 (Stark) 효과의 전류 주입에 의한 스크리닝 (screening)의 스펙트럼 이동 효과들을 조사하기 위해 시뮬레이션을 이용했다. 연구원들은 스크린 효과는 3.5kA/cm2 이하에서 주도되는 반면, 밴드 필링은 3.5kA/cm2 이상에서 더 청색 이동한다고 믿고 있다.

 

(a) 주입 전류에 따른 황색-녹색 마이크로-LED와 호박색 마이크로-LED의 출력. (b) 황색-녹색 마이크로-LED와 호박색 마이크로-LED의 전력 밀도 대비 전류 밀도. 비교를 위해, 같은 웨이퍼로 부터 제조된 일반적인 넓은 영역 LED의 전력 밀도가 플롯(plot)되었다.

 

연구원들은 에피텍셜 구조의 더 많은 최적화는 이 스펙트럼 이동을 막을 것이고, 시뮬레이션으로부터 얻어진 판단은 더 진보된 에피텍셜 구조의 디자인을 위해 도움이 될 것으로 보고 있다.

한 픽셀의 출력은 상부 방향에서 유용한 광을 모으는 사파이어 표면에 가까운 실리콘 광검출기를 놓고 측정되었다. 전력 측정의 교정은 이 소자의 스펙트럼 이동에 대해 허용된 500-600nm 영역에 걸쳐 했다. 피크 전력 (열적 롤-오버 (roll-over)은 황색-녹색 픽셀들에 대해 0.1mW와 55mA (4.4kA/cm2)에서 얻어졌고 호박색 픽셀들은 0.055mW과 60mA (4.8kA/cm2)에서 얻어졌다. 이 결과들은 각각 8W/cm2와 4.4W/cm2의 전력 밀도에 해당한다. 더 많은 특성들은 표1에서 찾을 수 있다.

연구원들은 이 전력 밀도는 응용들에 일반적으로 요구되는 크기의 10배 더 초과한 것이라고 언급했다.

 

황색-녹색과 호박색 LED 배열들에 대한 픽셀 당 일반적인 전기, 광학적인 특성

 

이 소자는 넓은 영역 소자들에 비해 더 큰 성능을 가지고 있다. 연구원들은 이 결과는 같은 전류 밀도 아래에서 더 큰 소자에서 보다 더 작은 픽셀에서 접합 온도가 훨씬 더 낮게 보였다. 400nm에서 빛나는 LED에 대해 이미 보고 된 크기에 다른 자기 열의 수치적인 결과들과 일치한다고 덧붙였다.

출처 : .semiconductor-today.com

 

 

 

디스플레이 분야에서 주목 받고 있는 양자점(Quantum Dot)

 

 

양자점이라고 불리는 작은 결정은 강하고 뚜렷하게 한정된 색상을 발생한다. 현재 연구원들은 양자점을 사용하는 LED 디스플레이를 만들었다. 5년 전에 QD Vision은 나노 크기의 결정들을 사용하여 처음으로 가장 기초가 되는 하나의 색상을 가지는 디스플레이를 선보였다. 2011년에는 비디오를 보여줄 수 있는 전체적인 색상을 가진 디스플레이가 가능한 것을 증명하였다. 회사는 이 기술이 상업용 디스플레이가 되기까지는 또 다른 5년이 걸릴 수 있다고 말한다. 또한, 삼성이 양자점 디스플레이를 개발하는데 그리고 2월에 전체 색상의 디스플레이를 증명하는데 있어 첫 주자가 될 수 있을지도 모른다고 하였다.

양자점 디스플레이는 LCD보다 훨씬 적은 에너지를 사용할 수 있다. 에너지 사용을 줄일 수 있는 또 다른 독창적인 방법은 빛을 전혀 발생하지 않지만 대신에 주위 빛을 반사하는 디스플레이를 만드는 것으로 전체 색상 Mirasol 디스플레이와 함께 Qualcomm이 취한 접근 방법으로 LCD의 단지 10분의 1 정도의 에너지 만을 사용한다. 이 기술은 한국의 타블렛 컴퓨터에서 처음으로 사용되었다.

어떠한 디스플레이도 손자국이 남은 뒤에는 잘 보이지 않는다. 양초 불꽃에서 발생한 숯 검댕이에 기반을 둔 새로운 코팅은 얼룩을 제거할 수 있는 값싸고 오일을 밀어내는 층을 제공할 수 있다. 새로운 나노 구조를 가진 재료는 태양 패널의 전력 발생을 크게 향상시켜 다른 방법으로는 반사되는 빛을 잡는 것에 의해서 보다 저렴하게 제조될 수 있다. 또한 근적외선 광을 기존 실리콘 태양전지들이 흡수할 수 있는 색상으로 전환시켜 이들 목표를 얻을 수 있다. 다른 재료는 밤에 보이지 않고 낮과 밤에는 레이더에 걸리지 않는 스텔스 항공기를 생각할 수 있다.

메타재료들은 보이지 않는 형태를 얻을 수 있는 또 다른 접근법이다. 빛을 흡수하는 대신에 메타재료들은 물체 주위에 빛을 구부리게 한다. 2011년까지 연구원들은 단지 메타재료들을 소규모로 -1 밀리미터 보다 작게 만들 수 있었다. 현재 연구원들은 이들을 실용화할 수 있을 정도로 크게 만들 수 있다. 연구원들은 아직까지는 빛의 전체 파장에 대해 작업하고 있지는 않지만 밤에 식별하는 장치에는 보이지 않는 재료를 만들 수 있는 것으로 생각하고 있다.

스탠포드 연구원들은 40,000번 재충전할 수 있는 배터리 전극을 만들었다. 이는 일반적인 랩 탑 배터리에서 얻을 수 있는 1000번의 충전과 비교할 수 있는 기술이다. 전극이 오래 유지되고 풍부한 물질들로 제조되기 때문에 풍력 터빈 및 태양 패널로부터 전력을 경제적으로 저장할 수 있는 방법을 제공할 수 있다. 다른 연구원들은 리튬 이온 배터리에서 기존의 그래파이트 전극의 10배 많은 에너지를 저장할 수 는 경제적인 재료들을 개발하였다. 똑같이 높은 저장능력을 가진 반대 극의 전극과 쌍을 이뤄 이들 전극들은 휴대용 전자제품과 전기자동차에 사용될 수 있다. 특히 로렌스버클리 국립실험실에서 개발한 기술은 다른 재료들에 의해 요구되는 나노 구조를 만들기 위한 값비싼 새로운 기술을 필요로 하는 대신에 기존의 제조공정 라인에 융합되어 적용될 수 있는 전도성 고분자를 사용하기 때문에 유망한 것으로 여겨지고 있다.

새로운 도구들은 차세대 핵심공정을 가속화 시킬 수 있다. 하버드에서 개발된 모델링 프로그램은 최고의 유기 반도체 중의 하나를 만들 수 있다. 그리고 독특한 전극 화학반응을 가진 수천 개의 배터리 전지를 만드는 로봇 시스템은 리튬 이온 배터리 저장 능력을 25% 향상시킬 수 있는 재료를 발견하게 해 주었다.

출처 : .technologyreview.com