照明：固態(tài)照明挑戰(zhàn)傳統(tǒng)照明_仍需遷就現(xiàn)有架構(gòu)

雖然用于照明，然而固態(tài)照明的架構(gòu)與傳統(tǒng)照明仍有顯著的差異，從光特性到供電，皆與現(xiàn)有照明架構(gòu)無(wú)法直接兼容，然而短時(shí)間內(nèi)，固態(tài)照明仍需兼容于現(xiàn)有照明結(jié)構(gòu)。

　　應(yīng)用在高亮度照明的LED可分為一般家庭照明以及戶外照明兩類，兩者本質(zhì)較為明顯的差異仍是以流明與驅(qū)動(dòng)電壓，也因?yàn)檫@些差異使得兩個(gè)產(chǎn)業(yè)既相似又有所不同。戶外照明所需的亮度以及環(huán)境較為嚴(yán)苛，以致戶外照明產(chǎn)業(yè)不如想象中的容易切入；但室內(nèi)照明由于門坎較低，許多新興廠商無(wú)不以室內(nèi)照明為賭注，投入LED照明產(chǎn)業(yè)。然而現(xiàn)在針對(duì)LED產(chǎn)業(yè)，仍未有一套統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，使得市面上的產(chǎn)品素質(zhì)參差不齊，價(jià)格與質(zhì)量落差也相當(dāng)明顯，而這些差異性將是決定未來(lái)該公司是否能夠立足于固態(tài)照明供應(yīng)煉的關(guān)鍵。

　　固態(tài)照明 是節(jié)能環(huán)保大勢(shì)所趨

　　LED固態(tài)照明的特色包括：1、使用壽命：LED的使用壽命超過(guò)其它所有光源，以正常的家居環(huán)境為例，LED可使用長(zhǎng)達(dá)20年；2、能源成本：LED耗能極低，LED組件如歐司朗光電半導(dǎo)體GoldenDRAGONPlus發(fā)光效率已達(dá)110lm/W.LED燈只需約6W便可產(chǎn)生等同25W白熾燈的光量；3、調(diào)暗功能：LED可以調(diào)暗，進(jìn)一步降低能耗；4、不含水銀：LED不含水銀或鉛，降低棄置成本；5、效率：今日LED的效率已比白熾燈高出約5倍，隨著科技不斷進(jìn)步，未來(lái)效率將會(huì)高出10倍。理論上，LED科技可以節(jié)省人工照明所消耗的電力達(dá)一半以上。

　　從宏觀的角度來(lái)看，推動(dòng)固態(tài)照明成長(zhǎng)的力量∕變革有三個(gè)。第一個(gè)力量來(lái)自政府，氣候與環(huán)境保護(hù)，對(duì)政府來(lái)說(shuō)不再是奢談，而是必要的事，節(jié)約能源也不再只是口號(hào)，而是可實(shí)現(xiàn)的政策。相較于白熾燈等傳統(tǒng)燈具，LED是低能源消耗的首選。舉例來(lái)說(shuō)，韓國(guó)政府的"LED閃亮1530"規(guī)劃于2025年將LED燈的巿占率提高到30%,以節(jié)省更多能源。日本京都議定書(shū)則規(guī)劃在2025年以LED取代8.8%的日光燈及13.7%的白熾燈，如此將能降低340萬(wàn)噸的二氧化碳排放。愛(ài)爾蘭和澳大利亞分別宣布自2025及2025年開(kāi)始，禁止銷售白熾燈泡；美國(guó)能源部則于2025年9月起推行LED的"能源之星"標(biāo)章計(jì)劃，奧巴馬政府為各項(xiàng)環(huán)保計(jì)劃編列了8百億美元預(yù)算。最后但也同樣重要的是中國(guó)政府自2025年開(kāi)始，巳經(jīng)為固態(tài)照明計(jì)劃挹注了超過(guò)1千7百萬(wàn)美元。

　　固態(tài)照明相比傳統(tǒng)照明 有更彈性的應(yīng)用模式

　　第二個(gè)推動(dòng)的力量來(lái)自于不同的應(yīng)用。目前LED主要應(yīng)用于建筑、戶外廣告以及便攜式電子產(chǎn)品，其中建筑照明就占整體LED巿場(chǎng)的50%,例如建筑物外觀照明、投射光墻、泛光燈、天花板間接照明及景觀照明。然而，其它應(yīng)用也是LED的潛在巿場(chǎng)，例如零售展示（包括柜窗照明、零售百貨及冷藏柜照明），居家照明（包括裝飾性照明、櫥柜燈、吊燈及閱讀燈）和戶外照明（包括停車場(chǎng)、人行區(qū)域、街道照明及公共照明）。由于LED體積小巧，令設(shè)計(jì)師有更大的空間去構(gòu)思新的照明產(chǎn)品，而LED的應(yīng)用自然也會(huì)更廣泛。而第三個(gè)推動(dòng)的力量則來(lái)自科技本身。LED巳經(jīng)證實(shí)是巿面上最省電的光源，比白熾燈省電5倍，每瓦流明也會(huì)逐漸大幅提升。

