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LED环保光源生活化应用与路灯设计技术关键

2010-10-08 13:39
kumsing
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  LED具备发光效率高、低耗能优势,在LED相关技术持续发展、成熟的趋势下,LED光源已经渐渐具备取代主要生活照明光源的潜力,加上全球化环保浪潮,即便LED光源于居家应用市场尚未成形,反而是各地政府大笔投资导入LED路灯建设,成为LED光源现阶段的热门应用,形成LED产业巨幅成长与技术提升的重要关键。

  全球积极节能、减碳的作为中,导入LED路灯已经成为政府执行节能政策的指标性投资,而各类型的LED路灯设计产品,不管是开发技术或是实际装设案例,或是配合政策的规划性LED示范道路工程案,都为LED产业注入新的技术成长动力,同时各种场合与户外应用的LED灯具设计,也面临产品实用化设计的重要考验。

  

  AC LED能源转换效率成为节能与否关键

  

  AC LED在应用方面具备多项优势。

  LED特性显著优于白炽灯、高压纳灯

  在传统路灯应用案例中,为达到高亮度要求,多数应用设计以采取高压纳灯、卤素灯等灯泡与灯具为主,但高压纳灯与卤素灯有许多先天限制,例如,灯泡本身制程可能会衍生许多环保疑虑,而灯具本身的发光原理即具备高耗能、高热等问题,而这类传统发光源多数为大量公共建设、居家照明光源,因此形成大量能源因为照明用途而浪费,而大量使用这类灯具或产制这类灯泡,在应用、生产与废弃物处理各个层面,仍会产生许多环保问题。

  相对的,原本多用于指示型光源的LED产品,近年在磊晶、封装、散热设计、驱动技术持续发展,目前已成为可与传统光源一较长短的新兴未来光源技术!而LED为全新型态的发光源,若与传统白炽灯进行比较,则有相当多明显的应用优势。

  ●LED光源具备环保优势

  正因为LED发光元件本身即为全固态发光元件,因此元件本身具耐冲击、不易碎优势,而LED废弃物亦可资源回收,至于LED生产过程亦不需使用具污染疑虑氮化物、二氧化硫等有害气体,可改善温室气体在生产或使用中产生,改善我们的居住生活环境。

  ●LED光源耗电量极低

  LED单个发光元件的消耗功率仅0.03~0.06W,而LED为采DC直流方式驱动,单元件的驱动电压多为1.5~3.5V之间,其驱动电流可在15~20mA,基本上在驱动的同时即可瞬间点亮元件。LED元件发光致能速度反映极快,同时可于高频点灭间进行运作,如果以单颗白炽灯的耗能观察,一个LED元件在发光时的耗能仅白炽灯泡的万分之一,若比较40W的萤光灯管能耗,若LED要发出与40W萤光灯管的亮度,采取LED模块取代仅需使用不到10W的能耗,就能发出相同的亮度。

  ●LED发光效率高

  若以发光效率进行不同光源特性比较,一般白炽灯、卤素灯的发光效率为每瓦可发出12~24流明、萤光灯为每瓦60~70流明、高压钠灯则为每瓦100~140流明,而多数发光过程产生的废热成为消耗能源的去处,而为了散热或是因热影响温室效应产生,都是使用传统光源的不良影响。观察LED的发光效率会发现,依不同设计方式,目前每瓦可以产生50~200流明的发光效能。

  ●LED光源为较安全的光源

  LED光源具备灯具之发热量较低,光源亦无热辐射性,灯具本身可触摸,同时LED为点光源,可以搭配PCB板或软板设计让灯具可发展为任意造型,设计者可以精确控制光形设计或发光角度,利用不同元件可以精确调配所需的光色,同时LED元件可不含汞、钠等可能危害健康的不良物质。

  ●LED光源具寿命长效益

  观察常用传统光源会发现,如白炽灯、萤光灯、卤素灯,由于采用电子光场以辐射方式进行发光,而这类灯具会发生灯丝易烧熔、灯具内产生热沉积、元件长时间使用呈现光衰减等限制,若改用LED则有相当多的优势,例如灯体本身的体积可以相对较小、重量轻,以环氧树脂进行封装还可具备高冲击、耐震动的使用要求,元件的平均寿命可达10万小时,多数LED灯具在设计方面可达到保用寿命达5年以上,降低建筑或生活照明灯具的维护成本。

  而目前用量较多的属「白光」产品为多,以市售白光LED作法相当多元,大致能汇整三种制作方式,例如,可利用三原色生产高亮度的白光LED产品,例如将蓝、绿、红三色高亮度LED进行0.38/2/1比例调配混光,即可产生几近完美的白光效果。另一种作法是利用高亮度的蓝光LED为基础,例如采InGen制作的方式,搭配不同的萤光粉配方进行透明塑料封装,如此一来蓝光搭配不同萤光粉设计,即解决白光的发光需求。至于「节能」,即是促使用户大量采行LED发光源的关键原因,而这也是大量路灯采行LED发光源设计的重点效益。

  

  LED取代传统光源必须突破的技术限制

  LED由于发光原理异于传统光源,因此具备低能耗、省电、寿命长与耐用等优点,但在各方强调「节能」的应用前提下,LED用于取代传统光源成为相关业者看好的光源技术,然而,LED为点状光源,发光过程所产生的热源多数集中在单点,加上随元件功率(发光效率)增加、LED元件产生热处理设计,自然成为技术发展的关键限制,而热处理没做好也将导致发光效率低落或提早使元件出现光衰问题。

 

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