2004年的底特律汽車展及2005 年東京車展中， 多家知名大廠， 如Cadillac 、HONDA、JAGUAR、AUDI、Mitsubishi、Ford 等幾乎所有的概念車都採用白光LED前頭燈。不論是造型奇特之未來試製車，或豐田汽車作為LEXUS 品牌旗艦轎車推出的概念車“LF-Sh” ，以及豐田品牌下一代微型麵包車的概念車等，全都配備白色LED前頭燈。讓人感覺LED 車用光源離實用化已經非常接近，強調汽車外型設計的改良，串聯光電產業，往綠色產業的目標邁進。
以2005 年10 月底的日本東京國際車展為例，參與展示的主要4 家車燈廠（Koito 、Hella 、Stanley 及Valeo） 均推出汽車用LED 頭燈雛型產品，另外日系汽車廠幾乎每家均展出以LED 頭燈搭配概念車型發表，由此可看出未來幾年汽車燈具之趨勢。發光二極體(LED)應用的領域相當廣，從早期手機、小型裝置如遙控器等，到近年因高亮度LED 出現，應用範圍擴大至照明、戶外大型顯示器、LCD TV 的背光源到汽車照明。工研院產經中心(IEK)蕭瑞聖顧問指出， LED 應用在汽車照明市場正進入世代交替的關鍵時刻，從最初的鹵素燈泡、HID 車燈，到今天的LED 強調省電節能、安全穩定的多效能取向，逐漸取代單純的車用照明；加上車內愈來愈多的螢幕顯示設備，車用顯示面板裝置成為繼手機、NB 背光源外，展現另一商機。汽車的照明科技不斷演進，從早期的鎢絲燈泡，到灌入惰性氣體的鹵素燈泡發明，再到無燈絲的HID 車燈推出，使車燈照明技術與效果得到大幅進步。
去年5 月17 日Lexus 在東京發表搭載發光二極體LED（Light Emitting Diode）頭燈的Lexus LS600h（如圖一），這是汽車產業界的創舉，代表LED 頭燈時代將要來臨了。此外Audi 的高階車系也搭載LED 車燈，雖沒有Lexus LS600h 的LED 照明頭燈模組，但它的恆時點亮LED 日行燈，預計於2010 年9 月成為歐洲法規。由此可知LED 車燈的運用將會越來越普及，也正式宣告車燈產業將邁入新的紀元。
圖一、Lexus LS600h頭燈
台灣LED 燈具市場發展現況
在汽車產業上，由於中衛體系的發展，車廠總是扮演著龍頭角色，帶領週邊相關零組件廠商發展。台灣的汽車工業在過去幾十年來政府政策與產業發展沿革，形成目前台灣整車製造業以「內需市場導向」的代工生態，一方面由於缺乏整車自行設計開發能力，須倚賴國外技術母廠的技術支援，並為技術母廠代工生產，因此在外銷上受限於技術母廠的全球佈局策略，僅能以內需市場為主要目標市場；另一方面，受限於內需市場規模狹小，在有限的規模經濟條件下，更不利於進行整車自主技術開發。在上述兩方面惡性循環下，導致台灣汽車產業高度受限於技術母廠與狹小內需市場規模之宿命。
為突破目前台灣汽車產業的困境，政府與裕隆集團合作，成立華創車電技術公司，欲透過政府與產業合作，以開發自主品牌車輛為目標，養成國內自主技術能量，並作為國內汽車電子系統發展之平台。由於台灣是世界LED 產業生產的重鎮，根據工研院產經中心統計，台灣LED產能現佔全球的35.46%，全球排名第一；但在產值上，由於台灣LED 應用，主要集中在低價的手機按鍵、裝飾照明等，因此仍落於日本之後，佔全球產值的23% ，由此可知台灣LED 產業若要擺脫低價競爭惟有技術升級創造附加價值。另外車燈產品外銷量更是國內汽車零組件業之冠，若能結合兩者的技術優勢，台灣很有機會在LED 車燈領域有所發揮。
經濟部工業局認為，臺灣LED 產業的上、中、下游供應鏈完整，雖然目前白光發光效率仍落後國際大廠日亞化(NICHIA)和CREE ，但差距已縮小至每瓦10~20 流明，預估一、兩年後可跟上國際大廠的技術水準。車燈製造技術部分，以目前國內的領導廠商大億而言，在與技術母廠日本小糸的多年技術合作之下，已經培養出自主設計開發能力，成功開發出各種新世代車燈， 如LED 標示燈，HID ，自動轉向頭燈(AFS)之生產出貨實績，顯見國內的燈具製造技術及產品已具有國際水準。
在業界的部份，目前臺灣組成兩大LED 照明產業聯盟，分別是「車用先進環保光源開發技術聯盟」，以及「LED 先進車燈AM 量產開發聯盟」。「車用先進環保光源開發技術聯盟」以車燈廠大億為首，成員有裕隆轉投資的華創、LED 封裝廠佰鴻和億光、LED 晶粒廠璨圓和鼎元、散熱大廠力致以及光電廠宏惠等八家。聯盟的開發重點及負責之廠商如圖二。聯盟成員廠商鎖定LED 車燈市場，致力於開發車燈規格和產品。由於成員中有裕隆集團的華創及其供貨商大億，研發出的LED 車用照明將內建於裕隆的新車款。預計產出一款配合LED 頭燈之新車款，搭配LED 霧燈，近光燈，遠光燈。由於車用LED 頭燈已經問世，藉此計畫之整合，將使台灣汽車與光電產業可以搭上此波浪潮，維持國際競爭力。
圖二、「車用先進環保光源開發技術聯盟」開發重點圖
台灣廠商未來之發展重點