　　專家認(rèn)為，根據(jù)應(yīng)用的領(lǐng)域，LED主要有兩種發(fā)展趨勢(shì)：1、LED的尺寸越來(lái)越小；2、大型大功率LED的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。而不少企業(yè)的產(chǎn)品發(fā)展也隨這兩趨勢(shì)；比如歐司朗光電半導(dǎo)體超白OSLONSSLLED,封裝尺寸僅3x3mm,發(fā)光效率領(lǐng)先業(yè)界，效率值一般可達(dá)100lm/W.此外，它在高電流下也能產(chǎn)生高功效，加上簡(jiǎn)化的散熱管理、高可靠性和80度的光束角，因此能適合各種高效率應(yīng)用，包括聚光燈、臺(tái)燈和天花板泛光燈等。此外，也專為路燈而研發(fā)了GoldenDRAGONOvalPlusLED,這LED不需要光學(xué)器件輔助，因備有整合鏡片，以橢圓形輻射模式發(fā)出定向的光線，故最適合路燈照明使用。同時(shí)，這款LED能產(chǎn)生特別的橢圓形光束（垂直80°、水平120°，并且整合耐用的硅膠透鏡，能滿足節(jié)能型路燈在照明和最少光害方面的特殊需求，讓燈光準(zhǔn)確投射在需要照明的區(qū)域，沒(méi)有向上的雜散光。

　　供電結(jié)構(gòu)將是隨固態(tài)照明 而來(lái)的另一波革命

　　現(xiàn)在常用的熒光燈的架構(gòu)，需功過(guò)繼電器提供瞬間高壓藉此點(diǎn)亮燈管，以安全性而言有觸電的危險(xiǎn)，然而LED不須瞬間高電流即可啟動(dòng)，然目前固態(tài)照明市場(chǎng)趨勢(shì)仍是以取代照明為主，除了ACtoDC的挑戰(zhàn)外，為了兼用現(xiàn)有熒光燈架構(gòu)，反而需在電路上過(guò)濾繼電器的瞬間高壓，也表示替代市場(chǎng)只是一個(gè)先期的過(guò)度市場(chǎng)，非長(zhǎng)遠(yuǎn)趨勢(shì)；另外，從ACtoDC的效率仍小于DC降幅，表示未來(lái)還需自照明系統(tǒng)進(jìn)行改革，才能符合固態(tài)照明原本的架構(gòu)。而另一方面，固態(tài)照明另一個(gè)市場(chǎng)則是在嵌燈，包括車輛等運(yùn)輸工具等內(nèi)部照明，由于內(nèi)部發(fā)電直接為DC,如香港電車即是采用固態(tài)照明系統(tǒng)，可使系統(tǒng)電力負(fù)擔(dān)大幅降低，并且需要的電流穩(wěn)定，更能以低壓驅(qū)動(dòng)，相較過(guò)去采用熒光燈有更佳的壽命。

　　但專家指出，目前固態(tài)照明設(shè)備的廠商還未以數(shù)字的概念生產(chǎn)產(chǎn)品，如供電模塊等，仍采傳統(tǒng)的ACtoDC電源轉(zhuǎn)換模塊，雖然具有恒流高效率的優(yōu)勢(shì)，但結(jié)構(gòu)將各LED采用單路串聯(lián)，只要其中一路故障，整個(gè)模塊會(huì)隨之滅燈，另一個(gè)缺點(diǎn)就是體積難以縮小；電供的數(shù)字化與智慧化將是固態(tài)照明中另一項(xiàng)門坎，尤其以公眾照明系統(tǒng)，相對(duì)于現(xiàn)行的照明設(shè)備，多數(shù)需要透過(guò)人工回報(bào)才能掌握，然數(shù)字化的電源供應(yīng)器，可結(jié)合除錯(cuò)系統(tǒng)進(jìn)行錯(cuò)誤回報(bào)，實(shí)時(shí)通知遠(yuǎn)程街燈包括熄滅或是過(guò)熱等異常；如國(guó)外的LED號(hào)志燈即強(qiáng)制要求需裝設(shè)除錯(cuò)，即是便于維護(hù)，尤其在公共設(shè)施，除錯(cuò)的功能將會(huì)成為各政府重視的設(shè)計(jì)。

　　光學(xué)設(shè)計(jì)也是影響發(fā)光效率的重點(diǎn)

