一般照明是LED產(chǎn)業(yè)業(yè)者十分看好的終極應(yīng)用,屆時(shí)需求將十分可觀,不過(guò)以現(xiàn)階段LED所能達(dá)到的效率來(lái)看,落實(shí)應(yīng)該還有相當(dāng)?shù)囊欢螘r(shí)間,在一般照明之前,特殊照明的使用便會(huì)一件一件的發(fā)生,包括建筑照明和飛機(jī)燈逐漸有市場(chǎng),路燈、礦工燈、隧道燈等,將會(huì)在未來(lái)慢慢看到。
為什么一般照明的市場(chǎng)還要等好幾年?LED價(jià)格太高、效率不夠、衰減問(wèn)題、壽命問(wèn)題都令人質(zhì)疑,而且LED用作照明的方式正處于新生兒的階段,系統(tǒng)技術(shù)更是不成熟;此外,由于沒(méi)有人使用過(guò),因此也沒(méi)人能夠證明LED照明能像現(xiàn)在既有燈泡或燈管,持續(xù)使用好幾年,也增加一個(gè)新技術(shù)推展到市場(chǎng)的困難度。
LED上游業(yè)者認(rèn)為,路燈會(huì)是今年愈來(lái)愈熱的領(lǐng)域,中國(guó)大陸由于電力缺乏,尤其有廣大的需求,2007年很有機(jī)會(huì)是LED路燈元年;因此本期「CTO技術(shù)觀」專(zhuān)訪(fǎng)現(xiàn)在臺(tái)灣廠商中,在LED路燈領(lǐng)域腳步較快的陽(yáng)杰科技指導(dǎo)教授黃秉鈞;臺(tái)灣已有部分廠商提供原型產(chǎn)品或小量出貨,陽(yáng)杰也已進(jìn)入量產(chǎn)階段,陽(yáng)杰董事長(zhǎng)林美東表示,中國(guó)大陸有10幾個(gè)城市都表達(dá)高度興趣,中國(guó)大陸可望是市場(chǎng)最早崛起的地區(qū)。
黃秉鈞教授擅長(zhǎng)的是散熱處理技術(shù),LED系統(tǒng)技術(shù)開(kāi)發(fā)上,散熱往往是最難突破的關(guān)鍵點(diǎn),舉個(gè)現(xiàn)在當(dāng)紅的LCD背光源應(yīng)用為例,廠商多半就是認(rèn)為L(zhǎng)ED效率還不夠,致使顆數(shù)太多,散熱問(wèn)題難以突破,導(dǎo)致商品化困難。
事實(shí)上,大家對(duì)LED質(zhì)疑的光衰減、壽命問(wèn)題,就是因?yàn)樯崽幚聿患阉斐傻;黃秉鈞引進(jìn)LHP散熱技術(shù),并以16個(gè)月的實(shí)際操作,證明因有效散熱,致使衰減問(wèn)題幾乎沒(méi)有發(fā)生,因而推估使用可達(dá)5萬(wàn)小時(shí)。
使用壽命問(wèn)題解決,符合市場(chǎng)期待之一,接下來(lái)就是最令人關(guān)切的價(jià)格問(wèn)題,黃秉鈞對(duì)此也精算過(guò),即便一支LED路燈的價(jià)格至少要3萬(wàn)元,相較現(xiàn)行的高壓鈉燈的8,0009,000元高得多,然而由LED省電至少3成的后續(xù)電費(fèi)成本估算,使用3年后兩者成本便相等,后續(xù)使用LED燈較高壓鈉燈省下更多的電費(fèi),使得兩者成本愈拉愈遠(yuǎn)。
事實(shí)上,前一波油價(jià)飆漲,已經(jīng)提醒世人,因?yàn)樾屡d國(guó)家的大量需求,能源危機(jī)隨時(shí)有可能再度引爆,節(jié)能和綠色產(chǎn)業(yè)已是未來(lái)長(zhǎng)期明星,投入也是對(duì)地球的一大貢獻(xiàn)。基于此立場(chǎng),也促使投資陽(yáng)杰的江陵集團(tuán)董事長(zhǎng)林美東對(duì)于黃秉鈞教授的節(jié)能研發(fā)長(zhǎng)期支持。
陽(yáng)杰科技的成立
