澳大利亞enLighten照明公司的辦公室位于新南威爾士州阿塔爾蒙的一處辦公園區(qū)內(nèi)。就是在這個(gè)用LED點(diǎn)亮的辦公室里，enLighten照明公司CEO David WhitfiELd 和他的員工正在努力研究高能效的照明解決方案。

2007年，澳大利亞政府開(kāi)始逐步淘汰白熾燈。到現(xiàn)在，在整個(gè)澳大利亞，熒光燈已經(jīng)大量取代了無(wú)所不在的白熾燈。

但是David Whitfield已經(jīng)開(kāi)始為熒光燈退出歷史倒計(jì)時(shí)了。

David Whitfield表示，LED有望在未來(lái)5年內(nèi)主導(dǎo)商業(yè)照明領(lǐng)域。到2020年，會(huì)有更多人的購(gòu)買LED燈，將它們安裝在新房子中。按照LED燈的使用壽命，即使有一天你的房子拆遷了，那些LED燈依然存在。

技術(shù)的飛速發(fā)展，使得LED從單純的指示燈轉(zhuǎn)變成極富意義的高效節(jié)能照明。

但是與眾多新興技術(shù)一樣，LED仍面臨著很多問(wèn)題。不規(guī)范的市場(chǎng)導(dǎo)致低價(jià)劣質(zhì)產(chǎn)品沖擊市場(chǎng)，不斷發(fā)生索賠糾紛。這些問(wèn)題都會(huì)影響到制造商在專注質(zhì)量方面的真誠(chéng)努力。

與任何一個(gè)LED業(yè)內(nèi)人士交流，必然都會(huì)提及50000小時(shí)。在理想條件下，封裝過(guò)后的LED平均使用壽命可達(dá)50000小時(shí)。當(dāng)然，設(shè)計(jì)與環(huán)境都會(huì)降低LED的使用壽命。如果冷卻得當(dāng)，未精加工的LED使用時(shí)間是直線型熒光燈的兩倍，是緊湊型熒光燈的5倍，是白熾燈的50倍。

使用時(shí)間長(zhǎng)就意味著更換和處理燒壞的LEDD的頻率大大減少，同時(shí)也減少了垃圾量。這也是LED成為可持續(xù)照明發(fā)展首選的原因之一。第二個(gè)重要原因是，LED不像熒光燈那樣含有水銀，也不怕摔碎，因此對(duì)環(huán)境非常友好。

低能耗是另一個(gè)非常明顯的優(yōu)勢(shì)。

David Whitfield表示，澳大利亞至少擁有5000萬(wàn)個(gè)T8熒光燈管，如果我們能用更高效的T5熒光燈或LED解決方案替代上述所有燈管，將可以關(guān)閉3座煤炭火電廠。

enLighten一款多功能旗艦LED照明產(chǎn)品Chameleon在2011年的“綠色地球獎(jiǎng)”（Green Globe awards）中榮獲“節(jié)能與創(chuàng)新類”大獎(jiǎng)。該產(chǎn)品照明解決方案與傳統(tǒng)照明方案相比，可節(jié)省能源高達(dá)93%。

據(jù)David Whitfield分析，LED自身僅能節(jié)省大概63%的能源。因此，要實(shí)現(xiàn)更高的節(jié)能目標(biāo)就必須從驅(qū)動(dòng)電路的精細(xì)設(shè)計(jì)著手。

接下來(lái)，Whitfield將深度解讀LED照明設(shè)計(jì)的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，確保LED可以滿足市場(chǎng)對(duì)持久可靠照明的期待。

David Whitfield表示一項(xiàng)好的LED照明設(shè)計(jì)具有以下三個(gè)基本點(diǎn)。一是選擇合適的芯片。二是給予安全可靠的驅(qū)動(dòng)；三是選擇燈具時(shí)盡量減少光照損失?！?/P> 合適的芯片

早期的LED解決方案所面臨的問(wèn)題是，由于熒光粉的不斷老化，在使用過(guò)程中LED色彩會(huì)嚴(yán)重漂移向藍(lán)色光譜。

這些相對(duì)原始的設(shè)備制造起來(lái)非常便宜，目前仍被用于類似手電筒這樣對(duì)色彩要求不高的設(shè)備中。不過(guò)，在商業(yè)照明應(yīng)用領(lǐng)域，改進(jìn)的LED已經(jīng)占據(jù)主導(dǎo)地位。

