LED照明的一些技术问题

在生活中，LED灯的应用十分广泛，为我们的城市装饰以及照明带来个很大的便利，LED的效率趋势如何?以各种光源的发光效率来看，白炽灯和卤素灯只有20~30lm/W,省电灯泡大约在70lm/W,HID能够增加到100lm/W,灯管发光效率目前微增至近120lm/W,不过在2010年分别只有约80lm/W和不到30lm/W的LED和OLED,却都呈现快速改善的态势，未来几年可望突破各种传统灯具，LED实验室数据也往200lm/W迈进。

2000年时光纤到家(FTTH)喊得震天价响，造就光通讯产业备受看好，但是后来无线通讯快速发展成为替代产品，也使光通讯产业快速走下坡。预期今天的LED也扮演当年无线通讯产业的角色，成为灯具的新一代选择。白炽灯泡释放的能量因为以红外线为绝大部分，因此不断加热环境温度，事实上并不是理想的照明灯具。目前20~40W的灯具，LED取代趋势已成熟，60W则还有散热问题未解。此外，LED的炫光问题也有待改善。

至于寿命，其实并不一定要太久，若太久能用10几年不换，产业也等于告终。发光效率lm/W对消费者事实上并没有意义，lm/$才是重点，真正要引导800~1,000lm/$会是基本目标。另外，目前多个点光源的设计和传统光源不同，要能把光源设计成一个集中的点光源，还有光源要是四面八方发光，光的质量，包括演色性、色温、流明数、光型必须和传统光源一致或接近。实际面来看，因省电而带来的省钱效果必须在1.5年内展现。这些都是技术上要克服的问题。GE日前宣布关闭美国最后一间白炽灯泡工厂，正呼应美国2007年宣布2014年之前要淘汰所有白炽灯泡，也显示白炽灯泡的能量效率过低。另外，飞利浦也指出LED将是照明产业的主要驱动力量，并预计以营业额计的渗透率至2015年要超过50%.走得最快的日本则已达50%.

LED照明商业化发展趋势

尽管LED照明趋势明确，但是现在只单做LED照明确很难生存，主要是标准没有底定、技术也还不够成熟。不仅如此，LED的光电产业和照明产业本是2个不同的领域，相遇在一起也需多所谋合。像照明产业常是家族企业、代代相传，高度自制，LocalKing生态明显，目前对LED新光源多采观望态度，或投入少许资源试水温，利润高。而LED灯则还在春秋战国时代，且灯具的流明输出及各项光的质量要求都还有很大的进步空间，通路也不成熟，投入业者都还谈不上赚取利润。

LED的普及与价格有绝对的关系，目前LED灯泡零售价为20美元，白炽灯为1.5美元，预期价格下降到15美元，渗透率可达4%,降至7.5美元可达10%,3.75美元，也就是白炽灯的2.5倍，渗透率可达25%.晶元光电致力于实现LED应用无限可能，过去是第一家和三星合作，将LED使用在手机的厂商，应用于笔记型计算机市占率也达50%,应用于电视在韩国自给率还不高时也达50%,现在也在照明应用上多所投入。

LED照明价格为何过高?分析LED照明的成本结构可以得到较明确的方向，相对成本中以散热和金属键结所占比重最高，其次为驱动器，再者为LED分Bin的成本。外界认为LED晶粒价格过高是原因，其实长晶所占比重相当小，甚至比现在价格上涨的萤光粉还要小。美国能源署对LED订定明确目标，包括发光效率、价格，也包括萤光粉转换等细节项目。目前冷态效率可达80%,但市场庞大的暖态则要再掉20%,剩下60%,因此要藉由许多技术开发寻求突破。

以800lm灯泡试算，2010年发光效率100lm/W,依出光效率0.5(其它0.5为热)、驱动效率80%、光学效率80%、DeltaT106.3计算，输入功率为12.5W,若依每年逐项效率改善的当年状况计算，到2015年发光效率150lm/W、出光效率0.75(其它0.25为热)时，输入功率为6.6W,产生的热还不到2W(6.6x25%)，因此，现在很重要的散热，在未来根本就不是问题。

LED灯具另一个问题在于使用，要能让消费者只要开或关就好，因此ACLED技术发展十分重要。但ACLED的桥式整流较贵，因此从整合性单芯片中拉出来变成单芯片外接桥式整流二极管，成为高压(HV)LED,芯片适用于高电压、低电流(不需变压器)、因不具内建桥式整流，可增加发光面积，AC、DC都适用，省功率也省成本，也适用于既有的调暗(Dimming)回路。

晶电并独创蓝光HVLED,为InGaNLED,亮度提升20%,还有红光HVLED,为AlGaInPLED,可以将原本差距近30%的暖光和冷光缩短到相近，今年的研发目标为130lm/W,2012年达到150lm/W以上，届时散热即可无为而治，不再是问题。虽然LED在生活中处处可见，但是LED也还有一些不足需要我们的设计人员拥有更加专业的知识储备，这样才能设计出更加符合生活所需的产品。