在民生消費性產品中，車輛環境相對於一般的使用環境是較為嚴苛的，僅次於航空器。然而對於電腦及消費性電子廠商而言，目前消費性電子產品開發時間約3 個月，生命週期約6 個月；而汽車電子產品開發周期長達2~3 年，生命週期更長達10 年以上。另外在工廠檢測認證（如QS-9000 及TS-16949 等）方面，在認證的過程中，從產品的開發、生產線及品管作業，整個生產流程的改造，也常需要3 年左右的時間來取得，而取得這些認證只代表有產品生產資格，接下來要能打進汽車集團的供應鏈體系中以取得訂單，而在訂單取得後的產品初期研發階段也通常須先經過3~5 年的繁瑣作業來取得車廠認證，因此就算已擁有現成技術能力的電子業者而言，除了要能通過以上的基本門檻外，也要考慮到大環境的法令規範及產品成本等因素，才有能力跨入此領域，因此要切入汽車電子市場並非一件易事。例如HID 頭燈由設計到量產品置入至少花費了10 年的時間來解決並確保相關的電性控制，耐熱設計，與光學設計問題，可見其高門檻的進入障礙，但相對也造就了產品週期穩定而緩慢替換的週期。任何的新興產品欲導入車用消費市場中，若沒有相關車廠的配合支持將無法順利推動。因此大億交通在承接經濟部的「車用先進環保光源開發技術聯盟」計畫中，作為主導廠商提出相關之光電特性規格與需求，就是希望代表由消費者端回應與供應者端相關之需求，再由相關光電業者搭配，經與車廠彼此在規格與需求上溝通協調後將LED 車燈裝載於實車上。因此藉由大億交通多年來在車燈累積的技術與能量，協助台灣光電產業進軍汽車產業，同時也讓台灣堅強的光電實力得以創造汽車的附加價值，將創造一個雙贏的局面。
雖然台灣車廠與光電業者間的合作已經跨出了一大步，但目前LED 的實際運用只侷限在車體內部及部份外部燈源上，但技術水準較高的遠光燈、近光燈與霧燈的運用仍未突破。而目前LED 尚未應用於頭燈的原因，主要來自於光通量不足與散熱等問題。根據車輛中心的資料我們可以知道（如表一所示），以現有的車用頭燈光源來看，鹵素燈泡的效率約25lm/W 、總發光量約1100lm ，而氣體放電式HID 燈泡則擁有90lm/W 、總發光量約3200lm 的能力，而現今的LED 燈源其使用效率約45lm/W ，表示其效率上雖不及HID 燈泡，但已超越鹵素燈泡。而且依照國外LED 大廠之預估，LED 元件在這幾年將可到達60lm/W ，但以LED 特性來看，在單位面積的發光量下仍無法與鹵素燈泡，甚至與HID 燈泡相抗衡，若要利用LED 元件累積足夠的光通量以滿足法規需求，將會使LED 由點光源一變為面光源，如此將會大大提升光學設計困難度。
表一、車用光源比較表
但實際上， LED 應用於車輛上應以全新的想法來設計，將原本的單一光源變為多重光源，單一光罩設計變成多重光罩設計，讓輸出光型由疊加方式成型而非單一光源成型，如Cadillac STS SAE 100 設計，如此一來不僅光通量不足之疑慮得以解決，且也因為光源分散，熱源也隨之分散，讓散熱設計有更多的發揮空間，可簡化設計並降低成本。但這只是方法之一，相信隨著技術的發展，更有效率的發光模式將會發展出來。此外，台灣廠商相較於國外領先廠商LED 車燈的製造仍有段差距，以下簡單分為機構、LED與散熱進行分析，因此如何迎頭趕上也是台灣相關業者所須克服的障礙。
此外，專利問題也是台灣廠商發展LED 車燈的過程中所需面對的一大挑戰。LED 顆粒製造廠商對於專利佈局已經有相當的經驗，但是國內車燈製造廠對於專利佈局，相對較不重視，由於國際車燈領導廠商如Koito 與Hella 對於LED 燈具的開發相對較早，因此對於燈具機構的結構設計及散熱的解決方案皆已有完整的專利佈局，因此，國內車燈製造廠商在LED 車燈的研發過程中對於如何突破相關的專利佈局，必須要多費心思。
如何善用台灣LED 產業的優勢並結合國內車廠及車燈業者對產品匹配特性的瞭解，將其實際運用在汽車產業上，是未來政府及相關產業可以努力的目標。藉此或可將國內正面臨產業競爭激烈，利潤逐年下滑的LED 產業，升級進入第4 C (Car)產業。另一方面，台灣汽車產業也正面臨景氣衰退與國內市場飽和的困境，因此結合國內ICT 產業的優勢，將可提升汽車的附加價值，並利用開發自主品牌的機會打響名聲。另外，根據國家實驗研究院董事長賴義雄的說法，台灣光電產業發展速度相當快速，其中以LED 的發展堪稱代表，目前台灣產量已高居世界第一，一年生產數量高達300 億顆，產值也佔全世界五分之一。唯目前仍生產較低階的產品，若能成功進軍汽車照明這塊處女地，以一輛車需100 顆LED 推估，在每年5,000 萬輛汽車銷售規模下，每年將會有50 億顆LED 的市場需求。近期國內正推動LED 產業配合整車IA 開發計畫， 2 年內可望有超高亮度LED元件出現，完成LED 車燈產品系列開發，以創造LED 產業發展的另一波高峰。
作者：蔡宗翰 / 大億交通工業製造股份有限公司
★本文節錄自「工業材料雜誌258期」，更多資料請見：https://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=6953