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這幾年來，在環保議題不斷升溫下，各種標榜提升節能要求的規范標準或是組織，持續發布更新的節能標準，而同時間市售的終端商品，在產品體積持續壓低、功耗也持續減少的發展趨勢，已經成為目前商品化的重要標竿，而提高能源使用效率不但是消費者選擇產品的重點，也是政府、驗證單位、零組件公司、產品制造商的關心重點... 觀察一般使用者的用電應用狀況，根據統計，全球有19%的電能耗用于照明應用中，若能在日常照明應用導入有效的節能手段，對于全球的能源消耗則能產生顯著的成效，因此，各國政府為了打造更環保的國家形象，也積極透過政策、法規與產業輔導朝照明節能化應用方向發展。 一般照明應用的光源差異 影響能源消耗甚鉅 從實際的照明應用觀察，其實通用的照明應用影響層面相當廣，舉凡道路標示、路燈、環境造景燈光、建筑照明、功能性的照明燈具、住宅照明、信號燈、指示燈、零售賣場的燈具，都有不同的應用現況。 例如，需要高效能、高亮度的路燈大多采 高強度氣體放電燈(High-intensity discharge；HID)、鹵素燈達到高亮度、高照度的要求，一般賣場的長時間照明燈具，多半選用螢光燈管(Compact Fluorescent Lamp；CFL)燈具，而住宅多使用白熾燈、螢光燈(CFL)或省電燈泡，其中以白熾燈的耗能最高，因為運行時大量能源變成無用的熱散逸，對于燈具的壽命也會因此顯得相較其它燈具更短一些。 從具體應用來看，通用照明市場涵蓋的領域非常廣泛，包括建筑物照明、標志、景觀照明、零售、信號燈、街道照明和住宅照明等。在通用照明市場，目前常用的光源包括白熾燈、緊湊型熒光燈(CFL)、線性熒光燈、高強度氣體放電燈(HID)以及新穎的高亮度發光二極管(High-Brightness LED；HB LED)等。 要討論節能的差異，就要針對現有的燈具定出一套有系統、科學化的評估的方法，至于衡量照明的重要衡量指標即為輸入功率比與流明。以效能來衡量，多采行每瓦流明數進行基準作為(能源效率 efficacy)評估，例如每瓦流明(lm/W)來比較燈具的差異。 檢視不同的照明方案，會發現白熾燈的能源效率對差，以60W白熾燈為例，白熾燈的能源校率相對較低，比較CFL螢光燈的能耗表現即相對弱勢許多，因為60W白熾燈的能源效率約為10lm/W，相較CFL螢光燈具的能源效率就可以達到50lm/W。相對的，若今對比的對象是HID來說，若一支100W HID可具有80lm/W，相當于產生8,000流明的亮度。 此外，除了燈具自身的發光效能差異外，燈具本身的發光物理特性也會影響其實際應用的使用效率。例如，CFL、HID和白熾燈都是全向式的照射方式，即不會使用到光亮的燈具背部，此處的照射作用則完全沒有效益，因為需要光照的區塊可能僅有燈具前方有限的區域，照射在燈具背面的燈光等于是白費，但在燈具設計中也可采取盡可能高反射的光滑或反光表面，將燈光透過折射有效集中于燈具前方，但透過折射仍會有燈具老化或是灰塵造成折射效率降低的問題，使燈光的投射路徑產生大量的光能耗損。 LED新興光源 效能與實用性持續提升 以往LED大量用于電子商品為指示性用途的，為一種新興的光源技術，以白光LED為例，其制作方式透過高效能的藍光LED鍍磷去產生近似白光的效果，目前白光LED在能源效率已有長足的進步，目前研發效能在色溫表現4500～6000k下，已能達到超過136lm/W的高效能表現。 LED的特質在于，他可以成為一個電子的零組件、器件，不需要如同氣體放電式的燈具、螢光燈具必須要有個玻璃容器內置高壓氣體的容器，體積相對小許多，也不需要特殊燈具搭配使用，原器件本身就有金屬接點，可焊接安裝在任意表面上，使用彈性相對較高。 對于一般生活照明應用而言，LED的眾多特性更使他具備極佳的應用效果，這些原器件可以達到極小的體積，發光方向可透過封裝手段與填料方法，讓光源可以集中單點或是單向放射，或朝固定范圍投射，控制光向的精確度較傳統光源更容易掌握，也不需仰賴燈具與反光部件去達成效果。 LED屬于固態的原器件，在于物理的硬度、強度較高，不會有傳統光源因為玻璃制品的關系，會有怕摔、不耐撞擊的問題，而透過在裝填料的參雜螢光粉或是其它素材，亦可制成可產生不同特性光源，最重要的是整體原器件不含汞，加上具超過50,000 小時壽命周期，相較壽命僅1,000小時的白熾燈LED相對要長命許多。 LED生活照明的驅動設計挑戰 由于LED在原器件的物理特性差異，制作光源系統的觀念則與傳統設計大不相同，需要有更多方面的技術與專業輔助。 1.電源轉換：LED原器件若非特殊制作方式，一般都是直流驅動元件，而一般生活電力來源為交流AC電力，交流的墻式插座就必須針對應用轉為直流，或在LED選用AC型LED元件，有效將AC大電力轉換為LED需要的低壓直流電力來源。 2.驅動與控制電路：LED驅動需要電子電路輔助，已達到高效率的目的，而一般白熾燈的調光設計，若要在LED新興光源實現，就必須透過直流供電控制進行調整，電子電路復雜度會相對于傳統光源更形復雜。 3.散熱處理：LED原器件為點狀光源，發光溫度會集中在單點，而除了原器件本身的元件針對散熱強化設計，達到自體散熱，但熱源仍會有過度集中在燈具點狀位置的問題，此即考驗結點溫度控制的處理能力，這就必須搭配主/被動散熱設計達到延長燈具工作壽命的目的。 4.光學器件：由于LED光源屬于緊湊且高效率的點狀光源，雖然具備寬廣的色彩輸出調控效果，能源效率表現也極佳，但畢竟生活用照明光源的要求需要均勻穩定的持續型光型照明，LED過度集中的點光源即必須透過光學器件或是透鏡、導光素材產生近似傳統燈具的光型表現。 來源：LED屏顯網 |