但相比色彩一致性，更加重要的就是LED熱力學(xué)性能。

二極管效率及工作壽命會(huì)隨著溫度的升高而減少。雖然不像白熾燈那樣在很高溫度下工作，但是LED仍然產(chǎn)生大量的熱。

事實(shí)上，我們都使用Philips LumiLEDs的芯片。雖然昂貴，但是耐熱性好。特別適用于澳大利亞北部一些地區(qū)。照明設(shè)備可以在高達(dá)110度的溫度下工作并仍能點(diǎn)亮50000小時(shí)。

　　安全可靠的驅(qū)動(dòng)

enLighten照明產(chǎn)品Chameleon，設(shè)計(jì)用于商業(yè)領(lǐng)域的日常及應(yīng)急照明。內(nèi)置有人物行為和環(huán)境光線監(jiān)測(cè)技術(shù)，同時(shí)具有兩種不同的電源電路。

低壓電路提供背景照明，全壓電路則有人以及自然光不足的情況下被激活運(yùn)行。

LED是可調(diào)光的，但是我們不傾向于進(jìn)行調(diào)光操作。在低壓及中等電壓照明中，調(diào)光效率低。在整個(gè)LED照明設(shè)計(jì)中，驅(qū)動(dòng)主要用于在一定功率情況下實(shí)現(xiàn)最高效率。

由于運(yùn)行兩個(gè)獨(dú)立的電路，因此存在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器。一個(gè)是在高亮度照明水平下實(shí)現(xiàn)最高效率，另一個(gè)則在低亮度水平下實(shí)現(xiàn)最高效率。

驅(qū)動(dòng)與電源供應(yīng)被設(shè)計(jì)到一起并集成到一個(gè)部件中。Whitfield的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)特別研發(fā)了針對(duì)該應(yīng)用的電子設(shè)備。

由于現(xiàn)有的很多驅(qū)動(dòng)器都為了滿足90-270V的應(yīng)用需求，因此可以達(dá)到的效率約為70%。

據(jù)David Whitfield表示，在110V或者230到240V標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的話，可以大大提高效率。但優(yōu)化工作會(huì)是一項(xiàng)非常艱苦的工程

光源與光學(xué)系統(tǒng)

LED芯片耐熱性不斷增強(qiáng)使得設(shè)計(jì)工作變得更加簡(jiǎn)單，但是為了保證LED芯片的工作壽命，就必須想方設(shè)法導(dǎo)出LED與接合點(diǎn)的余熱。

在解決少量并且間隔適宜的LED的散熱問(wèn)題時(shí)，一小塊散熱片即可滿足要求。但對(duì)于大量緊密聚集到一起的LED（典型應(yīng)用于商業(yè)照明中），如果散熱處理不當(dāng)，其倍增的熱效應(yīng)都可以將設(shè)備燒壞。因此，商業(yè)照明用LED燈都傾向于利用相對(duì)散熱性能突出的散熱片。

David Whitfield表示，如果設(shè)計(jì)合理，按照經(jīng)驗(yàn)，散熱片的溫度不超過(guò)55度。但是如果溫度遠(yuǎn)小于50度的話，表明散熱片太大或者散熱片根本沒(méi)有起到導(dǎo)熱效果。[!--empirenews.page--]

影響LED照明設(shè)計(jì)好壞的另一項(xiàng)重要因素是光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。為了減少光損失，設(shè)計(jì)時(shí)除了重點(diǎn)關(guān)注反射率以及不透明度等因素外，還應(yīng)想法設(shè)法減少來(lái)自若干強(qiáng)光造成的眩光。

David Whitfield表示，大量的資金被用到改善LED芯片。但是很多都忽略了驅(qū)動(dòng)LED的電子設(shè)備或者用到的光學(xué)系統(tǒng)。這是當(dāng)前一個(gè)非常嚴(yán)重的問(wèn)題?！?/P>

對(duì)于設(shè)計(jì)照明解決方案時(shí)是否考慮現(xiàn)有的照明設(shè)備時(shí)，Whitfield表示不支持這樣的發(fā)展方式。我們不考慮針對(duì)往日照明設(shè)備的兼容方案，要盡可能的發(fā)揮LED的光效，就必須進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)才能滿足要求。

這種即插即用的方式進(jìn)一步降低了LED照明的使用障礙，屆時(shí)LED的優(yōu)勢(shì)將迫使現(xiàn)有的照明設(shè)備退出歷史舞臺(tái)。

