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[導讀]高功率led發(fā)光元件,面對高流明與高發(fā)光效率要求,其性能表現(xiàn)在覆晶技術的突破下,與驅(qū)動晶片高度整合,已具發(fā)展生活照明的應用基礎,再加上單位成本持續(xù)壓縮,更可望進一步取代傳統(tǒng)光源,成為未來生活照明的主流應用

功率led發(fā)光元件,面對高流明與高發(fā)光效率要求,其性能表現(xiàn)在覆晶技術的突破下,與驅(qū)動晶片高度整合,已具發(fā)展生活照明的應用基礎,再加上單位成本持續(xù)壓縮,更可望進一步取代傳統(tǒng)光源,成為未來生活照明的主流應用產(chǎn)品。

從各種日常生活光源的發(fā)光效率來觀察,以白熾燈與鹵素燈為例,多半僅有每瓦20~30流明(Lumen)的水準,而以螢光燈為技術架構(gòu)的省電燈泡,其能源效率表現(xiàn)約達每瓦70流明左右。

如果是氣體放電式的HID(High Intensive Discharge)燈具,發(fā)光效率可達到每瓦100流明水準,2010年發(fā)展熱衷的LED固態(tài)光源與OLED光源,則僅達到每瓦80~100流明(LED)與每瓦30流明(OLED)的發(fā)光效能,尤其是LED量產(chǎn)元件的發(fā)光效能,已有100流明水準目前使用最普遍的白熾燈具,雖然單位成本相對低廉,但實際使用的光電效率卻相對偏低,其技術原理為電能加熱鎢絲產(chǎn)生光亮,發(fā)光過程免不了產(chǎn)生紅外線與熱損耗,而熱能將造成使用環(huán)境的空調(diào)負荷,本身效率過低也造成能源浪費。

停用白熾燈已成環(huán)保趨勢LED固態(tài)照明應用漸抬頭

全球停用白熾燈具已成一股趨勢,也逐漸落實在政策面,例如GE即宣布關閉美國最后一座白熾燈泡工廠,呼應美國2014年前淘汰白熾燈的能源政策。其他國家也已經(jīng)相繼完成禁用白熾燈的相關規(guī)范與法案,多數(shù)會自2011年開始啟動,由于其間可能引發(fā)市場龐大的燈具換用商機,除原本投入照明產(chǎn)業(yè)的相關業(yè)者亟欲轉(zhuǎn)型投入市場,也吸引半導體業(yè)者搶食LED固態(tài)照明的龐大商機。

LED發(fā)光二極體,在整體制作工法、應用技術持續(xù)改善下,目前已有超越800流明的LED燈泡產(chǎn)品推出,因為LED發(fā)光元件易于在任意平面設置,且具有強固性與高發(fā)光效率等優(yōu)勢,產(chǎn)品體積尤其具備極佳的市場競爭力,元件各方面實已具備市場應用的基礎。

基于商業(yè)操作考量,LED固態(tài)照明量產(chǎn)之生活光源產(chǎn)品在使用壽命上也出現(xiàn)另一個檢視重點。即便LED元件具備較長壽命,但若要達到超長使用壽命,一方面因產(chǎn)品的更換率過低將造成市場需求成長趨緩,另一方面若為了達到超長壽命而使產(chǎn)品制造成本增加,過高的單價反而會形成產(chǎn)品投入市場的阻力。

LED固態(tài)照明產(chǎn)品開發(fā)朝實務應用方向思考

在產(chǎn)品開發(fā)方面,以往較強調(diào)每瓦電能的流明表現(xiàn),但現(xiàn)在面對市場推展應用,反而要重視每一塊錢所產(chǎn)生的流明表現(xiàn)。例如目前主流的800~1,000流明,要花多少成本才能取得,同時要解決演色性表現(xiàn)、色溫表現(xiàn)、流明表現(xiàn)與光型設計,諸多項目都必須與傳統(tǒng)光源表現(xiàn)達到一致或至少近似的效果,其他像是導入LED固態(tài)光源后要花多少時間才能回收成本,這些都是發(fā)展LED固態(tài)光源必須解決的關鍵問題。

市場評估,LED固態(tài)光源的發(fā)展速度相當快,對傳統(tǒng)光源更已產(chǎn)生排擠效應,預期2015年的全球照明光源產(chǎn)值,會有超過50%為LED固態(tài)光源應用為主。以Philips、Toshiba為例,目前已推出800流明的LED燈泡產(chǎn)品,量產(chǎn)產(chǎn)品已具備取代60W白熾燈泡的應用水準。

此外,GE、LEDON OLED Lighting亦相繼針對初期設備替換最頻繁的LED燈泡模組進行相關產(chǎn)品開發(fā),尤其在高電壓LED技術方面,多數(shù)晶片業(yè)者已具備800流明LED燈泡制作技術,多數(shù)業(yè)者更將投入1,000流明的高亮度LED燈泡產(chǎn)品研發(fā),積極以高能源應用效率、更低成本的產(chǎn)品,來取代目前使用最廣泛的60W白熾燈泡。

  考量成本、發(fā)光效能HV LED深具發(fā)展?jié)摿?/STRONG>

HV LED(high voltage led)值得關注的重點是相較于DC LED方案,在高電壓(H??V)方案中,可減少元件發(fā)光效率的流明表現(xiàn)下降狀況,另外在設計時可搭配具更高效率的驅(qū)動元件,制造成本較低、生產(chǎn)較容易,相對較容易產(chǎn)出高性/價比的LED固態(tài)光源燈泡型產(chǎn)品。

常見的LED固態(tài)光源燈具,在使用過程中多數(shù)僅需進行開啟或關閉操作即可,部分狀況會采取AC LED技術來因應設置需求,但實際上AC LED發(fā)展必要的橋式整流器,在成本上明顯偏高,反而高壓(HV)LED晶片可適用于高電壓、低電流,且不必搭配變壓器,尤其是HV LED無內(nèi)建橋式整流器件,還可大幅增加元件的發(fā)光面積,加上AC/DC場合皆可適用,能源使用效率高,器件成本相對低廉,亦可因應可調(diào)光的設計方案。

觀察HV LED晶片產(chǎn)品的發(fā)光效率表現(xiàn),目前白光效果可在每瓦供應能源下達到180~200流明的水準,而在暖白光應用場合下,也能達到每瓦能源150~180流明的高效表現(xiàn),顯見HV LED晶片于發(fā)展生活光源應用時具多方效益與開發(fā)優(yōu)勢。

從目前的產(chǎn)品設計形式來看,多數(shù)LED晶片業(yè)者會嘗試利用增加AIGalnP紅光LED的應用設計,讓光源得到較高的演色性表現(xiàn)水準,實際上,相較于采用藍光LED搭配混合螢光粉形式達到的暖白色光的設計方案,藍光LED的暖白光設計方案的演色性表現(xiàn)為80~85%,若是采取混合AIGalnP紅光LED的暖白光設計方案,其LED光源的演色性表現(xiàn)則可達到90%以上。

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