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LED, 유기 EL, 특수 조명, 일반 조명 등 광원 / 조명 시장 기업 동향 조사ㆍLED 조명의 리스크 Essential News


LED, 유기 EL, 특수 조명, 일반 조명 등 광원 / 조명 시장 기업 동향 조사



-2020 년 세계 시장 예측 -

☆ 광원의 LED 화가 진행되어 견조하게 확대 LED 패키지는 10 년 대비 56 % 증가한 1 조 5,040 억엔

☆ 2011 년 출하가 본격화하는 조명용 유기 EL 광원은 3,450 억엔



<조사 결과 요약>



■ LED (백색, 단색, 적외선, 자외선)


1. LED 패키지 시장

전기 / 방전 램프의 낮은 출력 용도에서 LED 화가 진행되어, 최근에는 액정 백라이트도 주로 광원으로 채용되고 있다. 또한 일반 조명 분야 및 자동차 외장 램프 등에서도 LED 제품이 대두하기 시작했다. 특히 일본 국내에서는 절전 요구가 높아짐에 따라 LED 관구 램프 및 LED 조명기구의 수요가 확대되고 있다.


2. LED 관련 주요 기업의 동향

상위 기업은 대만, 한국, 일본계의 LED 칩 및 패키지를 주력 사업으로 하는 LED 메이커가 중심이다.

특히 GaN 계 LED 칩 또는 백색 LED 패키지에 강점을 가진 기업이 상위이다. 과점 시장이다 LED 제조 장치 메이커의 Aixtron와 Veeco Instruments도 사업 규모에서는 상위에 위치하고 있다.

최근에는 대만, 한국, 중국의 LED 메이커가 호조로 사업 규모를 확대하고 있다. 주요 주력 제품은 상위 LED 제조 업체와 마찬가지로 GaN 계 LED 칩 또는 백색 LED 패키지이지만, LED 모듈 및 LED 조명기구 등의 하류 측의 사업 확대에 주력하는 움직임이 보인다.

조명 및 LCD 백라이트 용도의 확대에 따라 시티즌 전자, 샤프, 쇼와전공, 도요타 고세이, 니치아 화학 공업, SamsungLED, Seoul Semiconductor, LG Innotek, Epistar, Everlight, Formosa Epitaxy Incorporation, Lite - On, Wellypower, Cree, OSRAM Opto 등 제조 업체는 생산 능력의 확대를 도모하고 있다. 사업 영역의 확대로 Samsung LED, LG Innotek, Seoul Semiconductor 같은 한국계 업체가 칩 / 패키지의 생산에서 LED 모듈 및 LED 관구 램프 / 조명기구 등의 어플리케이션 영역까지 통합 경영을 시도하고 있다. 또한 DOWA 전자, 나이트 라이드 반도체, 니치아 화학 공업, Seoul Semiconductor 등은 의료 (내시경과 현미경 등) 및 살균 용도로 활용되는 자외선 영역 제품도 개발, 생산하고 있다. 중국 시장을 공략하기 위해 Cree, Epistar, Everlight, Formosa Epitaxy Incorporation, Lite - On 등 구미와 대만계 메이커가 중국의 대형 제조 업체와 파트너십을 강화하고 있다. 대만계 메이커 대형 Epistar 및 Everlight 등은 중국 / 한국 기업과 중국에 합작 회사를 설립하고 애플리케이션 시장에 진입하고 있다.



■ 유기 EL ■


1. 조명용 유기 EL 광원 시장
2010년에는 샘플 출하가 중심 이었지만, 2011 년 1 월부터 Lumiotec (야마가타현 요네자와시)가 양산을 시작하는 등 출하가 본격화될 전망이다. 출하 본격화에 따라 머지 않아 조명기구 시장도 형성될 것으로 예상된다. 그러나, 시장 형성 초기에는 광원의 발광 효율 및 비용 측면에서 연출 장식 조명용에서 일반 조명에 사용에는 시간이 걸릴 것으로 예상된다. 단지 높은 시장 잠재력을 기대하고 참가 주력하는 업체는 증가하고있다. 광원에는 주로 발광 효율의 향상 및 장수명의 실현, 저가격화가 요구되며, 조명기구에는 표면 발광이라는 특징을 살린 조명 설계 및 용도의 개척이 요구된다.


