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LED照明应用与技术前瞻研讨会会后报导
CTIMES科技论坛

【作者: 王岫晨】2015年07月07日 星期二

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根据LEDinside预估,2015年全球照明市场规模将达821亿美元,其中,LED照明市场将达到257亿美元规模,LED照明的市场渗透率也将达到31%。以区域市场来看,欧洲仍是最大的LED照明市场,即使仍处于高价,且政府并未实施大规模补贴政策,欧洲的商用照明与户外建筑照明需求仍持续增加。至于第二大市场在中国,由于中国是LED照明产品主要制造基地,配合成本优势与完整供应链,使得LED照明产业能够快速发展。



图一:  LED照明应用与技术前瞻研讨会课程实况
图一:  LED照明应用与技术前瞻研讨会课程实况

另外,由于LED照明逐渐走入价格竞争,厂商开始寻求新的蓝海,而LED车用照明的毛利率相对优于其他传统应用,也正吸引许多台湾LED厂商开始布局车用LED照明领域。为了能协助LED照明相关厂商,进一步掌握LED解决方案与产业的发展趋势,CTIMES论坛也特地举办了这场『LED照明应用与技术前瞻研讨会』,邀请业界先进与关键厂商,探讨相关议题的商机与前景。


LED照明市场分析与应用趋势

工研院电子与光电研究所经理周佩廷

台湾LED产业,多以中小企业为主,企业形态明显不同于其他国家,故使得台湾厂商的分工相对较为细腻,厂商分别专注于中上游的磊晶、晶粒,或是下游的封装模组厂商,如晶电主要以生产晶粒为主,亿光则是以下游封装为主,仅少数厂商具有上下游垂直整合,如隆达。至于日本、美国、韩国及欧洲则多数以上下游垂直整合的大型企业为主。


工研院电子与光电研究所经理周佩廷指出,目前工研院正积极发展LED人因智慧照明系统,让照明可依人体心理/生理或被照物等需求自动调控色温、亮度等相关因子,以塑造最舒适之照明环境。因此,此系统藉由感测与控制之量测资讯,可挑选最佳视觉之照明或最适合人体生理之照明,同时亦可搭配远端遥控系统以进行相关之监控及控制。



图二:  工研院电子与光电研究所经理周佩廷
图二:  工研院电子与光电研究所经理周佩廷

随日光调控人工光之智慧控制系统,可依据日光动态变化范围,设计灯具调控群组,以较少控制群组达到均匀光环境调控,可减少控制系统建置成本,也因随日光强度调控人工光而达到约节能50%功效。


除此之外,室内光环境如果并存日光与人工光,不当日光会造成均匀度不佳、高眩光,容易产生视觉疲劳,利用LED人工光容易调控明暗优势,可依照日光动态变化而主动调控不同光强度人工光照明,以便控制照度与均匀度之稳定性,且透过此人工光适当调控机制,约可达到23%节能效果。


周佩廷认为,如果智慧照明只是提升人们的生活便利性,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,所谓的「情境照明」在往后的照明环境设计中,绝对是首要考量的课题。


LED设计安全考量

Littelfuse资深技术行销工程师游恭豪

Littelfuse是电路保护的全球领导厂商,不仅提供多种品牌的产品,并且拥有多种技术,例如保险丝、PTC、GDT、变阻器,TVS二极体、TVS二极体阵列(SPA)、切换式闸流管、磁簧开关、继电器和感测器等。 Littelfuse的产品由超过85年的技术创新、工业技术、设计和生产专业提供支援,产品在几乎所有用电产品中均是关键元件,包括汽车、电脑、消费性电子产品、手持式装置、工业设备,以及电信、数据通讯电路等。


Littelfuse资深技术行销工程师游恭豪指出,Littelfuse在过去八十几年来,随着技术演进与透过不断并购更先进的​​技术,带来更新的应用与产品类别,目前主要应用包括电子产品、汽车产品、与电力产品等三大领域。主要应用类别主要还是落在电脑资讯类产品、网通类(终端、手机、局端、基地台等)、以及工业用的产品、汽车火车、与家电类产品。



图三:  Littelfuse资深技术行销工程师游恭豪
图三:  Littelfuse资深技术行销工程师游恭豪

尽管应用范围广大,但Littelfuse始终维持公司既定的发展方向,从电路保护开始,包括过压、过流、过温等几个不同面向,陆续走到控制端,目前更跨足到感应器的部分,未来还将陆续补强工业与汽车专用的感应器。事实上,LED室内照明一直是Littelfuse稳扎稳打的市场,但放眼室外照明,更需要有充分的保护,LED户外照明保护也将是Littelfuse的新发展方向。