　　當(dāng)前芯片的發(fā)展

在德國(guó)以及馬來(lái)西亞的歐司朗光電半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)，為提高LED芯片技術(shù)，研究與開(kāi)發(fā)力度在不斷加強(qiáng)。

歐司朗亞太區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)Kai-chung Cheng將為我們特別解讀LED技術(shù)的最新進(jìn)展及應(yīng)用。

歐司朗最近的研究包括針對(duì)園藝照明應(yīng)用的660nm波長(zhǎng)的高亮紅色LED以及450nm波長(zhǎng)的藍(lán)色LED。同時(shí)正在設(shè)計(jì)研發(fā)應(yīng)用于投影設(shè)備的高強(qiáng)度LED。歐司朗高強(qiáng)度LED目前應(yīng)用于例如奧迪A8等高級(jí)轎車的車頭燈。

Cheng表示，我們?cè)诓粩嗵岣叻庋b所用材料的性能，并且繼續(xù)努力提高發(fā)光效率。歐司朗Oslon系列高功率LED的熱阻為7K/W，而其它的則為低至3.5K/W。熱阻越低，封裝散熱就越容易。

LED的成本已經(jīng)成為該技術(shù)進(jìn)一步推廣的主要障礙之一。發(fā)光效率提高是一種解決辦法之一。因?yàn)閾碛懈吡炼鹊腖ED就意味著可以減少LED芯片的用量。

在實(shí)驗(yàn)室中，歐司朗已經(jīng)用一個(gè)LED芯片，350Am驅(qū)動(dòng)，2755K色溫下成功實(shí)現(xiàn)了142lm/W的發(fā)光效率。

另一種降低成本的途徑是提高晶圓的尺寸，即由目前的2寸和4寸提高到6寸。同時(shí)歐司朗正在研究SDS（silicon-on-dust substrate）工藝，如果成功，將可以借助半導(dǎo)體IC的一些先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)制造LED芯片。

一些新材料取得的突破進(jìn)展也有助于降低LED成本。例如，BluGlass,一家從悉尼麥考瑞大學(xué)分拆出來(lái)的公司，正在研究一種新的等離子體激活化學(xué)氣相淀積（RPCVD）工藝，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)氮化基薄膜的低溫成長(zhǎng)。

MOCVD工藝目前被大量用于生產(chǎn)高亮度LED，其所需工作溫度為1000度，而RPCVD工藝所需的溫度比MOCVD工藝要低。如果可以避免高溫的影響，那么就有希望降低芯片以及活性材料，進(jìn)而提高性能。

隨著LED技術(shù)的不斷發(fā)展，最終目標(biāo)也越來(lái)越近。在美國(guó)能源部2010年3月發(fā)布的“固態(tài)照明研究與發(fā)展：多年期方案計(jì)劃”報(bào)告中指出，預(yù)計(jì)到2020年有望實(shí)現(xiàn)250流明每瓦的極限值。

標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)

目前，標(biāo)準(zhǔn)缺乏仍是LED技術(shù)廣泛應(yīng)用的另一大障礙。

澳大利亞照明協(xié)會(huì)主席Douglas Bryan表示，大量LED產(chǎn)品涌入不受管制的市場(chǎng)是引發(fā)擔(dān)憂的一個(gè)原因之一。這些產(chǎn)品中，有一些質(zhì)量上乘；但也有許多產(chǎn)品在壽命、顏色特征及效率等方面不符合要求。 市場(chǎng)出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題正逐漸破壞消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的信心。

作為提高消費(fèi)者對(duì)LED燈信心的第一步，澳大利亞照明協(xié)會(huì)推出一項(xiàng)基于標(biāo)記的質(zhì)量工程，被稱為固態(tài)照明（SSL）質(zhì)量計(jì)劃。

這是一項(xiàng)自愿性的行業(yè)計(jì)劃，依賴于第三方機(jī)構(gòu)針對(duì)供應(yīng)商產(chǎn)品的關(guān)鍵參數(shù)作出的測(cè)試報(bào)告。這些關(guān)鍵參數(shù)包括燈具的功效，光輸出，測(cè)得的輸入功率，相關(guān)色溫和顯色指數(shù)等。

一經(jīng)驗(yàn)證和支付費(fèi)用后，未來(lái)三年，一個(gè)質(zhì)量標(biāo)記將被用于產(chǎn)品以及產(chǎn)品手冊(cè)中。

