LED光效提升驅(qū)使成本降低 LED照明前景樂(lè)觀

LED發(fā)光效率履創(chuàng)新高

　　為現(xiàn)階段各國(guó)LED大廠在提升光萃取效率的比較。在實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中，若以高功率、芯片尺寸為1平方毫米，輸入電流350毫安情況下，目前以美國(guó)大廠科銳(Cree)的成績(jī)最為傲人，該公司于2009年12月初公布，白光LED發(fā)光效率已可達(dá)每瓦186流明的佳績(jī)，而商業(yè)化產(chǎn)品部分，則于2009年第三季開(kāi)始提供客戶(hù)總光通量達(dá)139流明、發(fā)光效率為每瓦132流明的產(chǎn)品。

 資料來(lái)源：各業(yè)者，PIDA整理(10/2009)
　LED發(fā)光效率于實(shí)驗(yàn)室及商業(yè)化的進(jìn)展

　　至于日亞化學(xué)(Nichia)于2009年2月的Photonis West展中宣布已成功研發(fā)出業(yè)界最高光通量之小功率白光LED芯片。此次日亞發(fā)表的白光LED，在20毫安電流下，其發(fā)光效率可達(dá)每瓦249流明，為目前業(yè)界之最。而日亞在小功率LED的發(fā)展上一直保持領(lǐng)先全球的地位，該公司于2006月12月時(shí)，發(fā)光效率達(dá)每瓦150流明，2007年9月時(shí)達(dá)每瓦169流明，現(xiàn)已達(dá)每瓦249流明。 

　　相較于其它傳統(tǒng)光源技術(shù)進(jìn)展已趨成熟，LED發(fā)光效率仍有進(jìn)步空間下，若以現(xiàn)階段各家廠商技術(shù)發(fā)展情形分析，雖2009年大廠僅科銳能提供每瓦132流明產(chǎn)品，但根據(jù)美國(guó)能源局(DOE)預(yù)測(cè)(圖3)，2015年LED單體發(fā)光效率有機(jī)會(huì)提升至每瓦188流明，暖光部分亦有機(jī)會(huì)達(dá)到每瓦138流明的成績(jī)，若加計(jì)燈具整體照明效率來(lái)看，屆時(shí)LED成為一般照明的機(jī)會(huì)已相對(duì)提升許多。

 資料來(lái)源：DOE，PIDA整理(09/2009)
　　白光LED技術(shù)及成本發(fā)展預(yù)測(cè)

　LED價(jià)格將快速下滑

　　此外，從照明成本觀點(diǎn)思考，與熒光燈、省電燈、白熾燈泡及高強(qiáng)度氣體放電(HID)相較，傳統(tǒng)燈源的單位成本相較于LED燈已無(wú)下降空間，而LED光源介于4,100～6,500K的成本預(yù)估可從2009年每千流明約25美元，大幅下降90%以上，達(dá)到每千流明2美元的水位。 
以美國(guó)照明市場(chǎng)為例，根據(jù)一般業(yè)界人士認(rèn)知，新光源要切入一般照明市場(chǎng)在成本至少要到每千流明5美元，才相對(duì)有競(jìng)爭(zhēng)力，因此，2012～2013年間，LED照明在成本上將可媲美傳統(tǒng)光源。若LED發(fā)光效率能如美國(guó)能源局預(yù)估，則至2015年，LED每千流明僅剩2美元，切入不同照明場(chǎng)所的機(jī)會(huì)勢(shì)必增加。

　　LED照明發(fā)展至今，已有廠商推出發(fā)光效率達(dá)每瓦130流明以上的LED，若加上目前平均燈具效率50～70%的表現(xiàn)估計(jì)，則LED照明燈具總效率至少有每瓦65流明的表現(xiàn)，對(duì)于重點(diǎn)照明，抑或替換禁用的白熾燈而言，都已具有切入市場(chǎng)的資格。
 