2. 유기 EL 관련 주요 기업의 동향

2011 년부터 출하가 본격화됨에 따라 재료에서 광원, 응용 프로그램까지 사업에 강점을 가진 업체 간의 제휴 강화가 활발 해지고 있다. 크게는 재료 메이커와 광원 제조 업체 제휴, 광원 제조 업체 및 응용 프로그램 제조 업체와 제휴가 보인다. 전자는 재료 제조 업체는 유기 EL 사업 진출을 위한 광원 제조 업체는 더 성능이 높은 광원 개발을 목적으로 한 것으로, 코니카 미놀타 홀딩스와 Koninklijke Philips Electronics, 미쓰비시 화학 및 토후쿠 파이오니어 제휴가 대표적이다. 후자는 광원의 양산화를 목표로 광원 제조 업체가 사업 확대를 위해 조명기구와 같은 응용 프로그램에 강점을 가진 기업과의 연계를 도모하는 것을 목적으로 한 것으로, Lumiotec와 유기농 조명의 제휴가 대표적 이다. 또한 이데미츠 흥산와 파나소닉 전공의 제휴 및 광원 제조 합작 회사의 설립은 재료에서 광원 응용 프로그램까지 종합적으로 배포하는 방법이다.

이 밖에 광원 사업 회사 인수 등으로 참가한 가네카와 스미토모 화학 등 재료 제조 업체, NEC 라이팅 등 자사에서 독자 개발을 추진 조명 제조 업체, 국가 및 여러 기업에 의해 설립하는 기업 연구 기관 등 다양한 목적 방향성을 가진 사업자가 참가하고 있다. 향후 시장 본격 형성됨에 따라, 참가 기업의 증가와 기업 간의 새로운 비즈니스 관계의 움직임이 활발화될 전망이다.



■ 특수 광원 / 일반 조명 ■


1. 특수 광원 / 일반 조명 시장

특수 전기 / 방전 램프는 가시 광선 램프 LED 화가 급속히 진행되고 있으며, 특히 낮은 출력 영역에서는 그 경향이 현저하다. 고출력 영역에서는 비교적 기존 광원의 채용이 계속되고 있지만, 앞으로는 LED의 성능 향상에 따라 대체 것으로 예상된다. 자외선 램프도 미래에 LED (UVLED)와의 경합이 예상되지만, UVLED는 가시광 LED에 비해 기술적인 장애물이 높기 때문에 단기적으로는 지금 그대로 계속된다고 보고 된다. 적외선 램프의 산업 용도는 향후 반도체, FPD, 태양 전지 산업의 성장에 따라 수요 확대가 기대된다. 민생 용도는 신흥국의 수요 확대가 기대된다.

반도체 레이저의 주된 용도는 가전 기기의 광학 디스크 장치의 광 픽업, 광통신, 레이저 프린터 등이다. 광 픽업은 블루레이를 위한 400nm 범위의 청색 반도체 레이저와 780nm 범위와 650nm 범위의 파장을 1 칩으로 유효한 2 파장의 제품이 호조이다. 광통신은 통신 인프라의 정비가 진행되는 중국 등 신흥 국가에서 호조이다.

일반 조명기구, 일반 조명은 2009 년 세계적인 경기 후퇴의 영향을 받았지만, 2010 년 이후에는 아시아와 남미 등 신흥국 수요가 견인하고 확대가 계속될 전망이다. 신흥 국가에서는 전기 / 방전 등 기구 및 램프를 중심으로 보급이 진행 전망이다. 한편, 유럽, 미국, 일본 등 선진국에서는 LED 나 유기 EL 조명기구 등의 고부가가치 제품의 보급이 시작되어 기존의 전기 / 방전등기구 및 램프 시장은 성숙하고 있다.


2. 특수 광원 / 일반 조명 관련 주요 기업의 동향

세계 3 대 메이커의 Philips, OSRAM, General Electric은 모두 종합적으로 광원 / 조명 사업을 전개하고 있다. 그 중 특수 광원에서 자동 차용 램프, 조명은 방열 / 방전 램프 강한 브랜드력을 가진 것이 특징이다. 세계 각 지역의 조명기구 제조 업체에 대해 자사의 램프 공급함으로써 높은 상태를 유지하고 있다. 일본계 메이커는 파나소닉 그룹이 최고이다. 2012 년 1 월까지 파나소닉 조명 사나 파나소닉 전공에 분산되어있는 조명 사업을 통합 예정으로, 세계 3 대 메이커에 대항한다는 방침이다. 그룹 제휴 강화 조직 개편에 의한 조명 사업 강화는 다른 토시바 라이텍, 히타치 어플라이언스, 미쓰비시 오스람, 미쓰비시 전기 조명 등이 있다. 또한, 칩, 패키지 등 조명기구까지 종합적으로 전개하는 기업에는 샤프, 토시바 라이텍, 파나소닉 라이팅 사 파나소닉 전공 등이 있다.