　　現(xiàn)今LED照明模塊設(shè)計(jì)的多著重在：電路、散熱、光學(xué)。LED相比傳統(tǒng)光源還是不夠亮，所以會(huì)設(shè)計(jì)多個(gè)LED來(lái)符合規(guī)范，電路設(shè)計(jì)就必須要考慮到；LED的芯片發(fā)光會(huì)產(chǎn)生熱，大面積的LED若沒(méi)有適時(shí)的把熱散開(kāi)會(huì)縮短壽命，所以散射設(shè)計(jì)也需要考慮。由于LED與一般燈泡最大的"光學(xué)"差異在于LED的光具有指向性，所以選擇適當(dāng)發(fā)光角度的LED可以大大幫助設(shè)計(jì)；其次LED屬于冷光，發(fā)熱問(wèn)題對(duì)光學(xué)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)沒(méi)有傳統(tǒng)燈泡嚴(yán)重，所以光學(xué)部分的體積可以縮小，甚至可選用怕熱的塑料組件。這并不是說(shuō)熱的問(wèn)題解決了，而是"熱"的問(wèn)題可以與"光"分開(kāi)，這也是為什么整個(gè)照明模塊也需要重新設(shè)計(jì)的原因。傳統(tǒng)燈泡由于會(huì)產(chǎn)生紅外光譜，所以在產(chǎn)生光的同時(shí)也產(chǎn)生了熱，為了解決同時(shí)光熱問(wèn)題，光學(xué)設(shè)計(jì)不是用金屬（可導(dǎo)熱）做成的反射片，就是用玻璃（不怕熱）來(lái)設(shè)計(jì)透鏡。LED的熱問(wèn)題是從芯片產(chǎn)生的，所以散熱的機(jī)制是在LED上而不是在光學(xué)組件上，所以材料的選用也更有彈性。材料的彈性變大，加上開(kāi)發(fā)時(shí)程的縮短與LED種類更多元后，光學(xué)設(shè)計(jì)就變成了傳統(tǒng)照明產(chǎn)業(yè)的困擾了。

　　不同于背光模塊，背光模塊的光學(xué)設(shè)計(jì)考慮主要是使用導(dǎo)光板將點(diǎn)光源借助破壞全反射來(lái)達(dá)成高均勻度的面光源；照明的運(yùn)用，可以利用光線的會(huì)聚、發(fā)散、反射以及全反射等方式，將點(diǎn)光源擴(kuò)展成線光源及各種不同的配光曲線應(yīng)用。

　　固態(tài)照明安全性與產(chǎn)品壽命備受考驗(yàn)

　　一些認(rèn)證方面的業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，對(duì)于LED照明設(shè)備，相比傳統(tǒng)燈具，其兩者安全上的差異主要可從兩個(gè)方面來(lái)看，一是溫度、一是電壓。溫度：傳統(tǒng)燈具和LED燈具因發(fā)熱點(diǎn)不同，其所衍生的安全考慮也不相同。以從最早被普遍使用的白熾燈與鹵素?zé)魹槔齺?lái)說(shuō)，其大部分的電能是均以熱的形式散發(fā)出去，故在使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生高熱，因而對(duì)人體使用上有燙傷的顧慮，而對(duì)周遭的可燃物則有引起火災(zāi)的危險(xiǎn)，因此，此類傳統(tǒng)燈具在安規(guī)審核上會(huì)特別著重在量測(cè)燈具使用期間所產(chǎn)生的表面溫度。舉例來(lái)說(shuō)，UL針對(duì)其高熱的特性，除衡量正常使用的溫度外，也會(huì)仿真進(jìn)行燈具在異常使用的情形，例如燈具貼近桌面或一片模擬的木質(zhì)墻面，觀察7小時(shí)看看是否會(huì)因燈具過(guò)熱而造成周遭可燃物起火燃燒的危險(xiǎn)。

　　相比傳統(tǒng)燈具，LED燈具因?yàn)椴牧细Y(jié)構(gòu)的關(guān)系，不像白熾燈與鹵素?zé)魰?huì)在發(fā)光處產(chǎn)生高熱，所以上述用在白熾燈與鹵素?zé)羯系漠惓y(cè)試就不適用于LED燈具，但LED燈具仍需要注意燈具其產(chǎn)生的表面溫度，只不過(guò)LED燈具所產(chǎn)生出來(lái)的熱會(huì)聚積在背面，為了要達(dá)到良好的散熱性，除了使用散熱片、散熱膏或?qū)峁苤猓_(kāi)散熱孔也是常見(jiàn)的做法之一。針對(duì)此，就UL會(huì)透過(guò)溫升測(cè)試去審核所有燈具產(chǎn)品的安全性。電壓：有別于一般的白熾燈與鹵素?zé)舻母邏狠斎耄^易產(chǎn)生觸電的危險(xiǎn)，而多數(shù)LED燈具是以低壓直流驅(qū)動(dòng)，若在使用上需搭配安全低電壓的電源供應(yīng)器來(lái)供電，如美規(guī)安全電路（Class2Circuit），則可降低使用者觸電的傷害。

