September 21, 2010

LED 산업 1. LED 산업

1. LED 산업

1) LED 개념

▫ LED 개념 및 발광원리

- LED(Light-Emitting Diode)는 p-n 접합 다이오드의 일종으로 n층의 전자와 p층의 정공(hole)이 결합하면서 그 에너지 차이만큼의 빛과 열 에너지가 발산되는 전기발광 효과를 이용하는 반도체 소자임

• 순방향 전압 인가시 n층의 전자와 p층의 정공(hole)이 결합 하면서 전도대(conduction band)와 가전대(valance band)의 높이 차이(에너지 갭)에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는데, 이 에너지는 주로 열이나 빛의 형태로 방출되며, 빛의 형태로 발산 되면 LED가 됨

• 발광은 p-n 접합에서 전자가 가지는 에너지가 직접 빛 에너지로 변환되기 때문에 거시적으로 열이나 운동에너지를 필요로 하지 않음[1]

▫ 발광색은 사용되는 재료에 따라서 다르며 자외선 영역(자외선 LED, Ultra Violet LED)에서 가시광선(가시광선 LED, Visible LED), 적외선 영역(적외선 LED, Infra Red LED)까지 발광하는 것을 제조할 수 있음

- 조명 및 디스플레이 분야에서는 주로 적색, 녹색, 청색, 백색 LED 및 이의 혼합 형태인 가시광선 LED가 사용되며, 전체 LED시장의 90% 이상을 차지
- 적외선 LED는 전기제품 등의 리모컨이나 적외선 통신 등에 사용
- 자외선 LED는 강한 에너지를 가지고 있기 때문에 주로 살균, 피부치료 등 생물 및 의료 분야에 활용

▫ LED 구조
- LED 소자(패키지)는 백열전구의 필라멘트와 같은 역할을 하는 LED Chip, 전류가 흐를 수 있게 연결된 음극 및 양극, Chip을 외부로부터 보호하면서 빛이 최대한 외부로 방출될 수 있게 하는 반사판 및 봉지재로 구성됨

[1]

2) LED 산업

(1) LED 산업 개요

▫ LED산업은 에피, 칩, 패키지 등 반도체 공정산업과 어플리케이션 산업을 포괄하는 산업으로써 재료와 설계, 가공, 조립 등의 기술이 복합적으로 집약된 산업. 품질과 원가 경쟁력 모두를 엄격히 관리해야 하는 고부가가치 소자 산업 중 하나

- 소비 전력이 낮고 수명이 길어서 많은 전자기기에 사용
- 다른 조명보다 얇기 때문에 디자인 측면에서도 유리

▫ 산업의 특징[2]

- 거대한 부품소재 시장으로서의 잠재성
• 조명을 필요로 하는 가전기기, 자동차, 건축, 의료기기, 디스플레이, 환경 등 모든 산업이 후방산업
• 일반조명시장에서 LED 광원이 가정용 및 사무실 조명 등의 일반조명을 대체하게 된다면 메모리 반도체를 능가하는 거대한 부품소재 시장을 형성할 전망

- 인간 친화적 고부가가치 감성-IT 융합 산업
• 고품격 생활 주거 공간을 제공하는 New-IT 융합산업
• 미개척산업 분야로서 고부가가치가 예상되는 신산업

- 산업간 체계적 융합에 의해 신산업 창출 가능
• 조명산업, LED 산업, 디스플레이산업, 감성산업간 융합이 필요하고, 융합 신산업에 의한 시장형성뿐만 아니라 전통 조명, 디스플레이 산업 등을 활성화 할 수 있음
• 반도체인 LED는 초소형으로 만들 수 있으며 전기회로와 연동하기 쉽고, 충격과 진동에도 잘 견뎌 자동차나 산업용 기계에 장착하면 전력을 적게 사용하면서도 오래 사용할 수 있음.
• 특수한 파장만 내도록 제작한 LED는 농업에 응용되는 등 새로운 활용 분야 만들어짐

- 후발업체의 진입이 어려운 기술장벽이 높은 산업
• 니치아, 도요타고세이, 크리(Cree) 등 선발업체들이 시장을 장악하고 크로스 라이선싱을 통한 협력체제를 구축
• 후발업체의 진입을 막기 위해 무차별적인 특허침해소송을 제기하여 기술장벽 만들고 있음

