LED制造商致力革新灯泡设计

【导读】发光二极管(LED)灯泡设计不断推陈出新。随着显示器背光应用市场逐渐饱和，LED制造商已逐渐将发展重心转向照明领域，并推出全周光或抛弃式光源等创新设计产品，吸引消费者目光，期在LED照明市场快速成长之际，抢得获利先机。

摘要：  发光二极管(LED)灯泡设计不断推陈出新。随着显示器背光应用市场逐渐饱和，LED制造商已逐渐将发展重心转向照明领域，并推出全周光或抛弃式光源等创新设计产品，吸引消费者目光，期在LED照明市场快速成长之际，抢得获利先机。

关键字：  发光二极管，LED，电视背光，照明应用

发光二极管(LED)灯泡设计不断推陈出新。随着显示器背光应用市场逐渐饱和，LED制造商已逐渐将发展重心转向照明领域，并推出全周光或抛弃式光源等创新设计产品，吸引消费者目光，期在LED照明市场快速成长之际，抢得获利先机。

近几年发光二极管(LED)产业备受瞩目，原因无他，因为LED受到的关注远大于获利的实际成绩。当然，从很多角度来看，台湾LED产业的遭遇是非战之罪，毕竟其他国家都有政策支持，而台湾因为政府没有资源也没有市场扶持LED产业。

以电视背光的应用而言，到2013年第四季LED背光源的渗透率将达到91.5%，而2014年第四季LED背光源在电视背光的渗透率预计达到100%，其中主要原因除电视品牌厂为提升附加价值，设计产品时多采用LED，另一方面是冷阴极灯管(CCFL)的材料供应商因为需求减少，所以CCFL所需的相关原物料已慢慢停产，使得背光应用主流往LED光源靠拢。

由于背光源应用市场已经成长至趋近饱和，业界纷纷将注目焦点转移至LED照明应用上。LED应用在照明方面经过多年的技术进步，已经慢慢开始取代传统白炽灯泡，其渗透率如图1所示。

资料来源：NPD DisplaySearch

图1 LED照明对不同光源产品之渗透率

2013 年LED照明市场快速成长的动能主要分为商业照明以及政府补贴路灯相关市场。商业照明最主要的成长动力来自于球泡灯以及灯管类，由于商业照明应用开启的时间长，例如地下室或是车道灯大部分都为全天候开启，所以省电仍然是替换LED光源的最主要动力，由于台湾核能问题仍然有争议，电费上涨是一个无法回头的趋势，NPD DisplaySearch预测，2013年LED替换性光源整体需求为十五亿支，球泡灯的渗透率为10.1%，总数为4.33亿支，聚光灯的渗透率为 17.8%，总数为7.13亿支，灯管的渗透率为5.8%，总数为2.23亿支，路灯的渗透率为10.5%，总数为0.68亿支。

政府更换LED灯具的主要推动地区为中国大陆及新兴市场，如巴西、俄罗斯及墨西哥等地。至于消费性市场，接受度最高的仍然是日本地区，主要的原因是日本地区的省电灯管或是长型灯管本身的价格高，而这几年日本各大消费品牌：Panasonic、东芝(Toshiba)、恩益禧(NEC)、夏普(Sharp)等都竞相推出各式的LED灯具以及替换型LED灯泡。

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传统白炽灯分为几种主要规格，25瓦(W)、35瓦、40瓦、60瓦、75瓦、100瓦 125瓦、150瓦，因为白炽灯的发光效率已经稳定且不会再进步，所以对等的亮度大约是200流明(lm)、325流明、450流明、800流明、 1，100流明、1，600流明、2，000流明、2，600流明。而LED灯泡要取代现有的白炽灯泡主要有两大重点：

亮度/大小规格相等

厂商设计产品时须注意，现有LED灯泡的亮度和单位面积所能发出的亮度有关。而另一方面，一个球泡灯大小约60毫米(mm)×106毫米，消费者已经习惯传统灯泡的大小，所以LED球泡灯在设计的时候，外型尺寸只能缩小而不能变大。

