名人讲堂-佰鸿副总陈炎成 LED进军室内照明蓄势待发 开创产业新世代 大厂竞相投入 LED产业急速扩张 小池塘变身汪洋大海
近年来LED产业应用快速扩张,2008年LED 笔记型计算机(NB)已顺利进入市场,未来3年内将全面攻占NB背光应用,车用LED也形成潮流,尽管要进入头灯仍有困难,2008年起高阶车种率先采用,新市场应用也即将开始,至于路灯也是近年来热门的议题,并确定将是2008年带动LED成长的重要项目。
谈到LED照明应用,由于各国陆续从2012年起淘汰白炽灯泡使用,目前业界对照明领域都感到兴致勃勃,其中国际大厂飞利浦(Philips)在购并及技术研发上最为积极,充分展现其企图心,此外,台湾电子大厂如鸿海、台积电、友达、奇美纷纷跨足加入,使得LED产业越趋竞争,过去的LED产业只是个小池塘,如今小池塘终于连接到大海,而唯有在大海才有足够空间让大家发挥,才有机会让LED照明应用真正落实。
照明标准未明 后势潜力看俏
美国环保署能源之星2007年订立照明界定和标准,将照明分为2个领域,近期目标要求在利基照明应用需达到25 lm/W,长期目标则扩展至所有照明应用,效率需发展至75 lm/W,并针对LED的灯具色温、均旋光性、使用寿命等项目都订出要求,现在LED业界正处于各自闭门发展的状况,在美国标准制定后,将有助于各国仿效跟进。
不过很肯定的,大陆将是未来扮演LED照明的重要推手,过去官方十一五计划订出城市需每年达到节能5%的目标,比起其它国家的作法更为积极。此外,2008年2月国家发改委员会发布的「高效照明产品推广财政补贴资金管理暂时办法」,明订将补贴大宗用户购置高效能照明产品价格的30~50%,其差价可向政府申请,显见大陆官方用优惠达到强力落实政策的作法,并积极诱导节能灯替代传统照明。但可惜的是,目前通过官方核准的13家节能产品厂商中,没有任何1家为LED业者,其原因就是在于LED缺乏完善规范与认证,不过以大陆目前对LED固态照明的政策规画来看,未来LED照明仍是重点发展项目之一。
任何高阶产品要取代传统产品需要长时间和资源投入,液晶电视从2007年起出货量正式超过传统CRT电视,过去业界曾预测液晶电视成为产业霸主的时间需长达12年,最后却花了16年左右才达成,对LED照明进程可说是一项足可参考的前例。
发光效率日新月异 照明挑战仍待解决
LED发光效率发展近来产生重大革命,从美国能源局(DOE)的预测时程来看,高功率发展速度已经超过预估,目前小尺寸晶粒的LED在实验室可达160 lm/W,大功率达130 lm/W,量产也在100 lm/W水平,但即使去除即将淘汰的白炽灯,跟现有照明应用相比,荧光灯管号称有100 lm/W以上,高压钠灯也达150lm/W,因此传统照明厂常以发光效率的数字来吓人,认为LED的效率表现不见得有优势,不过单纯以数字来比较并不客观,因为不同光源有其特性与应用需求。
举例来说,400瓦金属卤化灯在点亮经过8,000小时之后,光衰达40%,相较于目前LED路灯设计的使用寿命为2,5万小时,产品使用寿命较长,因此不应一昧只比较传统照明与LED在刚点亮时的发光效率,而应该以使用1年后的产品效率来比,由于LED光衰表现较好,从长期使用来比较具有优势。
不过LED进入室内照明仍有许多技术上的挑战,例如当白光LED使用环境的电流增加时,其效率将会减低,若要得到高表现的发光效率,解决方法之一是必须改用需要小电流,另一解决方法则是要静待上游晶粒厂的研发进度,此外,LED怕高温,使用寿命受到热度而缩减,当晶粒接口温度每增加10度时,其使用寿命将减少30~50%,因此散热技术也有待提升。
至于在LED照明的设计,未来必须考虑到炫光问题,由于LED的点光源特性,从小视角发光的设计将可能导致人类视觉伤害,另一项受到讨论的议题则是演色性问题,事实上目前传统照明的演色性并不高,LED透过荧光粉辅助可达到很高的演色性数值,但却必须忍受发光效率降低的代价,不过演色性标准仍在争议中,因为从人眼来看,未必能辨别出不同的演色性数值,因此要视其应用产品的需求而定。
业界最关心的还是LED照明的成本问题,但其实不用担心与传统价格差太远,日前美国大厂Cree宣布,2008年计划将降低LED流明成本,达到每一流明的成本降至0.1美元的目标,对一向以价格优势取胜的台厂来说也不会成问题,根据DOE估算的时程,随着LED效率在2012年从目前75 lm/W提升至150 lm/W,电流供应量增加2倍,LED成本价格降低2.5倍,LED照明成本与传统照明的价差将十分接近。
环保趋势推波助澜 台厂成本优势不容小觑
回顾历史,白炽灯泡从1879年由爱迪生发明,100年后才由飞利浦生产省电灯泡商品化,如今LED是否历经如此漫长的等待,令不少业界担心,目前LED要站稳市场已有利基,包括白炽灯禁用的政策,各国对日光灯伤害提出减量目标,最重要的是,在能源趋势下,使用者对于成本的概念开始转变,电费节省与免去维修成本的优势,将可使LED照明产品更容易被市场接受。
LED应用要进入室内照明,产品价格是重要关键,目前台湾LED业者要跨入LED照明具有优势的,不仅产值位居世界第2,在成本及价格更具有竞争力,LED照明应用冲刺速度快,但产品数据数据不全、质量不一,造成照明界开始对LED信任度降低,这对LED厂商来说将是一大警讯,由于缺乏照明标准和专利,LED若要走入室内照明,光靠LED业者是不够的,必须加入传统照明业合作。(陈炎成口述,韩青秀整理)
陈炎成,现任佰鸿工业研究发展处副总经理,美国西北大学材料工程博士、工研院服务达10年、LED产业12年经验。
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