▫ LED 세부 응용분야

구분분야
디지털가전대형 TFT LCD TV용 LED BLU 모듈
정보통신모바일 기기용 LED BLU 및 LED 프로젝션 디스플레이
조명실내조명, 실외조명, 특수조명 분야등 다양
• 손전등 (flashlights), 카메라용 (camera flashes), 신호기
• 자동차의 방향 표시등, 미등
• 비행기, 공항, 선박
• 자동차 등의 장식용 조명 (decorative lighting)
광고대화면 고해상도 대면적 LED 정보디스플레이 및 사인
환경/건강혈중 산소농도 측정기, 각종 소독, 음식부패감별, 수질오염 감별, 위폐 감별
바이오 (Bio)Bio Sensor류, DNA 분석 광원, 화합물 성분분석
기타예술 (LED Art) 등

- 디지털가전
• 대형 디스플레이용 발광 다이오드 백라이트는 2004년 11월에 소니에서 액정 텔레비전이 실용화

- 조명
• 신호기 (traffic lights and signals), 응급차량 신호 (emergency vehicle lighting) 등에 적합
• 자동차 미등에 사용했을 경우 전구보다 브레이크 페달을 밟은 후 점등할 때까지의 시간이 짧기 때문에 안전성 향상
• 이탈리아의 Torraca는 2007년 전체 가로등을 LED 조명으로 바꿈
• 다른 대다수 광원과 다르게 불필요한 자외선이나 적외선을 포함하지 않는 빛을 간단하게 얻을 수 있어서 자외선에 민감한 문화재나 예술 작품이나 열조사를 꺼리는 물건의 조명에 사용

▫ LED의 장단점[4]

ProsCons
• 광변환효율이 높아 소비전력이 낮음
• 수명이 1만~5만 시간에 이르며, 점등 및 소등 속도가 빠름
• 필라멘트, 유리벌브 등을 사용하지 않아 견고하고 안전
• 환경친화적이며, 다양한 형태의 집적화와 정교한 디자인 가능		• 기존 광원에 비해 상대적으로 높은 가격
• 많은 열이 발생하며 온도상승시 허용전류와 광출력이 감소
• 광학적으로 선명한 단색광을 보여줌으로써 연색성이 나쁨

(2) LED 산업 현황

▫ 국가별 LED 시장점유율[5]

(단위: 십억원)
일본대만미국독일한국기타
점유율38.2%21.0%18.1%10.1%8.3%4.3%
주요업체니치아(20.7%)
씨티즌(6.1%)
스텐리(5.9%)		에피스타(7.7%)
에버라이트(4.5%)		크리(8.6%)
루미레즈(5.5%)
아바고(4.0%)		오스람(10%)서울반도체(3.3%)
삼성전기(1.2%)
LG이노텍(1.2%)		중국기업 등

▫ 해외시장은 원천기술을 보유한 미국, 일본, 독일 기업들이 전세계 LED 시장의 약 67%를 점유
- 상위 5개사가 전체의 약 85% 차지하여 높은 수준의 과점구도 형성
• LED는 니치아를 중심으로 도요타고세이, 크리, 오스람, 필립스, 루미레즈 등 선진업체들이 전세계 백색 LED 가격의 주도권 행사
• 니치아는 청색 LED 칩을 1993년 최초로 개발
• 크리는 고방열 수직형 LED 칩을 1995년에 최초 개발

▫ 현재 전세계 생산 LED의 약 85%가 아시아에서 소비
- 중국과 대만 등 후발기업들은 저가 대량생산을 통한 저가시장 공략으로 시장점유율 높이고 있음
• 에피스타(대만)는 저휘도 LED 시장에서 7.7%의 시장을 점유

▫ 국내 LED 시장[4]

공정단계관련 기업
에피/칩삼성전기, LG이노텍, 효성, 서울옵토디바이스, 에피밸리 등 13개
패키징/모듈서울반도체, 일진반도체, 대진DMP, 루미마이크로 등 80개
LED 조명남영전구, 아토디스플레이, 럭스맥스, KDT, 화우테크놀로지 등 360개

- 국내 LED 산업은 450여개의 기업군으로 구성되어 있으며, LED 산업의 높은 성장 가능성에 따라, 대기업과 벤처기업들의 진출 확대 추세

(3) 세계 LED 산업 전망

▫ LED 세계시장 규모[4]