　　而對(duì)于走入間接照明或最終主照明市場(chǎng)，除了LED本身技術(shù)須再提升外，價(jià)格下降、燈具效率提升及傳統(tǒng)燈源優(yōu)勢(shì)皆為L(zhǎng)ED照明未來(lái)必須面對(duì)的問(wèn)題。
 
　　根據(jù)光電協(xié)進(jìn)會(huì)(PIDA)分析，現(xiàn)階段LED會(huì)扮演局部照明或是重點(diǎn)照明的角色，預(yù)估2012年LED有機(jī)會(huì)切入間接照明，惟若LED TV在近1～2年能被市場(chǎng)接受，則LED組件價(jià)格在產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模擴(kuò)大下，成本將會(huì)快速下降，擔(dān)任主照明光源的時(shí)程可望提前發(fā)生。

 資料來(lái)源：PIDA
　LED照明切入一般照明市場(chǎng)預(yù)估

　　LED照明應(yīng)用眾多，未來(lái)幾年內(nèi)LED會(huì)快速切入之應(yīng)用市場(chǎng)如路燈、商業(yè)店鋪照明及LED最終要走入的住宅照明。

　　政府買(mǎi)單 路燈應(yīng)用率先登場(chǎng) 

　　道路照明要求必須兼顧視認(rèn)性、誘導(dǎo)性、明視性及舒適性等因素，近年來(lái)因整體都市景觀設(shè)計(jì)概念盛行、光污染對(duì)環(huán)境造成的傷害、照明節(jié)能議題備受重視等影響，成為推動(dòng)LED光源切入路燈應(yīng)用市場(chǎng)的誘因。 

　　目前在道路照明燈源選擇上，以HID燈為主，其中若以燈源使用種類(lèi)多寡再細(xì)分，最普遍采用者為高壓納燈，其次為水銀燈，再者才是復(fù)金屬燈。
 
　　1[/!--empirenews.page--]先就目前各家技術(shù)發(fā)展情況來(lái)看，高功率LED的效率表現(xiàn)對(duì)切入路燈市場(chǎng)已無(wú)大礙，但是LED為半導(dǎo)體材料，輸入電能有80%以上會(huì)轉(zhuǎn)換為熱能，在發(fā)光效率會(huì)隨芯片溫度上升而下降的特性下，解決散熱仍是LED路燈目前在應(yīng)用上必須克服的難題。
 
　　另外，在光學(xué)設(shè)計(jì)方面也是各家廠商積極克服的挑戰(zhàn)，至于其它如LED需要直流驅(qū)動(dòng)，因此排列方式與電源供應(yīng)器的選用都是技術(shù)重點(diǎn)，同時(shí)耐風(fēng)壓、耐雷擊、耐震動(dòng)等安全性考慮，均增加LED路燈設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。
 
　　基于安全性考慮，路燈照明有一套必須遵守的規(guī)范，依照區(qū)域及道路狀況的不同，各國(guó)對(duì)于照度、照度均勻度及眩光等有不同的規(guī)定。目前這些標(biāo)準(zhǔn)已陸續(xù)出爐，除了美國(guó)DOE針對(duì)戶(hù)外照明提出LED路燈規(guī)范外，2009年臺(tái)灣在努力推動(dòng)下也公布第一套LED照明標(biāo)準(zhǔn)，即國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(CNS)編號(hào)15233“LED路燈照明燈具國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)”。
　雖從2007年底開(kāi)始，市場(chǎng)不斷傳出廠商接獲LED路燈訂單的消息，但在光、電、機(jī)、熱等方面，都未找到最佳的解決方案，在眾廠商產(chǎn)品良莠不齊的情況下，急于2008年北京奧運(yùn)前完成的中國(guó)大陸裝置建案，陸續(xù)傳來(lái)LED路燈壽命及整體表現(xiàn)不如預(yù)期的負(fù)面消息，且開(kāi)始有買(mǎi)家對(duì)LED路燈產(chǎn)品質(zhì)量存有高度質(zhì)疑，進(jìn)而影響采購(gòu)意愿。 

