摘要： 發(fā)光二極管(LED)燈泡設計不斷推陳出新。隨著顯示器背光應用市場逐漸飽和，LED制造商已逐漸將發(fā)展重心轉向照明領域，并推出全周光或拋棄式光源等創(chuàng)新設計產(chǎn)品，吸引消費者目光，期在LED照明市場快速成長之際，搶得獲利先機。
關鍵字： 發(fā)光二極管，LED，電視背光，照明應用
發(fā)光二極管(LED)燈泡設計不斷推陳出新。隨著顯示器背光應用市場逐漸飽和，LED制造商已逐漸將發(fā)展重心轉向照明領域，并推出全周光或拋棄式光源等創(chuàng)新設計產(chǎn)品，吸引消費者目光，期在LED照明市場快速成長之際，搶得獲利先機。
近幾年發(fā)光二極管(LED)產(chǎn)業(yè)備受矚目，原因無他，因為LED受到的關注遠大于獲利的實際成績。當然，從很多角度來看，臺灣LED產(chǎn)業(yè)的遭遇是非戰(zhàn)之罪，畢竟其他國家都有政策支持，而臺灣因為政府沒有資源也沒有市場扶持LED產(chǎn)業(yè)。
以電視背光的應用而言，到2013年第四季LED背光源的滲透率將達到91.5%，而2014年第四季LED背光源在電視背光的滲透率預計達到100%，其中主要原因除電視品牌廠為提升附加價值，設計產(chǎn)品時多采用LED，另一方面是冷陰極燈管(CCFL)的材料供應商因為需求減少，所以CCFL所需的相關原物料已慢慢停產(chǎn)，使得背光應用主流往LED光源靠攏。
由于背光源應用市場已經(jīng)成長至趨近飽和，業(yè)界紛紛將注目焦點轉移至LED照明應用上。LED應用在照明方面經(jīng)過多年的技術進步，已經(jīng)慢慢開始取代傳統(tǒng)白熾燈泡，其滲透率如圖1所示。
資料來源：NPD DisplaySearch
圖1 LED照明對不同光源產(chǎn)品之滲透率
2013 年LED照明市場快速成長的動能主要分為商業(yè)照明以及政府補貼路燈相關市場。商業(yè)照明最主要的成長動力來自于球泡燈以及燈管類，由于商業(yè)照明應用開啟的時間長，例如地下室或是車道燈大部分都為全天候開啟，所以省電仍然是替換LED光源的最主要動力，由于臺灣核能問題仍然有爭議，電費上漲是一個無法回頭的趨勢，NPD DisplaySearch預測，2013年LED替換性光源整體需求為十五億支，球泡燈的滲透率為10.1%，總數(shù)為4.33億支，聚光燈的滲透率為 17.8%，總數(shù)為7.13億支，燈管的滲透率為5.8%，總數(shù)為2.23億支，路燈的滲透率為10.5%，總數(shù)為0.68億支。
政府更換LED燈具的主要推動地區(qū)為中國大陸及新興市場，如巴西、俄羅斯及墨西哥等地。至于消費性市場，接受度最高的仍然是日本地區(qū)，主要的原因是日本地區(qū)的省電燈管或是長型燈管本身的價格高，而這幾年日本各大消費品牌：Panasonic、東芝(Toshiba)、恩益禧(NEC)、夏普(Sharp)等都競相推出各式的LED燈具以及替換型LED燈泡。
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傳統(tǒng)白熾燈分為幾種主要規(guī)格，25瓦(W)、35瓦、40瓦、60瓦、75瓦、100瓦 125瓦、150瓦，因為白熾燈的發(fā)光效率已經(jīng)穩(wěn)定且不會再進步，所以對等的亮度大約是200流明(lm)、325流明、450流明、800流明、 1，100流明、1，600流明、2，000流明、2，600流明。而LED燈泡要取代現(xiàn)有的白熾燈泡主要有兩大重點：
亮度/大小規(guī)格相等
廠商設計產(chǎn)品時須注意，現(xiàn)有LED燈泡的亮度和單位面積所能發(fā)出的亮度有關。而另一方面，一個球泡燈大小約60毫米(mm)×106毫米，消費者已經(jīng)習慣傳統(tǒng)燈泡的大小，所以LED球泡燈在設計的時候，外型尺寸只能縮小而不能變大。
價格與白熾燈泡拉近
雖然LED燈泡最大的好處是環(huán)保省電，但是一般消費者在選擇產(chǎn)品時，最先注意到的還是價格。知名品牌球泡燈目前價格大約在新臺幣35∼250左右，而相對應規(guī)格的LED球泡燈價格大約是白熾燈的二至三倍，這中間的價差雖然可以用省下的電費來彌補，不過，因為不同國家的電費費率不盡相同，所以短期內(nèi)節(jié)省的電費效益也不同。