市場(chǎng)上對(duì)陽(yáng)杰的名字很陌生,公司的規(guī)模也不大,除了LED界以外恐怕鮮有人知;它是臺(tái)大新能源中心育成的第一家公司,2005年由江陵機(jī)電獨(dú)立出來(lái),LED路燈系統(tǒng)是公司投入開(kāi)發(fā)的第一項(xiàng)產(chǎn)品。
黃秉鈞為何會(huì)開(kāi)發(fā)起都沒(méi)有人做過(guò)的LED路燈呢?他在臺(tái)大機(jī)械系教書(shū)30年,散熱和能源是長(zhǎng)期的研究領(lǐng)域,1999年時(shí)注意到太空技術(shù)領(lǐng)域有一項(xiàng)新技術(shù)回路熱管LHP由俄羅斯科學(xué)院提出來(lái),但是價(jià)格高達(dá)15萬(wàn)美元,他認(rèn)為該技術(shù)一來(lái)應(yīng)該可以商品化應(yīng)用到各種需要散熱的領(lǐng)域,二來(lái)價(jià)格實(shí)在不需要這么貴,量產(chǎn)之后應(yīng)該可以降至10美元,加上他本身和烏克蘭關(guān)系就很好,遂進(jìn)行技術(shù)合作移轉(zhuǎn)。
圖說(shuō):LHP是內(nèi)含液體的封閉循環(huán)管,首先在熱源處因高溫而使液體生成水蒸氣,隨后流經(jīng)冷凝管,水蒸氣因而凝結(jié)為水,凝結(jié)后的液體又經(jīng)由毛細(xì)現(xiàn)象作用再流回?zé)嵩炊,液體就是如此周而復(fù)始地在LHP中進(jìn)行降溫。至于毛細(xì)現(xiàn)象,主要是因管內(nèi)有含微氣孔的物質(zhì)作用而發(fā)生。(資料來(lái)源:黃秉鈞教授)
2003年商品化技術(shù)成熟了,應(yīng)用面成為一個(gè)問(wèn)題,便積極尋找應(yīng)用領(lǐng)域,包括LED散熱和太陽(yáng)能傳熱都成為后續(xù)研發(fā)方向。不過(guò)20042005年,以當(dāng)時(shí)的LED上游端技術(shù)來(lái)說(shuō),還未能達(dá)到省電的目的,但是在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的研究中,已經(jīng)可以發(fā)現(xiàn)散熱會(huì)是技術(shù)瓶頸。
直至今日,在LED各項(xiàng)應(yīng)用的技術(shù)開(kāi)發(fā)中,都可以發(fā)現(xiàn)散熱始終是業(yè)者最頭痛的問(wèn)題。所以似乎可以簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),LHP技術(shù)的確發(fā)揮功效,陽(yáng)杰也找到適合的應(yīng)用方向。
2005年底,黃秉鈞結(jié)合燈具光學(xué)、再照明工程光學(xué)等不同領(lǐng)域的技術(shù),開(kāi)發(fā)出高亮度LED路燈系統(tǒng),并且把自家外面路燈換成LED燈,進(jìn)行實(shí)際測(cè)試。
圖說(shuō):在上游晶粒和下游Lamp封裝之后,系統(tǒng)技術(shù)內(nèi)容還有很多,包括二次光學(xué)、驅(qū)動(dòng)電源、照明工程、燈具散熱等。(資料來(lái)源:黃秉鈞教授)
圖說(shuō):黃秉鈞教授在溫州街自宅外實(shí)地實(shí)測(cè)自己開(kāi)發(fā)的LED路燈,16個(gè)月以來(lái),光衰問(wèn)題沒(méi)有發(fā)生,因而推估使用壽命可達(dá)5萬(wàn)小時(shí)。(資料來(lái)源:黃秉鈞教授)
LED燈較高壓鈉燈省電35成