특수 광원 분야에서는 GS 유아사 아이 그래픽, 하마 마츠, Alpha - Cure, Heraeus Noblelight, Light Sources 등 자외선 램프 메이커를 중심으로 참가 메이커의 대부분이, UV 인쇄 용도, UV 살균 정화 용도 등 자외선 영역의 개척을 진행하고있다. 또한 우시오 전기, 니치아 화학 공업, Cymer 등은 높은 기술력과 특수한 기술력으로 압도적인 점유율을 획득하는 온리 원 전략을 추진하고 있다. 한 번 자리매김하면 안정적인 수익을 전망할 수 장점이지만, 대규모 투자가 필요하게 된다. 일반 조명 분야에서는 이와사키 전기, 고이즈미 조명, 샤프, 토시바 라이텍, 파나소닉, 파나소닉 전공이 성숙하고 있는 일본 국내 시장에서 해외시장에 본격 전개를 진행하고 있다. 또한 세계적인 백열등 생산 판매 중지의 흐름에 맞게 토시바 라이텍, Koninklijke Philips Electronics, NEC 라이팅, 파나소닉 전공, General Electric, OSRAM 등이 LED 나 유기 EL 조명 사업에 대한 투자를 적극적으로 진행하고 있다.

정보출처 http://www.group.fuji-keizai.co.jp/press00.html






LED 조명의 리스크


최근 LED를 이용한 다양한 조명 기기가 제품화되어 있다. LED 조명이 에코 시대의 총아로서 등장하여 그 전력 효율은 형광등을 이용한 조명 기기를 능가하고 있다. 또한 장수명이라는 특징은 조명 기기로서의 장래성을 약속하는 것이라고 할 수 있다.

일반적인 LED 조명은 소비 전력이 15W 미만으로 수명이 4만 시간이라고 한다. 시장을 급확대시키고 있는 LED 조명으로 백열전구는 구축되고 있어 전구형 형광등의 시장 성장도 한계점 도달 상태가 되고 있다. 그리고 발열이 적은 LED 전구에서는 물체 인식 센서를 탑재한 제품도 등장하고 있다. 이러한 제품은 통상의 LED 전구보다 보다 더 소비 전력을 억제하는 것이 가능하다.

향후에도 다양한 용도를 향해서 LED 조명이 개발될 것이고 LED 조명의 시장도 더욱 더 확대할 것으로 예상된다. 특히 동일본 대지진 후의 일본에서는 `절전 `이라는 말의 중요성이 높아지고 있다. 재생 가능 에너지를 이용한 발전 시스템과 LED 조명이 더욱 더 추진되어 가는 것은 틀림없다. 그러나 이전부터 새로운 기술을 이용한 제품은 좋은 측면만이 클로즈업되어 다루어지는 경우가 많다. 한편 나쁜 측면에 대해서는 과소 취급하게 되는 경향이 있다.

LED 조명의 단점을 보면 우선 LED 신호기는 일반적으로는 신호기의 각 신호등에 대해 LED 소자가 192개 사용되고 있다. 이것은 LED 소자를 직렬로 32개 접속한 LED 스트링이 6계통이기 때문이다. LED 신호기의 회로 기판에서는 AC100V를 전파 정류하고 LED 스트링에 대해서 약 25 mA의 전류를 흘리고 있다. 그 소비 전력은 한 계통에서 약 2.5W, 6 계통으로 15W가 된다. 기존 신호기의 소비 전력이 70W 정도이었던 점을 생각하면 소비 전력은 약 80% 삭감할 수 있다.

그러나 LED 신호기에는 몇 가지 문제점이 지적되고 있다. 첫 번째는 이전부터 제기되고 있는 드라이브 레코더와의 궁합 문제이다. 이것은 드라이브 레코더에 탑재되어 있는 카메라의 1초간의 촬영 회수가 30회인 것으로 서 일본 지구의 상용 전원 주파수가 60Hz인 것에 기인하고 있다. 즉 LED가 발광하고 있지 않는 타이밍과 카메라의 촬영 타이밍이 일치하면 드라이브 레코더에는 LED 신호기가 점등하고 있지 않는 상태로 영상이 남아 버리는 것이다. 예를 들면 청신호로 교차점에 진입했음에도 불구하고 사고에 조우했을 경우 통상 충돌 시 촬영된 드라이브 레코더의 영상을 증거로 하여 제출할 수 있을 것이다. 그러나 충돌 사태가 일어나면 그 영상 중에서 신호는 점등하고 있지 않기 때문에 증거로 이용할 수 없을 가능성이 있다.