　　再者，中國(guó)政府為推動(dòng)當(dāng)?shù)豅ED產(chǎn)業(yè)，也祭出“十城萬(wàn)盞”試點(diǎn)示范工程，其推動(dòng)的范圍除了道路照明外，亦含括隧道照明、地鐵車(chē)廂/站臺(tái)、地下停車(chē)場(chǎng)、加油站照明、室內(nèi)照明等產(chǎn)品之示范應(yīng)用。

　　然十城萬(wàn)盞工程的預(yù)算也是來(lái)自中國(guó)政府，根據(jù)中國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副秘書(shū)長(zhǎng)阮軍的說(shuō)法強(qiáng)調(diào)，十城萬(wàn)盞并非商業(yè)市場(chǎng)推擴(kuò)項(xiàng)目，現(xiàn)階段仍有基礎(chǔ)問(wèn)題待解決，而十城萬(wàn)盞的經(jīng)費(fèi)來(lái)源，預(yù)定2010年才會(huì)由中央政府提撥下來(lái)，并分發(fā)到各示范地方政府。
 
　　另外，值得留意的是，由于此項(xiàng)工程的重點(diǎn)在于扶植中國(guó)大陸LED產(chǎn)業(yè)，因此，對(duì)于臺(tái)灣業(yè)者或是其它國(guó)家的LED業(yè)者要真正吃到這塊市場(chǎng)者，相對(duì)門(mén)坎也較高。　
 
　　由于LED路燈質(zhì)量差異過(guò)大，導(dǎo)致市場(chǎng)信心不足，已讓業(yè)者開(kāi)始理解LED路燈若不在光、電、機(jī)、熱等層面尋求最佳決解方案，提升產(chǎn)品整體可靠度，則未來(lái)市場(chǎng)難以與現(xiàn)有傳統(tǒng)路燈產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)。而預(yù)計(jì)2010年因中國(guó)大陸政府預(yù)算提撥以利十城萬(wàn)盞政策推行帶動(dòng)下，全球LED路燈至少有逾一億五千萬(wàn)盞規(guī)模。

 資料來(lái)源：PIDA(2009)
圖5　2006～2011年全球LED路燈市場(chǎng)需求預(yù)估

　　局部/重點(diǎn)照明切入商業(yè)用市場(chǎng)

　　以目前照明市場(chǎng)發(fā)展分析，LED要在近幾年內(nèi)完全取代傳統(tǒng)價(jià)格便宜的光源可能性不高，主因?yàn)槌踬?gòu)買(mǎi)成本仍然過(guò)高。由于商業(yè)店鋪照明強(qiáng)調(diào)藉用照明設(shè)計(jì)營(yíng)造之氣氛對(duì)消費(fèi)者產(chǎn)生心理影響，因此吸引顧客目光走入商店內(nèi)，并將注意力放在商品上，刺激視覺(jué)能效，進(jìn)而做出購(gòu)買(mǎi)行為。
 
為突顯商品、陳列架或者展覽柜等環(huán)境特色，相對(duì)于其它照明應(yīng)用場(chǎng)所，商業(yè)店鋪照明對(duì)于水平、垂直面照度、光源方向性/散度、光源亮度效果及光源演色性等條件都更為復(fù)雜，表2即為目前商業(yè)店鋪照明方式及光源選擇種類(lèi)。

 　　尤其在重點(diǎn)照明及局部照明方面，為突顯重要商品或特別展示商品之展現(xiàn)重點(diǎn)，提高顧客的注意力，選擇光源或照明方式時(shí)，會(huì)考慮塑造商品立體感、光澤和色彩飽和度，例如珠寶區(qū)就會(huì)以主照明為基礎(chǔ)，再應(yīng)用重點(diǎn)照明營(yíng)造特殊效果，以增進(jìn)商品特點(diǎn)。目前在商業(yè)店鋪照明光源選擇上，熒光燈最受青睞，除了一般常見(jiàn)的直管熒光燈外，還有普遍使用的緊湊型熒光燈及省電燈泡等。