价格与白炽灯泡拉近

虽然LED灯泡最大的好处是环保省电，但是一般消费者在选择产品时，最先注意到的还是价格。知名品牌球泡灯目前价格大约在新台币35∼250左右，而相对应规格的LED球泡灯价格大约是白炽灯的二至三倍，这中间的价差虽然可以用省下的电费来弥补，不过，因为不同国家的电费费率不尽相同，所以短期内节省的电费效益也不同。

球泡灯朝全周光设计迈进

各家厂商为让球泡灯更接近一般灯泡所发出的光型，所以开始采用全周光设计，全周光的设计目的是提升LED灯表现，但是售价不变，也就是说，各厂商欲利用技术能力克服光学设计，以达到客户理想的光型要求。值得注意的是，目前球泡灯外型并没有规格化，仍属于群雄割据的局面(图2)。

资料来源：NPD DisplaySearch

图2 不同球泡灯的设计概念

抛弃式光源概念受瞩目

未来LED灯泡会是以甚么概念来做设计呢?太一节能提出抛弃式光源概念，LED球泡灯过去的设计重点都在光(LED光源)、机(灯泡机构设计)、电(电源设计)、热(灯泡整体散热)的整合，而因为光源是其中最重要的部分，所以过去LED光源占整体球泡灯的成本50%以上，但随着近年来LED产业供过于求，LED光源的价格已大幅滑落，现在光源所占成本的比重已下滑到30%左右，且因为LED光源发光效率持续提升、使用颗数持续减少、寿命持续增加，整体照明系统采用成本将可望进一步下滑。

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尽管如此，相对于LED本身寿命而言，LED电源材料如电阻或是电容的寿命较短，所以实际使用情形常常是电源故障导致LED球泡灯失效，且因为LED球泡灯的设计是一体架构，所以当电源损坏，其他完好的零组件如LED光源和散热机构，也只能被一起丢弃，反而造成污染。

因此，太一节能将设计主力放在最容易因为热而损坏的电源零件保护技术上，并且将便宜且可以大量制造的LED光源改为可抛弃式架构。若LED灯不考虑提供完全的散热，则在散热材质上可以采用低价方案，且因为LED光源不考虑寿命，所以晶片可以使用大电流驱动，当LED光源亮度衰减，电源部分仍然可以继续使用，仅须更换LED光源，即可恢复到原有亮度。这种新概念颠覆LED灯一定要寿命长的想法。[!--empirenews.page--]

以下就2013年LED球泡灯设计方向进行分析、建议。

·如果LED灯以代工或是大量制造为主，不须设计新奇的外型，应以自动化生产考量为优先，尽量避免多样化设计。

·如果是以自有品牌销售，除设计新奇外型外，最重点的还是价格。

·设计概念由二维(2D)面光源延伸为3D立体光源

传统的钨丝灯泡和省电灯泡原本的光形即为320度发光，而LED受限于封装结构，传统方案皆为指向性光源，较适合指向性较强的聚光灯应用，而在球泡灯或蜡烛灯应用则受到限制。传统做法大多使用二次光学元件改善光形，不过效果有限且成本增加，2013年球泡灯设计趋势会以改进LED光源形式为主，柱状形或线条形的光源将会逐渐成为主流。

展望2013年，LED照明是未来亮点，依据NPD DisplaySearch 2013年第一季报告，LED照明渗透率在2013年为10.6%，预估2016年会增加到26.4%，显示LED照明还有很大的成长空间，其将缓慢而健康的成长，而球泡灯将是其中最重要的一项产品。因为球泡灯为最贴近消费者，且价格不断下滑;随着价格不再是销售障碍，球泡灯的设计将更注重发光品质及消费者感受。

不仅如此，由于LED市场切入门槛低，所以市面上将出现各式千奇百怪的LED球泡灯设计。未来LED灯泡制造公司无论要走独特的设计及自有品牌，或是以更低的价格或大量原始设备制造商(OEM)代工模式，皆须注意：不管多独特的设计或是多么好的发光品质，没有价格上的支持或是政府政策的推动，消费者并不买单。探究LED产业主要问题，仍是供给面太过于混乱且供过于求，因此，2013年LED供应链仍会持续整合，当需求持续增加且供给逐渐收敛时，2013年LED照明市场仍会快速成长，商机仍然看俏。