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LED照明應用與技術前瞻研討會會後報導
CTIMES科技論壇

【作者: 王岫晨】   2015年07月07日 星期二

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根據LEDinside預估,2015年全球照明市場規模將達821億美元,其中,LED照明市場將達到257億美元規模,LED照明的市場滲透率也將達 到31%。以區域市場來看,歐洲仍是最大的LED照明市場,即使仍處於高價,且政府並未實施大規模補貼政策,歐洲的商用照明與戶外建築照明需求仍持續增加。至於第二大市場在中國,由於中國是LED照明產品主要製造基地,配合成本優勢與完整供應鏈,使得LED照明產業能夠快速發展。



圖一 :  LED照明應用與技術前瞻研討會課程實況
圖一 :  LED照明應用與技術前瞻研討會課程實況

另外,由於LED照明逐漸走入價格競爭,廠商開始尋求新的藍海,而LED車用照明的毛利率相對優於其他傳統應用,也正吸引許多台灣LED廠商開始佈局車用LED照明領域。為了能協助LED照明相關廠商,進一步掌握LED解決方案與產業的發展趨勢,CTIMES論壇也特地舉辦了這場『LED照明應用與技術前瞻研討會』,邀請業界先進與關鍵廠商,探討相關議題的商機與前景。


LED照明市場分析與應用趨勢

工研院電子與光電研究所經理周佩廷

台灣LED產業,多以中小企業為主,企業形態明顯不同於其他國家,故使得台灣廠商的分工相對較為細膩,廠商分別專注於中上游的磊晶、晶粒,或是下游的封裝模組廠商,如晶電主要以生產晶粒為主,億光則是以下游封裝為主,僅少數廠商具有上下游垂直整合,如隆達。至於日本、美國、韓國及歐洲則多數以上下游垂直整合的大型企業為主。


工研院電子與光電研究所經理周佩廷指出,目前工研院正積極發展LED人因智慧照明系統,讓照明可依人體心理/生理或被照物等需求自動調控色溫、亮度等相關因子,以塑造最舒適之照明環境。因此,此系統藉由感測與控制之量測資訊,可挑選最佳視覺之照明或最適合人體生理之照明,同時亦可搭配遠端遙控系統以進行相關之監控及控制。



圖二 :  工研院電子與光電研究所經理周佩廷
圖二 :  工研院電子與光電研究所經理周佩廷

隨日光調控人工光之智慧控制系統,可依據日光動態變化範圍,設計燈具調控群組,以較少控制群組達到均勻光環境調控,可減少控制系統建置成本,也因隨日光強度調控人工光而達到約節能50%功效。


除此之外,室內光環境如果並存日光與人工光,不當日光會造成均勻度不佳、高眩光,容易產生視覺疲勞,利用LED人工光容易調控明暗優勢,可依照日光動態變化而主動調控不同光強度人工光照明,以便控制照度與均勻度之穩定性,且透過此人工光適當調控機制,約可達到23%節能效果。


周佩廷認為,如果智慧照明只是提升人們的生活便利性,恐怕只是智慧照明的第一步而已,考量到人因工程的前提下,所謂的「情境照明」在往後的照明環境設計中,絕對是首要考量的課題。


LED設計安全考量

Littelfuse資深技術行銷工程師游恭豪

Littelfuse是電路保護的全球領導廠商,不僅提供多種品牌的產品,並且擁有多種技術,例如保險絲、PTC、GDT、變阻器,TVS二極體、TVS二極體陣列(SPA)、切換式閘流管、磁簧開關、繼電器和感測器等。Littelfuse的產品由超過85年的技術創新、工業技術、設計和生產專業提供支援,產品在幾乎所有用電產品中均是關鍵元件,包括汽車、電腦、消費性電子產品、手持式裝置、工業設備,以及電信、數據通訊電路等。


Littelfuse資深技術行銷工程師游恭豪指出,Littelfuse在過去八十幾年來,隨著技術演進與透過不斷併購更先進的技術,帶來更新的應用與產品類別,目前主要應用包括電子產品、汽車產品、與電力產品等三大領域。主要應用類別主要還是落在電腦資訊類產品、網通類(終端、手機、局端、基地台等)、以及工業用的產品、汽車火車、與家電類產品。



圖三 :  Littelfuse資深技術行銷工程師游恭豪
圖三 :  Littelfuse資深技術行銷工程師游恭豪

儘管應用範圍廣大,但Littelfuse始終維持公司既定的發展方向,從電路保護開始,包括過壓、過流、過溫等幾個不同面向,陸續走到控制端,目前更跨足到感應器的部分,未來還將陸續補強工業與汽車專用的感應器。事實上,LED室內照明一直是Littelfuse穩扎穩打的市場,但放眼室外照明,更需要有充分的保護,LED戶外照明保護也將是Littelfuse的新發展方向。


