高亮度LED照明應(yīng)用開發(fā)必需克服的技術(shù)挑戰(zhàn)

　　不同照明方案能源效率差距大

　　以現(xiàn)有的照明應(yīng)用觀察，白熾燈照明方案的能源效率最差，例如，用60W白熾燈進(jìn)行照名實(shí)，能源效率約為10 lm/W，相較CFL熒光燈具的能源效率就可達(dá)50 lm/W。一支100W HID可具有80lm/W，相當(dāng)于產(chǎn)生8,000流明亮度。

　　LED光源
LED光源

　　led光源又稱發(fā)光二極管，是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，當(dāng)兩段施加正向電壓時，半導(dǎo)體中的載流子發(fā)生復(fù)合，放出過剩的能量而引起光子發(fā)射產(chǎn)生可見光、遠(yuǎn)紅外光、近紅外光。 [全文]

效能與實(shí)用性大幅提升

　　LED的特質(zhì)在于本身就是1個電子零組件，與氣體放電式的HID燈具、CFL熒光燈具這類光源，必需以玻璃容器內(nèi)置高壓氣體的體積相對更小，不需內(nèi)填有毒元素，組件本身就設(shè)有金屬接點(diǎn)，并可焊接安裝在任意表面上，便利性相當(dāng)高。

　　LED具備未來光源多項(xiàng)優(yōu)勢，其中節(jié)能效益是最受業(yè)者關(guān)注的重點(diǎn)。（點(diǎn)擊圖片放大）

　　以往LED因當(dāng)時技術(shù)受限，在亮度無法有效提升，多用于指示性用途的輔助光源，但現(xiàn)在以白光LED為例子，制作方式早已大幅改善，例如，透過高效能藍(lán)光LED鍍磷產(chǎn)生近似白光的發(fā)光效果，同時大幅提升單一組件的亮度輸出，目前白光LED在能源效率已有大幅進(jìn)展，色溫表現(xiàn)4,500～6,000k下，在實(shí)驗(yàn)室的測試數(shù)據(jù)已可達(dá)到超越200 lm/W的高效能表現(xiàn)。

　　LED屬于固態(tài)光源組件，在組件的硬度、強(qiáng)度較高，不會如同傳統(tǒng)光源因?yàn)橹饕刹Ａе瞥?，會出現(xiàn)怕摔、不耐撞擊問題，也可搭配不同熒光粉設(shè)計(jì)或搭配構(gòu)型設(shè)計(jì)，產(chǎn)制各種不同特性的光源效果，整體組件亦不含汞，同時具備超過50,000小時壽命周期，LED壽命較僅能運(yùn)作1,000小時的白熾燈要高更多。

　　導(dǎo)入生活應(yīng)用仍有關(guān)鍵問題待克服

　　由于LED在原器件的物理特性差異，制作光源系統(tǒng)的觀念則與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)大不相同，需要有更多方面的技術(shù)與專業(yè)輔助。

　　LED燈泡型設(shè)計(jì)在空間相對緊湊，如何做到相關(guān)電路整合，必需靠整合芯片達(dá)成設(shè)計(jì)目標(biāo)。

　　1、光學(xué)設(shè)計(jì)

　　LED光源屬于高效率的點(diǎn)光源，這種過于集中的光源，在傳統(tǒng)應(yīng)用會有相當(dāng)多的問題，例如，若當(dāng)臺燈用會造成近距離的光型不夠勻稱，即便LED具備寬廣的色彩調(diào)控彈性，能源效率表現(xiàn)也相當(dāng)不錯，但在生活用照明應(yīng)用時就會影響使用觀感，點(diǎn)光源必須透過光學(xué)透鏡或機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)(透鏡、導(dǎo)光素材)來產(chǎn)生近似傳統(tǒng)燈具的光型表現(xiàn)，會增加燈具成本，在緊湊的構(gòu)型設(shè)計(jì)中較難突破光學(xué)的物理特性。

　　2、散熱設(shè)計(jì)

　　同樣的，延續(xù)LED組件本身是點(diǎn)光源的限制，組件在發(fā)光時產(chǎn)生的溫度會過度集中在單點(diǎn)之上，若沒有效處理散熱，會致使組件出現(xiàn)燒融，甚至縮短使用壽命！除了組件本身需針對散熱強(qiáng)化設(shè)計(jì)，例如，透過芯片打金線或是載板的設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行改善，達(dá)到自體散熱設(shè)計(jì)，即便如此，熱源仍會出現(xiàn)有過度集中在燈具點(diǎn)狀位置的狀況，如何透過外部組件的主動散熱與被動散熱設(shè)計(jì)，去改善結(jié)點(diǎn)溫度控制的處理能力，這就成為相關(guān)燈具設(shè)計(jì)的技術(shù)差距。

　　3、驅(qū)動與控制電路設(shè)計(jì)

　　實(shí)際應(yīng)用時，LED驅(qū)動發(fā)光仍需要大量電子電路進(jìn)行輔助，才能達(dá)到高效率的目的，但對于一般白熾燈的調(diào)光設(shè)計(jì)，如果也想在新式LED光源上實(shí)現(xiàn)，這就必須透過DC直流供電控制進(jìn)行供電調(diào)整，這時若同時考慮能耗與用電效率，會讓驅(qū)動的電子電路復(fù)雜度大幅提升，就的設(shè)計(jì)很采取大量獨(dú)立組件造成系統(tǒng)的離散設(shè)計(jì)問題，讓整體省下來的電能反倒在相關(guān)電路被消耗掉了。

　　目前已有組件廠商采取單芯片的可調(diào)光控制IC設(shè)計(jì)，讓燈具業(yè)者不用重新開發(fā)不同燈具的配合電路，運(yùn)用現(xiàn)成的解決方案就能達(dá)到兼具對比舊式光源的操作體驗(yàn)，也可達(dá)到更高效能的節(jié)能效益。

　　E27型式的LED節(jié)能燈泡，功耗僅6瓦（點(diǎn)擊圖片放大）

　　4、電源

電源是向電子設(shè)備提供功率的裝置，也稱電源供應(yīng)器，它提供計(jì)算機(jī)中所有部件所需要的電能。[全文]

轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

　　LED一般都使采取DC直流驅(qū)動，但AC LED在實(shí)際應(yīng)用場合，有更多的應(yīng)用彈性與優(yōu)勢，因此也是發(fā)展LED光源相當(dāng)重要的一大趨勢！尤其是一般生活電力來源均為AC電力，若要快速讓LED光源普及于生活應(yīng)用，發(fā)展AC設(shè)計(jì)的LED產(chǎn)品，是相關(guān)應(yīng)用快速成長的應(yīng)用關(guān)鍵。