球泡燈朝全周光設計邁進
各家廠商為讓球泡燈更接近一般燈泡所發(fā)出的光型，所以開始采用全周光設計，全周光的設計目的是提升LED燈表現(xiàn)，但是售價不變，也就是說，各廠商欲利用技術能力克服光學設計，以達到客戶理想的光型要求。值得注意的是，目前球泡燈外型并沒有規(guī)格化，仍屬于群雄割據(jù)的局面(圖2)。
資料來源：NPD DisplaySearch
圖2 不同球泡燈的設計概念
拋棄式光源概念受矚目
未來LED燈泡會是以甚么概念來做設計呢?太一節(jié)能提出拋棄式光源概念，LED球泡燈過去的設計重點都在光(LED光源)、機(燈泡機構設計)、電(電源設計)、熱(燈泡整體散熱)的整合，而因為光源是其中最重要的部分，所以過去LED光源占整體球泡燈的成本50%以上，但隨著近年來LED產(chǎn)業(yè)供過于求，LED光源的價格已大幅滑落，現(xiàn)在光源所占成本的比重已下滑到30%左右，且因為LED光源發(fā)光效率持續(xù)提升、使用顆數(shù)持續(xù)減少、壽命持續(xù)增加，整體照明系統(tǒng)采用成本將可望進一步下滑。
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盡管如此，相對于LED本身壽命而言，LED電源材料如電阻或是電容的壽命較短，所以實際使用情形常常是電源故障導致LED球泡燈失效，且因為LED球泡燈的設計是一體架構，所以當電源損壞，其他完好的零組件如LED光源和散熱機構，也只能被一起丟棄，反而造成污染。
因此，太一節(jié)能將設計主力放在最容易因為熱而損壞的電源零件保護技術上，并且將便宜且可以大量制造的LED光源改為可拋棄式架構。若LED燈不考慮提供完全的散熱，則在散熱材質上可以采用低價方案，且因為LED光源不考慮壽命，所以晶片可以使用大電流驅動，當LED光源亮度衰減，電源部分仍然可以繼續(xù)使用，僅須更換LED光源，即可恢復到原有亮度。這種新概念顛覆LED燈一定要壽命長的想法。[!--empirenews.page--]
以下就2013年LED球泡燈設計方向進行分析、建議。
·如果LED燈以代工或是大量制造為主，不須設計新奇的外型，應以自動化生產(chǎn)考量為優(yōu)先，盡量避免多樣化設計。
·如果是以自有品牌銷售，除設計新奇外型外，最重點的還是價格。
·設計概念由二維(2D)面光源延伸為3D立體光源
傳統(tǒng)的鎢絲燈泡和省電燈泡原本的光形即為320度發(fā)光，而LED受限于封裝結構，傳統(tǒng)方案皆為指向性光源，較適合指向性較強的聚光燈應用，而在球泡燈或蠟燭燈應用則受到限制。傳統(tǒng)做法大多使用二次光學元件改善光形，不過效果有限且成本增加，2013年球泡燈設計趨勢會以改進LED光源形式為主，柱狀形或線條形的光源將會逐漸成為主流。
展望2013年，LED照明是未來亮點，依據(jù)NPD DisplaySearch 2013年第一季報告，LED照明滲透率在2013年為10.6%，預估2016年會增加到26.4%，顯示LED照明還有很大的成長空間，其將緩慢而健康的成長，而球泡燈將是其中最重要的一項產(chǎn)品。因為球泡燈為最貼近消費者，且價格不斷下滑;隨著價格不再是銷售障礙，球泡燈的設計將更注重發(fā)光品質及消費者感受。
不僅如此，由于LED市場切入門檻低，所以市面上將出現(xiàn)各式千奇百怪的LED球泡燈設計。未來LED燈泡制造公司無論要走獨特的設計及自有品牌，或是以更低的價格或大量原始設備制造商(OEM)代工模式，皆須注意：不管多獨特的設計或是多么好的發(fā)光品質，沒有價格上的支持或是政府政策的推動，消費者并不買單。探究LED產(chǎn)業(yè)主要問題，仍是供給面太過于混亂且供過于求，因此，2013年LED供應鏈仍會持續(xù)整合，當需求持續(xù)增加且供給逐漸收斂時，2013年LED照明市場仍會快速成長，商機仍然看俏。
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