두 번째의 문제점은 한랭지의 겨울철에 자주 발생한다. LED 신호기는 발열이 적은 것도 특징의 하나이다. 그러나 눈보라 등으로 신호기에 눈이 부착되면 그 눈을 녹일 수 없기 때문에 신호등의 표시를 확인할 수 없게 되는 경우가 있다. 이 경우, 운전기사가 적신호를 인식하지 못하고 교차점에 진입해 버릴 가능성이 있으므로 교통사고가 발생하기 쉬워 한랭지의 겨울철은 신호기의 표시에 주위를 기울이지 않으면 생각하지 않는 사고를 만날 수 있다.

세 번째의 문제는, LED 신호기의 저 역률(低力率)에 원인이 있다. AC전압을 정류한 후 전원 전압이 DC90V를 웃돌지 않으면 LED 신호기는 점등하지 않는다. 즉 DC90V 이하 저전압의 타이밍에서 LED 신호기는 소등하고 있으므로 그 사이는 무효 전력을 발생시키고 있다.

시판하는 LED 라이트의 사례를 살펴보면 형광등 대신에 이용할 수 있는 160등의 LED 라이트를 분해하면 모자형의 LED 소자를 직렬에 40개 접속한 LED 스트링을 4계통 이용하고 있어 각각의 계통이 전원 회로에 접속되고 있었다.

<참고자료 1> 시판되고 있는 LED 라이트의 전원 회로


<참고자료 2> 시범 제작한 36등의 LED 라이트



<참고자료 1>은 이 전원 회로의 회로도로 우선 입력부에 있는 콘덴서 C1로 LED의 전류를 조정하고 있다. 다음에 다이오드 브리지(diode bridge)에서 AC100V를 정류 하고 나서 LED 스트링에 직류 전류를 흘리고 있다. LED 스트링에는 40개의 LED 소자가 직렬로 접속되어 있으므로 각 LED의 순서 전압(VF)을 3V로 하면 LED를 점등시키려면 DC120V 이상의 전압이 필요하게 된다. 한편 각 LED에 인가되는 전압이 2.5V 이하가 되면 LED는 발광하지 않게 된다. 즉 LED 스트링은 인가전압이 DC100V 이하가 되면 소등하게 된다. 이것은 정류 전압이 DC100V 이하가 되어 있을 때는 전류가 소비되고 있지 않기 때문에 무효 전력이 발생하고 있는 것을 의미하므로 전원 회로의 역률은 상당히 낮다고 할 수 있다. 또한 소등하고 있는 시간이 길기 때문에 조명으로서의 깜박거림이 크고 건강 피해를 일으키기 쉽다는 보고도 있다. 이것은 상용 전원을 전파 정류하여 LED 소자를 점등시킬 때의 점등 주파수가 100 Hz 또는 120 Hz가 되기 때문에 있다.

역률을 향상시켜 깜박거림의 영향을 없애기 위해서 PFC(power factor collection, 역률 개선) 회로를 조립하는 제품도 시판되고 있다. 단 PFC 회로를 이용하여도 부수적인 문제점이 발생한다. 우선 전력 효율이 나빠지고 다음에 AC100V를 정류하고 나서 업 콘버터(up-converter)하므로 DC200V 정도의 전원이 내장되게 된다. 이러한 고전압의 회로를 기기에 내장하는 것은 기기의 안전성 저하로 연결된다. 물론 전원 회로에는 고내압의 콘덴서를 이용할 필요가 있다. 그리고 LED의 장수명성이 전원의 수명에 의해서 손상되어 버려 비용 증가되는 것도 확실하다. 또한 LED 전구는 소형이기 때문에 내부에 PFC 회로를 조립하기 어려운 점이 있다.

LED 조명이 저 역률인 점, 이로 인해 무효 전력이 발생하는 리스크가 있는 것은 환경면에서 보면 마이너스의 재료가 된다. 향후 LED 조명의 시장 도입이 더욱 더 확대될 것이 분명하다. 따라서 LED 조명에 기인하는 무효 전력의 증대는 향후 큰 사회 문제가 될 가능성이 있다.

출처 : http://ednjapan.cancom-j.com/issue/2011/9/91/8495

Source : KISTI   

 

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