　　白熾燈、鹵素?zé)綦m為高能耗產(chǎn)品，但這些光源演色性(CRI)值可達(dá)到100，使被照物在光源照射下顯示的顏色與在太陽(yáng)光照射下顏色幾乎相同，因此仍被大量使用在商業(yè)店鋪照明中。至于HID燈目前也有商業(yè)店鋪開(kāi)始使用，尤其是陶瓷復(fù)金屬燈可解決傳統(tǒng)石英復(fù)金屬燈的色差和色偏問(wèn)題，并提供低能粍、高效率、高演色及無(wú)色偏的產(chǎn)品。在2,000小時(shí)的點(diǎn)燈后，光束維持率仍有80～90%的水平，平均壽命也較傳統(tǒng)小功率石英復(fù)金屬燈提升30～50%，廠商所提供的產(chǎn)品發(fā)光效率有高于每瓦90流明的表現(xiàn)，因此近年來(lái)市場(chǎng)接受度慢慢攀升。
 
　　相較其它傳統(tǒng)光源，LED本身具有低耗電、高指向性、長(zhǎng)壽命可調(diào)光、體積小及高演色性等特性，若要切入店鋪照明，雖然尚無(wú)法獨(dú)當(dāng)一面，成為主照明或者間接照明，但在局部照明或重點(diǎn)照明市場(chǎng)上，已符合商業(yè)店鋪照明設(shè)計(jì)中可加以運(yùn)用的新光源，同時(shí)LED本身具備的多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)也已可與白熾燈泡競(jìng)爭(zhēng)。 

　　在店鋪照明中，光源點(diǎn)燈時(shí)間長(zhǎng)，雖然LED初期的總投入成本較高，但在節(jié)省電費(fèi)的支出隨著電費(fèi)的增加而快速回收，以未來(lái)電價(jià)趨勢(shì)判斷，持續(xù)上升的機(jī)會(huì)較大，而LED節(jié)能的特點(diǎn)及不含汞的環(huán)保特性與各先進(jìn)國(guó)甚至新興國(guó)家力推的節(jié)能政策不謀而合。
 
　　對(duì)于LED照明想要進(jìn)軍龐大的普通照明市場(chǎng)，以目前技術(shù)瓶頸及價(jià)格考慮，商業(yè)店鋪用途是相對(duì)容易切入的市場(chǎng)，根據(jù)預(yù)估，LED已可在商業(yè)店鋪中從重要或局部照明角度切入市場(chǎng)，而至2012年后才能逐步進(jìn)入到商業(yè)店鋪的間接照明市場(chǎng)。
 
　　事實(shí)上，多數(shù)的LED照明廠商認(rèn)為商業(yè)用途照明的買(mǎi)單者對(duì)產(chǎn)品價(jià)格敏感性不如住宅照明消費(fèi)者那么高，由于LED設(shè)置在這些商用場(chǎng)合，尤其是必須長(zhǎng)時(shí)間照明的場(chǎng)所，LED節(jié)能優(yōu)勢(shì)更能顯現(xiàn)出來(lái)，使用新燈源所投入的成本，透過(guò)電費(fèi)的縮減，節(jié)費(fèi)效益能在較短的時(shí)間內(nèi)反應(yīng)。
 
　　全球商業(yè)路鋪照明市場(chǎng)規(guī)模，2008年全球商業(yè)店鋪照明市場(chǎng)規(guī)模為128億美元，2009年雖受到全球景氣蕭條影響，年成長(zhǎng)率難有表現(xiàn)，市場(chǎng)規(guī)模僅微幅成長(zhǎng)到129億美元，2010年起才會(huì)逐漸恢復(fù)常態(tài)，2011年可達(dá)135億美元的規(guī)模。但對(duì)于LED業(yè)者而言，是僅次于住宅照明的第二大潛力市場(chǎng)，未來(lái)具備十足的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

 資料來(lái)源：PIDA(06/2009)
　2006～2011年全球商業(yè)店鋪照明市場(chǎng)規(guī)模

2[/!--empirenews.page--]白熾燈替換潮緊鑼密鼓展開(kāi)

