当照明遇见LED

■ 撰文者：鑫源盛科技股份有限公司(TTiC)

1879年爱迪生发明了白炽灯，改变了人类的历史，此后卤素灯、荧光灯、省电灯泡、复金属灯、高压钠灯陆续的出现，改写了人类的照明历史，让人一度以为照明的演进已达到了颠峰，直到LED的发现，才让人们意识到照明还能有更长远的发展。

1962年美国通用电器开发出全球第一颗红光LED，但其发光效率低落仅有0.1 Lm/W；70年代，绿色、黄色及橙色LED陆续的出现，光效也提升到1 Lm/W；80年代，新材料GaAlAs的开发，使红光LED的光效达到10 Lm/W；直到1993年，日亚化的投入促成了蓝光LED的出现，这代表了自然界红、黄、蓝三原色的到齐。原先单色LED光源仅能做为显示灯之用，如今随着光效的提升及蓝光LED的出现，LED迈入了全彩的时代，也顺利跨入交通号志灯、大面积显示屏等应用领域。

LED广泛被应用

LED的主要用途如下：
1. 广告看版：招牌广告牌、计分广告牌、信息显示广告牌。
2. 交通号志：红绿灯号志。
3. 商用照明：装饰用照明灯。
4. 普通照明：桌灯、台灯、手电筒。
5. 安全照明：紧急照明灯、矿灯、防爆灯。
6. 特殊照明：军用照明、医疗用手术灯、植物生长灯。
7. 其他：车灯、中小尺寸背光源。

在非照明应用领域中，最广为人知的LED产品，非「会走动的小绿人号志灯」莫属，其首度于1998年试装于台北市的路口，随后LED号志灯陆续换装于全台，民众开始近距离的体验到LED产品的魅力。相较于单色LED光源，白光LED才是一般照明中最需要的光源，混合R、G、B三原色LED光源是得到白光的一种做法，但其电子回路的设计繁杂，因此当日亚化于1996年推出单颗LED白光芯片后，白光LED才开始广泛的融入各类型的照明应用中。

LED的发光原理是利用正负两极半导体材料的不同特性，将输入的电能转化成光的型式释出，因此LED算是一款电子零组件，如同手机、计算机等电子产品，会于使用过程中产生温升现象，LED也面临相同的问题。在灯具设计中，LED以高密度的安装方式组成发光面，容易成为局部的热源，如果忽视散热问题，将导致LED因高温而提早毁损失效。

此外，LED的组装结构是将具有引线的半导体材料置于平台上，四周再以环氧树脂密封达到保护内部蕊线的功用，故LED具有极佳的抗震性，可承受高强度的机械冲击不易破碎，故取代传统防爆灯是极具潜能的。石化产业的作业场所面临着易燃、易爆的危险，传统防爆灯多为低电压水银灯及增安型的防爆日光灯，其防爆等级低是安全上的最大隐忧，又石化产业之作业场所多为户外的管线设备，部分区域甚至为数米到数百米的高度，因此良好的防水性、耐腐蚀性、耐用寿命长都是防爆灯的基本要求。LED只需利用低电压启动，供电电压多为6V~24V之间，其耐震性、不易破碎及寿命长等特性，都使LED适合做为防爆灯之光源。

LED成为智能路灯的光源首选

LED的低电压启动特性，适用于取代公共场所中的各种高电压光源，特别是无人看管的公共区域，而路灯是公共场所中提供照明的最主要设备，传统路灯多使用水银灯或高压钠灯，其光线为散射性光源，光线是朝四面八方散布开来，而部分余光投向天空造成光害，真正向下投射于路面的明亮度不足。另外，传统光源的显色度不高，容易造成物体颜色的失真，用路人不易辨识路面上所存在的物体，才是最大的隐忧。相较之下，LED具有发光指向性，将LED光源设计成路灯，光线将完全用于打亮路面，降低光线随意散射所造成的能源浪费；选用高显色度的LED光源，用路人易于辨识物体的轮廓，也间接降低交通事故的发生机率。

路灯曾被视为社会进步的象征，曾几何时这种观念已不再被接受，随着欧美各国高昂的电价，许多政府单位都思考着如何兼顾用路安全及节省电费双方面进行考虑，因此感应式路灯因应而生，其原理是利用路灯上所搭载的红外线传感器侦测人车的温度，在感测到用路人接近后，路灯自动调整光亮的输出达到100%，一旦用路人远离后，路灯自动调降亮度到30%~50%，同时兼顾安全及省电的两大诉求。传统水银灯不具有调光功能，而高压钠灯虽可调光但无法实时调整光源输出量，因此不适合用于智能路灯的开发，相反的LED可迅速点亮的特性，使LED成为智能路灯的光源首选。

LED光源具有种种的先天优势，但并非所有LED路灯都是优良产品，本身具有点光源特性的LED并不适于肉眼直视，其高辉度只会让人感到刺眼，另外前述已提到LED为电子零件，电子零件易因高温而失效的特性也同样出现在LED身上，故LED路灯须着重光学及散热设计。利用灯壳进行自然散热，是最直接的散热方式，也成功的应用于小瓦数路灯产品，今天许多厂商已积极开发出热回路管、真空均温板等技术，以便将热快速导向灯壳进行散热，但灯壳的表面积是有限的，不能为了提升散热能力而无限制的加大灯具尺寸以获得足够的散热表面，故有限的灯壳表面积已决定了散热总量是具有上限的，也决定了自然散热具有发展上的技术瓶颈。高瓦数LED路灯产品，甚至是投射灯及天井灯，单纯使用自然散热技术将使LED灯具面临光衰、灯具寿命缩短等问题，故目前已有许多厂商如：鑫源盛科技、Philips、Nuventix都在LED照明产品中使用主动式散热设计，一方面加强产品的耐用性，一方面也提供消费者最优质的另一种选择。

白炽灯的发明开启了照明史的首页，荧光灯的出现带动了整个照明产业的向上提升，如今当照明遇到LED，我们看见了它的潜力，也同时看见了它的缺陷，技术上的不足终有一天会被克服，LED照明产品终将普及于世界，融入你我的生活当中。