(단위: USD MN)
2005200820102012201320152018CAGR비고
LED광소자3,9705,1906,85011,51020,00021.3%LED반도체소자관련 시장
LED응용/융합기12,26013,00016,13022,62042,00018.3%전방산업과 기술융합된 시장
LED조명기기1,3703,5609,44020,50038,00024.5%조명산업 관련 시장
세계시장계17,60021,75032,42054,630100,00024.5%전자부품연구원
21,40056,000150,000한국전자통신연구원[6]
5,00012,00021.0%한국에너지 추산[7]

- 전체 LED 시장내 휴대전화 적용제품의 성장률은 둔화될 것으로 보이며, 적용분야가 휴대전화에서 노트북, 모니터, LCD TV 등 중대형 디스플레이 및 조명 분야로 넓혀지면서 시장의 성장세는 지속되어 2015년에는 USD 100BN, 2018년에는 USD 150BN의 시장이 형성될 것으로 예상
• 한국에너지에 의하면 디스플레이 관련 LED 시장의 규모는 전세계적으로 2012년 50억 달러 수준으로 성장할 것으로 예상
• 여타 산업과 마찬가지로 가속화되고 있는 중국 대만 등의 가격 경쟁과 미국과 일본 등의 특허, 기술력 경쟁 사이에서 한국업체의 대응방안에 따라 경쟁력 확보여부 결정

- LED조명은 2006년부터 조명시장에 적용되기 시작
• 백열등 사용금지 정책으로 2012년 전후 시장이 형성되기 시작
• 백색 LED 패키지의 저가격화, 고효율화, 장기 수명화로 2015년 조명용 백색 LED 시장이 본격화 될 것으로 예상

- 반도체와 마찬가지로 선점과 지속적인 재투자를 통해 진입장벽을 형성하는 산업의 특성상, 적극적인 내수시장 창출로 먼저 안정적인 성장기반 확보 필요

▫ CLSA증권: LED 시장 둔화 예상
- 태블릿PC나 스마트폰 등 뉴미디어 기기에 대한 수요는 2009년에서 2011년 사이 1,210억 달러 늘어날 것으로 전망
- PDP나 CRT TV, 콘솔게임기, 일반 전화기 등에 대한 수요는 같은 기간 360억 달러 축소 전망

(4) 국내 LED 산업 전망

▫ LED 국내시장 규모

(단위: 억원)
2005200820102012201320152018CAGR비고
LED광소자2,1266,12714,90023,97950,00035.0%LED반도체소자관련 시장
LED응용/융합기17,19016,27516,20032,65778,80025.3%전방산업과 기술융합된 시장
LED조명기기302,0636,65114,31137,68751.5%조명산업 관련 시장
국내시장 계19,34624,46537,75170,947166,66731.5%전자부품연구원
24,000130,000180,000한국전자통신연구원[6]

- 전체시장은 2008년 2.4조원에서 2018년 18조원으로 성장 전망
• 전체시장에서 LCD BLU 등 LED 응용기기 시장규모는 2012년에는 3조원이 넘는 시장을 형성할 것으로 전망

▫ 주요부품소재 업체

1차2차업체
핵심부품핵심부품국내해외
LED 칩칩삼성전기, LG 이노텍, 서울옵토디바이스니치아화학, 도요타고세이, 크리
웨이퍼에피밸리, 에피플러스도요타고세이, 크리
ITO삼성코닝, 석경에이티SMM, 미쓰이금속 등
전극재료대주전자재료미쓰이금속 등

- 핵심인 칩은 국내에서 삼성전기, LG이노텍, 서울옵토디바이스 등 대기업이 담당
- 웨이퍼, ITO, 전극재료는 주로 중소기업들이 참여

▫ 국내 기업의 경우 최근 특허권 침해소송의 표적이 되고 있으며, 적극적인 해외진출에도 장벽

[1] 위키피디아 (http://ko.wikipedia.org)
[2] LED 조명산업 구조 분석, 전황수•허필선, 한국전자통신연구원, 2010.04월
[3] 월간광산업정보
[4] 반도체 조명(LED) 현황분석, 전자부품연구원
[5] LED 조명산업 구조 분석, 전황수•허필선, 한국전자통신연구원, 2010.04월 / 재인용: 한국광기술원, 2008
[6] LED 조명산업 구조 분석, 전황수•허필선, 한국전자통신연구원, 2010.04월 / 재인용: 데이코산업연구소, LED 실태와 전망, 2009.03월
[7] 2009년 이후 LED시장의 성장 전망 - LED 시장 어디로 확대되나, 한국에너지, 2009.05.19
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