　　自2009年始，白熾燈泡禁用政策生效后，LED照明廠商積極推出燈座規(guī)格與現(xiàn)有光源燈具相同的產(chǎn)品，希望消費(fèi)者能在不更換現(xiàn)有燈具情況下，直接替換舊有光源。
 
　　雖然價(jià)格一直是目前LED邁向普及化的關(guān)鍵，不過(guò)2009年下半年卻有業(yè)者試圖將LED燈泡價(jià)格以對(duì)半砍的方式搶占商機(jī)。過(guò)去在日本一顆4瓦LED燈泡通路價(jià)格約為10,000日?qǐng)A左右，但在2009年6月時(shí)，日系業(yè)者夏普(Sharp)跌破眾人眼鏡，率先同業(yè)推出售價(jià)不到4,000日?qǐng)A的4瓦LED燈泡。此舉不但為照明業(yè)界投下一顆震撼彈，不旋踵，另一家日系照明大廠東芝(Toshiba)立即宣布加入戰(zhàn)局，不甘示弱的表示將與夏普于同日推出新型低價(jià)LED燈泡(表3)。兩家業(yè)者看中的是日本市場(chǎng)約一億顆的白熾燈泡替換商機(jī)，而這兩家業(yè)者的價(jià)格戰(zhàn)也陸續(xù)引入其它日系業(yè)者的加入，使得日本市場(chǎng)LED燈泡價(jià)格戰(zhàn)正式開(kāi)打。

表3　東芝照明推出之新款LED燈泡與舊款LED燈泡比較
 資料來(lái)源：Toshiba Lighting，PIDA整理(10/2009)

　　即便LED距離取代傳統(tǒng)照明仍有很大成長(zhǎng)空間，但是LED照明技術(shù)持續(xù)演進(jìn)，也拉近LED照明走入一般照明市場(chǎng)的差距。對(duì)全球LED業(yè)者而言，眼前最大的商機(jī)，無(wú)非就是各國(guó)節(jié)能政策下，禁用白熾熾的替換潮。從2009年起，歐盟國(guó)家已開(kāi)始禁用低效率的白熾燈，不論是市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的程度亦或是接受度，歐盟國(guó)家將是最先開(kāi)跑的地區(qū)。 

　　而日本市場(chǎng)也因?yàn)樵搰?guó)政府修改節(jié)能法，期盼有效節(jié)省二氣化碳排放量，因此在營(yíng)業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)的區(qū)域，如便利商店等商業(yè)用途的場(chǎng)所，都開(kāi)始導(dǎo)入LED照明，同時(shí)低溫照明改采LED光源的情形也慢慢增加，在日本政府節(jié)能法的推動(dòng)下，該國(guó)照明業(yè)者也陸續(xù)推出不同款式或機(jī)種的LED照明產(chǎn)品(表4)。

表4　日本照明業(yè)者近期推出LED產(chǎn)品之概況
 資料來(lái)源：各公司，PIDA整理(10/2009)

　　市場(chǎng)盼標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)出籠以建秩序
 
　　自1960年美國(guó)Monsanto Chemical開(kāi)發(fā)磷砷化鎵(GaAsP)/GaAs氣相外延法(VPE)制程生產(chǎn)紅光LED，至今已有近50年的歷史，在這些年當(dāng)中，廠商戮力耕耘讓今日的日系業(yè)者如東芝照明能推出6.9瓦、流明數(shù)565流明、達(dá)每瓦81.9流明的LED燈泡，與現(xiàn)有光源熒光燈的發(fā)光效率已不相上下。 
雖然各家業(yè)者對(duì)于技術(shù)研發(fā)的投入不遺余力，然對(duì)于維系產(chǎn)業(yè)正常發(fā)展運(yùn)作的基本脈絡(luò)--產(chǎn)品及組件等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的制定，現(xiàn)仍處于不夠健全的情況。包括在LED組件效率、色度規(guī)范、電性及光度量測(cè)、壽命評(píng)估、整體燈具效率、模塊性能、系統(tǒng)散熱、系統(tǒng)電源、產(chǎn)品安全性、可靠性、照明裝置性能要求等不同面向中，如何制定一套能符合業(yè)界共同遵守或建立同通語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范已是LED成為主照明的必備要件。 