該計(jì)劃完全是自愿性的，遠(yuǎn)談不上成為一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)或法規(guī)，但能在很大程度上減少進(jìn)口商遇到的障礙。Douglas Bryan表示，澳大利亞監(jiān)管機(jī)構(gòu)正等待國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)以及世界范圍內(nèi)的測(cè)試成果。

與其它產(chǎn)品一樣，美國(guó)，歐洲和亞洲，預(yù)計(jì)將有不同的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。目前，走在前列的是美國(guó)能源部的固態(tài)照明能源之星標(biāo)準(zhǔn)。

美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)是基于北美照明工程學(xué)會(huì)（IES）LM-79“固態(tài)照明產(chǎn)品電氣和光度測(cè)量”和LM-80“測(cè)量LED光源流明維持率”這兩種測(cè)試方法。

市場(chǎng)調(diào)整

不論標(biāo)準(zhǔn)如何變化，有一點(diǎn)是明確的：市場(chǎng)將發(fā)生變化，澳大利亞將有更多的機(jī)會(huì)從中分得一杯羹。

對(duì)于未來(lái)的發(fā)展，存在著不同的觀點(diǎn)。Douglas Brya認(rèn)為，與眾多制造LED的中國(guó)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，澳大利亞將捉襟見(jiàn)肘。

David Whitfield已經(jīng)在做設(shè)計(jì)工作，他認(rèn)為，在不久的將來(lái)，中國(guó)LED制造業(yè)將出現(xiàn)一系列的兼并和倒閉。這將緩解LED價(jià)格的下調(diào)壓力，使得澳大利亞公司有機(jī)會(huì)將LED產(chǎn)品打入中國(guó)市場(chǎng)。

David Whitfield表示，到2020年，澳大利亞將用LED取代100億到200億的照明市場(chǎng)。政府與其進(jìn)口LED產(chǎn)品，還不如支持建立本地制造業(yè)。LED芯片由機(jī)器設(shè)備生產(chǎn)，不涉及太多勞動(dòng)力，所以有足夠的理由扶持本地制造商。

“我們可以在質(zhì)量，上市時(shí)間，快捷配送方式方面與中國(guó)的LED企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，憑借專利和知識(shí)產(chǎn)權(quán)，澳大利亞可以打造一個(gè)出口生產(chǎn)基地?！?/P>

目前，新一代照明技術(shù)OLED照明已經(jīng)出現(xiàn)。David Whitfield表示，OLED照明會(huì)對(duì)LED照明起到補(bǔ)充的作用。商業(yè)應(yīng)用上，OLED照明落后LED照明20年。當(dāng)它得到商業(yè)化，LED照明應(yīng)用大規(guī)模普及了。最后的問(wèn)題是，OLED的成本效益是否可以幫助取代已經(jīng)非常高效的LED。[!--empirenews.page--]

潛力巨大

很難想象愛(ài)迪生和白熾燈背后的其他科學(xué)家如何看待今天的世界，因?yàn)樗麄兊陌l(fā)明接連不斷地被更高效的技術(shù)取代。

但也許愛(ài)迪生會(huì)認(rèn)同圍繞著LED燈的巨大潛力-沒(méi)有沉重的環(huán)境代價(jià)，更明亮，幾乎無(wú)處不在的照明的機(jī)會(huì)。對(duì)澳大利亞來(lái)說(shuō)，有望在全球電子供應(yīng)鏈中發(fā)揮更大作用，對(duì)高質(zhì)量電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員，通過(guò)他們的專業(yè)知識(shí)和辛勤工作，將會(huì)創(chuàng)造更大收益。

然而，即使世界各地的消費(fèi)者和制造商開(kāi)始關(guān)注LED，該技術(shù)的廣泛采用仍面臨很多問(wèn)題。目前，早期應(yīng)用LED的人，被泛濫的偽劣產(chǎn)品的所傷，認(rèn)為L(zhǎng)ED價(jià)格過(guò)高，而且質(zhì)量參差不齊。

雖然該技術(shù)的價(jià)格將不可避免地下降，澳大利亞和世界其他國(guó)家必須迅速開(kāi)展工作，加強(qiáng)監(jiān)管生機(jī)勃勃的市場(chǎng)，以保護(hù)消費(fèi)者和電子行業(yè)。