發光二極體節能照明應用推廣待克服的問題

晶硯科技股份有限公司行銷處長 彭寶信
  近年來由於石化能源逐漸耗竭及溫室氣體排放所造成的全球氣候劇烈變化,節能減碳與環境保護已逐漸成為公眾所關心的議題。發光二極體(LED)固態照明,因其具有節能、環保(不含汞)等特性,也因此成為各國投注資金與技術的一個重要產業。估計全世界電力有將近20 %是用於照明,其耗能總量達到2651 TWH。如果能夠將現有的光源替換成節能光源,預計將可以省下30%能源消耗。若能進一步再將節能光源與感測器、智能電網等相關應用作結合,還可以再節省約30%的能源消耗。如果到2030年能夠節省50%的能耗,則可減少約20億桶的石油的二氧化碳排放量。因此,在環境保護及節能減碳的議題上,LED照明應用之推廣實有其重要之意義。

  然而,LED 用於一般照明上,仍遭遇到一些困難。首先,就經濟面而言,LED燈泡價格的價格,或是換算成每單位流明價格,仍然是傳統的螢光燈燈管的10~20倍。雖然隨著技術的進步及量產能力的提升,如LED發光效率的提升或是電源相關零組件的降價等,LED燈泡的成本還有進一步的下降空間。但根據美國能源部的估計,要到5年以後(2015),LED照明的成本才有機會逼近傳統螢光燈泡。短期內價格仍將是影響LED燈具的普及上一個最重要因素。

  此外, LED 照明仍有兩大技術問題有待克服。一為LED燈具壽命品質的良莠不齊,另一個問題則為大眾對LED燈源光學特性的接受度,尤其是LED光源的演色性。
   影響LED燈具壽命品質的因素頗多,其中包含了LED模組各組成元件(如LED晶粒、螢光粉、載板材質、固晶膠材、散熱片等)本身的品質,模組的結構,以及電源供應器的品質等。就高功率白光LED模組而言,操作時的溫度是影響其燈具壽命的一個最重要因素。散熱不佳的LED燈具壽命會遠低於一般預期的數萬小時LED燈源壽命,引起消費者對LED燈具的疑慮。因此,如何將LED晶片操作時所產生的熱能有效地導出到燈具的周遭環境即為高功率LED照明應用上一個急需克服的問題。

  LED本身的光學特性為點光源,與一般消費者所熟悉的照明,如螢光燈管的線光源特性或螢光燈模組的面光源不同。如何利用二次光學、導光板或模組化結構來讓LED燈具成為消費者較容易接受的光源形式實為LED燈具設計上一個必須考量的問題。與這個議題相關的為LED的色均勻度與演色性。由於LED元件的量產特性,不同LED燈之間容易有色差或亮度不同的現象,這些不同必須在產品出貨之前做好分Bin的管制,否則很容易讓消費者產生LED燈源的品質問題而影響其接受度。另外,目前主流的白光LED燈是由藍光LED晶粒配上黃光螢光粉組合而成,這種燈源的演色性遜於傳統的白熾燈泡,也成為LED室內照明應用上的一個阻礙。