高亮度LED照明應用開發(fā)必需克服的技術挑戰(zhàn)

　　不同照明方案能源效率差距大

　　以現有的照明應用觀察，白熾燈照明方案的能源效率最差，例如，用60W白熾燈進行照名實，能源效率約為10 lm/W，相較CFL熒光燈具的能源效率就可達50 lm/W。一支100W HID可具有80lm/W，相當于產生8,000流明亮度。

　　LED光源
LED光源

　　led光源又稱發(fā)光二極管，是利用固體半導體芯片作為發(fā)光材料，當兩段施加正向電壓時，半導體中的載流子發(fā)生復合，放出過剩的能量而引起光子發(fā)射產生可見光、遠紅外光、近紅外光。 [全文]

效能與實用性大幅提升

　　LED的特質在于本身就是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，必需以玻璃容器內置高壓氣體的體積相對更小，不需內填有毒元素，組件本身就設有金屬接點，并可焊接安裝在任意表面上，便利性相當高。

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

　　以往LED因當時技術受限，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，透過高效能藍光LED鍍磷產生近似白光的發(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展，色溫表現4,500～6,000k下，在實驗室的測試數據已可達到超越200 lm/W的高效能表現。

　　LED屬于固態(tài)光源組件，在組件的硬度、強度較高，不會如同傳統(tǒng)光源因為主要由玻璃制成，會出現怕摔、不耐撞擊問題，也可搭配不同熒光粉設計或搭配構型設計，產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壽命較僅能運作1,000小時的白熾燈要高更多。

　　導入生活應用仍有關鍵問題待克服

　　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)設計大不相同，需要有更多方面的技術與專業(yè)輔助。

　　LED燈泡型設計在空間相對緊湊，如何做到相關電路整合，必需靠整合芯片達成設計目標。

　　1、光學設計

　　LED光源屬于高效率的點光源，這種過于集中的光源，在傳統(tǒng)應用會有相當多的問題，例如，若當臺燈用會造成近距離的光型不夠勻稱，即便LED具備寬廣的色彩調控彈性，能源效率表現也相當不錯，但在生活用照明應用時就會影響使用觀感，點光源必須透過光學透鏡或機構設計(透鏡、導光素材)來產生近似傳統(tǒng)燈具的光型表現，會增加燈具成本，在緊湊的構型設計中較難突破光學的物理特性。

　　2、散熱設計

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

　　3、驅動與控制電路設計

　　實際應用時，LED驅動發(fā)光仍需要大量電子電路進行輔助，才能達到高效率的目的，但對于一般白熾燈的調光設計，如果也想在新式LED光源上實現，這就必須透過DC直流供電控制進行供電調整，這時若同時考慮能耗與用電效率，會讓驅動的電子電路復雜度大幅提升，就的設計很采取大量獨立組件造成系統(tǒng)的離散設計問題，讓整體省下來的電能反倒在相關電路被消耗掉了。

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

　　E27型式的LED節(jié)能燈泡，功耗僅6瓦（點擊圖片放大）

　　4、電源

電源是向電子設備提供功率的裝置，也稱電源供應器，它提供計算機中所有部件所需要的電能。[全文]

轉換電路設計

　　LED一般都使采取DC直流驅動，但AC LED在實際應用場合，有更多的應用彈性與優(yōu)勢，因此也是發(fā)展LED光源相當重要的一大趨勢！尤其是一般生活電力來源均為AC電力，若要快速讓LED光源普及于生活應用，發(fā)展AC設計的LED產品，是相關應用快速成長的應用關鍵。