　　目前負(fù)責(zé)LED相關(guān)事務(wù)之國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織組為國(guó)際照明委員會(huì)和國(guó)際電工委員會(huì)兩大組織，此外，日前美國(guó)能源之星(Energy Star)有關(guān)固態(tài)照明標(biāo)準(zhǔn)制定作業(yè)已移轉(zhuǎn)給美國(guó)環(huán)保署(EPA)負(fù)責(zé)；日本有日本照明學(xué)會(huì)(JIES)、日本照明委員會(huì)(JCIE)、日本照明器具工業(yè)會(huì)(JIL)及日本電球工業(yè)會(huì)(JEL)等團(tuán)體共同制訂標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。另韓國(guó)政府因看好LED照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展，該國(guó)科技標(biāo)準(zhǔn)局(KATS)為確保固態(tài)照明產(chǎn)品之可靠性并維系質(zhì)量，制定一系列與確保可靠性直相關(guān)的LED照明標(biāo)準(zhǔn)，并于2009年3月開(kāi)始執(zhí)行。同時(shí)韓國(guó)還規(guī)畫(huà)將韓國(guó)LED照明標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際接軌，并致力使韓國(guó)標(biāo)準(zhǔn)也能與國(guó)際接軌，成為全球產(chǎn)業(yè)遵守的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。
 
　　至于臺(tái)灣除了經(jīng)濟(jì)部技術(shù)處整合國(guó)內(nèi)業(yè)者成立“LED照明標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量研發(fā)聯(lián)盟”已陸續(xù)推出臺(tái)灣固態(tài)照明系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)外，工研院與中國(guó)大陸工信部半導(dǎo)體照明技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作組日前也針對(duì)海峽兩岸在半導(dǎo)體照明標(biāo)準(zhǔn)制定狀況、LED壽命測(cè)試、組件測(cè)試等方法以及LED路燈標(biāo)準(zhǔn)、半導(dǎo)體照明術(shù)語(yǔ)進(jìn)行交流及溝通；而2009年6月大規(guī)模舉辦的“兩岸搭橋”計(jì)劃，更讓未來(lái)臺(tái)灣與中國(guó)大陸在推動(dòng)LED照明產(chǎn)業(yè)合作發(fā)展上有更多想象空間。

　　LED TV有助LED價(jià)格調(diào)降

　　傳統(tǒng)照明產(chǎn)業(yè)因光源技術(shù)成熟，性能上難有太大的差異，加上市場(chǎng)成熟，廠商廠量不但具備經(jīng)濟(jì)規(guī)模，同時(shí)在通路、物流也已累積數(shù)十多年經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于新加入者的跨入門(mén)坎相當(dāng)高；但固態(tài)照明發(fā)展卻不然，由于LED照明設(shè)計(jì)自由度高，市場(chǎng)又不斷擴(kuò)大，只要能掌握晶粒及封裝，就能生產(chǎn)照明產(chǎn)品，因此不論是材料、電子零件還是電機(jī)業(yè)者都能加入戰(zhàn)場(chǎng)。雖固態(tài)照明技術(shù)水準(zhǔn)已逐漸能與傳統(tǒng)照明光源競(jìng)爭(zhēng)，但礙于目前產(chǎn)業(yè)尚未制定完備標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，市面上質(zhì)量參差不齊，不但難以控管，價(jià)格差距也相當(dāng)懸殊。
 
　　事實(shí)上，固態(tài)照明平均售價(jià)與傳統(tǒng)光源相較仍有數(shù)倍甚至數(shù)十倍不等的價(jià)差，但這波大尺寸面板背光源應(yīng)用將刺激LED價(jià)格快速下滑，對(duì)固態(tài)照明在產(chǎn)品價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)上應(yīng)有十足之助力。