與現(xiàn)行路燈相較,LED路燈究竟有沒(méi)有足夠的優(yōu)勢(shì),吸引人進(jìn)行汰換?以黃秉鈞在2006年底技術(shù)最新進(jìn)展來(lái)看,使用的是Cree的晶粒,億光和光寶的高亮度LED封裝,發(fā)光效率可以超過(guò)72 lm/W。LED燈具全光束,在150W之下亮度可以超過(guò)8,000流明;150W為符合國(guó)際規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。
圖說(shuō):黃秉鈞教授在全新的LED路燈領(lǐng)域開(kāi)墾,技術(shù)發(fā)展已經(jīng)符合國(guó)際規(guī)范。(資料來(lái)源:黃秉鈞教授)
現(xiàn)在的高壓鈉燈其實(shí)太亮了,路燈比家里的燈還要亮,有一張流傳甚廣的夜晚地球圖片,可以看到因路燈而光芒四射好像繁星點(diǎn)點(diǎn),其實(shí)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)只需要150W的電力,但傳統(tǒng)照明廠商提供到400W,非常費(fèi)電。
如果以鈉燈400瓦的亮度來(lái)看,LED燈必須300瓦,也超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范甚多。而且這種鈉燈1年光衰高達(dá)6成;相對(duì)而言,LED 10年光衰3成,差別甚大。
LED燈的省電功效明顯,依黃秉鈞的最新估算,若是比較射達(dá)目標(biāo)路面的每單位光束耗電量,若同為新品,高壓鈉燈為0.035W/lm,而LED為0.023W/lm,省電35.4%。
若同為壽命期性能的比較,同樣以射達(dá)目標(biāo)路面的每單位光束耗電量來(lái)看,高壓鈉燈為0.071W/lm,LED為0.033W/lm,省電更高達(dá)53.5%。
很多人會(huì)認(rèn)為一支LED較現(xiàn)行路燈貴太多,但若把眼光放長(zhǎng)遠(yuǎn),考量電費(fèi)支出,長(zhǎng)期來(lái)看LED較省電。
若以一盞LED路燈3萬(wàn)元的成本價(jià)來(lái)看,較高壓鈉燈8,0009,000元似乎貴得多,但若考量后續(xù)電費(fèi)支出的差別,大約3年后兩者總體費(fèi)用相同,這還不計(jì)維修費(fèi)用;因此使用3年以上,LED燈就顯得更為劃算。
傳統(tǒng)散熱技術(shù)較LHP重510倍
現(xiàn)在一般使用的LED路燈散熱技術(shù),多為導(dǎo)熱板方式,是一片5mm厚的銅板,實(shí)際上算是均溫板,把熱源均溫掉;也有加裝散熱片來(lái)散熱,但是重量甚重,大約是LHP技術(shù)的510倍。
重量在路燈系統(tǒng)上甚為重要,因?yàn)槁窡舾哂?米,若太重危險(xiǎn)性就增加,尤其遇到臺(tái)風(fēng)、地震都可能產(chǎn)生意外。LHP重0.1公斤,陽(yáng)杰開(kāi)發(fā)出的系統(tǒng),100W路燈重6公斤,150W路燈則重8公斤。
使用傳統(tǒng)散熱技術(shù)不僅太重,而且因?yàn)闉殂~材質(zhì),太硬無(wú)法;路燈系統(tǒng)必須做外觀設(shè)計(jì),影響就很大,則又是另外一個(gè)問(wèn)題。
現(xiàn)在許多廠商對(duì)陽(yáng)杰開(kāi)發(fā)出的散熱方式表示高度興趣,希望能提供散熱模塊,不過(guò)路燈系統(tǒng)牽涉到燈具造型,千變?nèi)f化,沒(méi)有辦法以模塊來(lái)提供;未來(lái)進(jìn)入一般照明領(lǐng)域,造型較為固定時(shí),或許會(huì)朝散熱模塊來(lái)開(kāi)發(fā)。