游恭豪说,室外路灯电源线,经常会受到雷击的威胁,因此需要保护元件,来降低厂商的维修成本。对路灯来说,典型的保护方案是断路器加防雷模组、保险丝以及电源。其中,断路器提供浪涌保护,保险丝为电源提供短路保护。


针对户外LED照明保护,Littelfuse推出了LSP系列的防雷模组(SPD),可为客户节省维护与安规成本,并提高产品的可靠性。相对于独立元件和低整合模组的解决方案,LSP可以大幅节省安规认证的成本。目前大部分LED厂商的电源都是采用外购,基本上不具备防雷击的能力,因此需要使用LSP。 LSP模组分为串联型和并联型两种,其中串联型为Littelfuse首创,专门针对户外LED灯具,可提供20kA的防雷保护能力。


提升输入电流正弦化实现在高功率校正因子变频反激式控制IC的探讨

ST意法半导体电源市场技术行销经理萧复元

近年来,随着LED的亮度提高,以及成本下降等趋势,使得固态照明(SSL)市场大幅成长,顺势也带动了LED动力核心的驱动电源市场不断茁壮。然而,LED照明电源,除了对输入总谐波失真(THD)要求越来越严格之外,同时也对于高功率因素(PF)的高效率节能需求不断增加。


ST意法半导体电源市场技术行销经理萧复元指出,新一代的LED照明电源设计,让电源架构的设计变得更复杂,这使得许多控制IC厂商纷纷想针对此一挑战,开发出新的解决方案,来减少周边零件,并有效解决LED在不同的输入与负载等复杂工作状态下,对效率、PF值与THD值的要求,进一步达到市场对于LED灯高效率与高可靠度的要求。



图四:  ST意法半导体电源市场技术行销经理萧复元
图四:  ST意法半导体电源市场技术行销经理萧复元

事实上,固态照明一个重要的发展趋势,就是要能够发展更高光密度与更低成本的解决方案。但在此同时,在维持高发光效率的状况下,输入电流的功率因素(PF)与总谐波失真(THD)也必须要能同时兼顾到。在许多不同的情况下,既使是在低功率的LED灯上依然是如此。


萧复元认为,目前市场上现有最常用的固态照明控制方案,对于高功率校正因子的变频反激式控制,对于实现输入电流的正弦化尚有一些困难。面对这样的需求,ST也提出了一套全新的反激式控制技术。这种新式的控制技术,能够充分满足市场的未来需求。并且,新制技术也不只能应用在反激式的架构之下,只要是针对任何的电源转换方程式,都可以套用这一套技术。


萧复元说,只要符合反激式的架构,或者是升降压、SEPIC等架构,都可以套用这个控制的精​​神。目前ST已经拥有这样的技术、有这样的模拟、也已经具备相关的实验资料,更希望能够进一步,将这些技术推广到控制器之中,实现更进一步的固态照明实际应用。


LED产品安规设计及检验

UL亚太区事业发展经理陈立闵

随着高功率LED光输出效率不断提升,各种应用领域也开始对LED的需求日益提高,只不过,传统照明光源之技术规范,无法完整套用于现有之LED产品上,故近年来,各国对LED照明技术及量测规范之研究亦不遗余力,纷纷投入于LED标准之研究。


UL亚太区事业发展经理陈立闵指出,要探讨LE照明的验证标准,就要先从电子电子产品的验证模式介绍起。验证单位的分类包括CB(Certify Body)与AB(Accreditation Body)两大类。而验证的分类则分别有效力、方式、所有权、形式、范围等细项。



图五:  UL亚太区事业发展经理陈立闵
图五:  UL亚太区事业发展经理陈立闵

至于LED照明的北美与欧洲能效要求,则包括产品安全、寿命与可靠度等。 UL的标准有针对LED灯元件、号志灯、台灯、水下灯、紧急照明、舞台灯、轨道灯、一般灯具、小夜灯、低电压景观照明、省电灯泡、路径只是照明,与低电压照明系统等细项规范。而ICE标准则是针对了固定式灯具、嵌灯、街灯、可移动式灯具、投射灯、含变压器钨丝灯具、LED灯模组等进行规范。


陈立闵说,这些LED灯具,还必须要能符合北美能源效率的Energy Star的标准,包括光通量与光持久性等项目。这些标准缺一不可,否则是无法在北美地区贩售的。而目前台湾也在TOSIA、照明工会与工研院的推动下,推出LED的易读标示,这些包括色温、演色性、光通量与光效等标示,希望能让一般消费者,在选购LED灯的时候,能更清楚所需要的LED灯类型,进而购买最正确的产品。


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