游恭豪說,室外路燈電源線,經常會受到雷擊的威脅,因此需要保護元件,來降低廠商的維修成本。對路燈來說,典型的保護方案是斷路器加防雷模組、保險絲以及電源。其中,斷路器提供浪湧保護,保險絲為電源提供短路保護。


針對戶外LED照明保護,Littelfuse推出了LSP系列的防雷模組(SPD),可為客戶節省維護與安規成本,並提高產品的可靠性。相對於獨立元件和低整合模組的解決方案,LSP可以大幅節省安規認證的成本。目前大部分LED廠商的電源都是採用外購,基本上不具備防雷擊的能力,因此需要使用LSP。LSP模組分為串聯型和並聯型兩種,其中串聯型為Littelfuse首創,專門針對戶外LED燈具,可提供20kA的防雷保護能力。


提升輸入電流正弦化實現在高功率校正因子變頻反激式控制IC的探討

ST意法半導體電源市場技術行銷經理蕭復元

近年來,隨著LED的亮度提高,以及成本下降等趨勢,使得固態照明(SSL)市場大幅成長,順勢也帶動了LED動力核心的驅動電源市場不斷茁壯。然而,LED照明電源,除了對輸入總諧波失真(THD)要求越來越嚴格之外,同時也對於高功率因素(PF)的高效率節能需求不斷增加。


ST意法半導體電源市場技術行銷經理蕭復元指出,新一代的LED照明電源設計,讓電源架構的設計變得更複雜,這使得許多控制IC廠商紛紛想針對此一挑戰,開發出新的解決方案,來減少週邊零件,並有效解決LED在不同的輸入與負載等複雜工作狀態下,對效率、PF值與THD值的要求,進一步達到市場對於LED燈高效率與高可靠度的要求。



圖四 :  ST意法半導體電源市場技術行銷經理蕭復元
圖四 :  ST意法半導體電源市場技術行銷經理蕭復元

事實上,固態照明一個重要的發展趨勢,就是要能夠發展更高光密度與更低成本的解決方案。但在此同時,在維持高發光效率的狀況下,輸入電流的功率因素(PF)與總諧波失真(THD)也必須要能同時兼顧到。在許多不同的情況下,既使是在低功率的LED燈上依然是如此。


蕭復元認為,目前市場上現有最常用的固態照明控制方案,對於高功率校正因子的變頻反激式控制,對於實現輸入電流的正弦化尚有一些困難。面對這樣的需求,ST也提出了一套全新的反激式控制技術。這種新式的控制技術,能夠充分滿足市場的未來需求。並且,新制技術也不只能應用在反激式的架構之下,只要是針對任何的電源轉換方程式,都可以套用這一套技術。


蕭復元說,只要符合反激式的架構,或者是升降壓、SEPIC等架構,都可以套用這個控制的精神。目前ST已經擁有這樣的技術、有這樣的模擬、也已經具備相關的實驗資料,更希望能夠進一步,將這些技術推廣到控制器之中,實現更進一步的固態照明實際應用。


LED產品安規設計及檢驗

UL亞太區事業發展經理陳立閔

隨著高功率LED光輸出效率不斷提升,各種應用領域也開始對LED的需求日益提高,只不過,傳統照明光源之技術規範,無法完整套用於現有之LED產品上,故近年來,各國對LED照明技術及量測規範之研究亦不遺餘力,紛紛投入於LED標準之研究。


UL亞太區事業發展經理陳立閔指出,要探討LE照明的驗證標準,就要先從電子電子產品的驗證模式介紹起。驗證單位的分類包括CB(Certify Body)與AB(Accreditation Body)兩大類。而驗證的分類則分別有效力、方式、所有權、形式、範圍等細項。



圖五 :  UL亞太區事業發展經理陳立閔
圖五 :  UL亞太區事業發展經理陳立閔

至於LED照明的北美與歐洲能效要求,則包括產品安全、壽命與可靠度等。UL的標準有針對LED燈元件、號誌燈、檯燈、水下燈、緊急照明、舞台燈、軌道燈、一般燈具、小夜燈、低電壓景觀照明、省電燈泡、路徑只是照明,與低電壓照明系統等細項規範。而ICE標準則是針對了固定式燈具、嵌燈、街燈、可移動式燈具、投射燈、含變壓器鎢絲燈具、LED燈模組等進行規範。


陳立閔說,這些LED燈具,還必須要能符合北美能源效率的Energy Star的標準,包括光通量與光持久性等項目。這些標準缺一不可,否則是無法在北美地區販售的。而目前台灣也在TOSIA、照明工會與工研院的推動下,推出LED的易讀標示,這些包括色溫、演色性、光通量與光效等標示,希望能讓一般消費者,在選購LED燈的時候,能更清楚所需要的LED燈類型,進而購買最正確的產品。


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