　　完整的測(cè)試方式 將帶來(lái)更完善的產(chǎn)品

　　目前市面上LED燈具與燈泡產(chǎn)品的安全驗(yàn)證，UL除了考慮一般燈具與燈泡類產(chǎn)品的測(cè)試評(píng)估，如機(jī)械性測(cè)試，電氣性測(cè)試，溫升測(cè)試之外，另外針對(duì)LED光源部分會(huì)額外再去考慮相匹配的電源供應(yīng)器及LED模塊的異常使用測(cè)試，相關(guān)測(cè)試項(xiàng)目及其安全考慮概簡(jiǎn)略說(shuō)明如下：

　　一、機(jī)械性測(cè)試（MechanicalTests）：一般主要是為了考慮產(chǎn)品在使用時(shí)，結(jié)構(gòu)受到外在一定程度的破壞時(shí)，對(duì)人身安全的影響有哪些，是否會(huì)傷害到人體。主要的測(cè)試項(xiàng)目包含以下幾項(xiàng)：1、針對(duì)塑料外殼的烤箱測(cè)試（MoldStress-ReliefDistortionTest）：評(píng)估塑料在高溫時(shí)，是否會(huì)產(chǎn)生變形。2、摔落測(cè)試（DropImpactTest）or 或撞擊測(cè)試（BallImpactTest）：評(píng)估塑料在一定的外力碰撞下是否會(huì)被破壞，進(jìn)而造成帶電體外露的危險(xiǎn)。3、電線的拉力測(cè)試（StrainReliefTest）：模擬燈具外部的電源線，確保在受到外力的狀態(tài)下，該拉力不會(huì)傳導(dǎo)且影響到燈具，造成內(nèi)用線或接點(diǎn)松脫。

　　二、電氣性測(cè)試（ElectricalTests）：考慮產(chǎn)品在使用時(shí)，會(huì)不會(huì)因負(fù)載過(guò)大的高電壓或是高電流造成漏電而傷害到人體，一般的測(cè)試項(xiàng)目包含以下幾項(xiàng)：1、耐壓測(cè)試（DielectricVoltage-WithstandTest）：評(píng)估負(fù)載過(guò)大時(shí)，燈具的絕緣強(qiáng)度是否足夠；另外在燈泡方面需進(jìn)行空電路板耐壓測(cè)試（BarePWBDielectricVoltage-WithstandTest）：評(píng)估PWB的走線，若因間距太小而無(wú)法符合標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，采用此測(cè)試來(lái)判定該不足的間距是否會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)。2、泄漏電流測(cè)試（Leakage-CurrentTest）：評(píng)估燈泡是否會(huì)有漏電危險(xiǎn)，造成使用者不經(jīng)意觸碰下而產(chǎn)生電擊。3、組件破壞測(cè)試（UnreliableComponentAbnormalTest）：仿真單一電子組件被破壞時(shí)，觀察是否因電子組件的破壞而引發(fā)爆炸或起火的危險(xiǎn)。

　　三、燈具與燈泡的溫升測(cè)試（NormalTemperatureTest）：則是考慮在正常操作狀況時(shí)，會(huì)不會(huì)有過(guò)熱的現(xiàn)象，而造成人體被燙傷或使建筑物發(fā)生起火的危險(xiǎn)，其中燈泡的溫升測(cè)試，則是將燈泡安裝于崁箱中模擬最嚴(yán)酷的使用情況。因LED有別于一般傳統(tǒng)光源的特性，LED燈具所使用的電源供應(yīng)器及LED模塊的評(píng)估就需要慎重考慮；驗(yàn)證過(guò)的電源供應(yīng)器及LED的模塊應(yīng)用到燈具中，會(huì)先確認(rèn)是否為美規(guī)安全電路（Class2Circuit）。除了考慮上列燈具的測(cè)試以外，針對(duì)LED光源的燈具，還必須額外評(píng)估以下測(cè)試：50W輸出功率量測(cè)測(cè)試（50WPowerMeasurementTest）：電源供應(yīng)器實(shí)際輸出到LED模塊的部分是否為低于50W的輸出功率。組件破壞測(cè)試（UnreliableComponentAbnormalTest）：仿真單一電子組件被破壞時(shí)，觀察是否因電子組件的破壞而引發(fā)爆炸或起火的危險(xiǎn)由于各式LED產(chǎn)品的用途及所使用的環(huán)境不同，實(shí)際的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)與測(cè)試項(xiàng)目，仍然需依產(chǎn)品實(shí)際用途及使用環(huán)境來(lái)決定。

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