| 本文作者：
Tony Armstrong
凌力爾特公司 電源產品 產品市場總監
普通 LED 照明市場因其非常分散而與模擬 IC 市場相類似。例如，其細分市場包括替換燈泡、燈條、燈串、室外區域照明、工業、商業、住宅、消費類便攜式產品、娛樂、零售展示用照明、離網和安全 / 安保。
要注意的是，在 2018 年 259 億美元的 LED 總體市場預測規模中，普通 LED 照明市場所占的比例大約為 57%。其他的市場是標示牌、汽車照明、移動設備、顯示器中的背光源、監視器等等。
普通照明 LED 應用在商業和住宅市場中均繼續獲得動力，它們進一步加速成長。根據 LEDinside (TrendForce 的一個部門) 的分析，“在面向商業用途的高亮度 LED 照明系統中出現了顯著的增長。這是因為對于大多數消費者來說，針對家用的 LED 照明仍然過于昂貴。在其長期效益優勢、節能和環保屬性、以及相關減稅政策的支持之下，LED 照明在停車場、辦公空間、廠房和庫房等商業場所中的使用量將大幅度增長。LED 燈不僅能夠替代高壓鈉燈、鹵素燈和白熾燈泡，而且還可在某些場地中取代 CFL 和熒光燈。據估計，LED 商業照明的快速成長和廣泛使用發生在 2011 年，但是把 LED 用于家庭照明則直到 2012 年才開始快速發展。”
商業 / 工業應用在向 LED 過渡的過程中起引領作用是毫不奇怪的，因為在商業樓宇的能源消費總量中，照明通常占到了 25% 至 40%。由于這些應用需要提供長時間的高強度光，所以節省電能的經濟回報是相對短期的。其次，LED 燈具的長壽命極大地降低了更換燈泡的成本。這些更換成本不僅包括燈泡本身的價格，還包括實際更換時的人工成本，而在某些應用 (比如：天井燈) 中這種人工成本是巨大的。
LED 照明之高成長率的主要背后推手是其功耗較之傳統照明方式有了大幅下降。與白熾燈照明相比，LED 提供相同照明等級 (以流明為單位) 所需的電能低于 20%。如在表 1 中可以看到的那樣，LED 照明還擁有其他的優勢，但也帶來了一些額外的挑戰。LED 的優勢包括比白熾燈泡高幾個數量級的壽命，這就大幅度地降低了更換成本。另外，能夠采用以前安裝好的 TRIAC 調光器對 LED 進行調光也是一個主要的好處，特別是在住宅照明中。即時接通消除了與 CFL 有關的預熱時間，而且 LED 對電源循環不敏感，這一點與 CFL 是相像的。此外，LED 照明燈具還不含任何需要管理和處置的有毒材料，而 CFL 的操作則采用了有毒的汞氣。最后，LED 實現了非常扁平的新外形，而這是其他技術做不到的。
表 1：LED、CFL 和白熾光源的比較
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光特性 / 光源
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LED
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CFL
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白熾
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功效 (流明 / 瓦)
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80 至 180
未來 > 200
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40 至 70
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10 至 15
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用電量 (W)
(相當于 60W 燈泡)
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8~10
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13~15
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60
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壽命 (小時)
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>25,000
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2,000 至 10,000
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1,000 至 2,000
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驅動器電源
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DC
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AC
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離線 AC
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可采用 TRIAC 進行調光
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是
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否
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是
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即時接通
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是
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否
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是
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功率因數
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0.5 (未采用 PFC)
>0.90 (采用 PFC)
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0.5
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1
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對電源循環敏感
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否
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是
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是
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包含有毒的汞
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否
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是
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否
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失效模式
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無
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有，可能會失火、冒煙、
或發出某種氣味
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一些
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60W (或同等) 燈泡的成本
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~8 美元
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3 美元
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1 美元
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不過，推動至家用 LED 照明轉變的另一個影響因素是這樣的事實：在 2013 年底，大多數美國家庭中常用的 40W 和 60W 白熾燈泡禁止在美國制造或從國外進口 (不過，它們仍然可以采購)。另外還應注意的是，75W 和 100W 燈泡在 2012 年就逐步淘汰。美國環保署 (EPA) 對于改善電至光輸出功效的要求是導致這些產品逐漸消亡的主要推動因素。居支配地位的理由是幫助降低電力消耗 (因而就減少了發電量)，因為事實上住宅家居照明在總耗電量中所占的比例在 14% 左右 (信息來源：美國能源信息管理局)。因此，產生等值光強度輸出所需電能僅為其他光源 1/8 的固態 LED 已經涌入了我們的現代世界。
Cree 公司在美國家得寶 (Home Depot) 出售其 60W LED 產品的價格低至 7.97 美元。這款 Cree 燈泡是專為擁有 25,000 小時的壽命而設計的，并且與同等的傳統白熾燈泡相比其電能節省幅度達到 84%。此外，而且對消費者來說更加重要的是，Cree 聲稱：通過用他們的 LED 燈泡替代家中 5 個最常用照明燈具中的白熾燈泡，消費者每年可以平均節省約 60 美元的電費。因此，雖然大多數消費者對于花 8 美元購買一只 60W LED 燈泡仍然猶豫不前，但是他們再也不能購買與之同等的白熾燈泡了。好消息是：諸如 Philips 和 Feit 等競爭供應商繼續提供特殊的價格激勵，其中此類燈泡的平均成本略低于每只 3 美元。
這種逐步發展的照明順序 (從白熾燈泡到固態電子) 類似于目前汽車行業中出現的車用照明技術遷移。雖然紅光 LED 在汽車尾燈中的使用已經超過了 10 年，然而汽車內部和前向照明系統的變化只是近期才在 LED 使用率上取得了顯著的進步。例如：車內指示燈和儀表板背光燈中的 LED 使用率分別超過了 70% 和 45%。與之形成鮮明對比的是：目前晝間行駛燈 (DRL) 中的 LED 采用率高于 55%，而車前燈中的 LED 采用率則約為 5%。
那么，LED 車前燈為何沒有像其他形式的汽車 LED 照明那樣取得快速發展呢? 答案當然是成本。作為在車前燈中使用 LED 的替代方案是：白熾燈泡、鹵素燈泡或 HID氙氣燈泡。性能相當的 LED 其成本可比鹵素車前燈 (最初于 1962 年在歐洲推出，但直到 1978 年才在美國得到推廣使用) 高出 100% 之多，并且高達 HID 氙氣燈泡的 1.5 倍 (相比于較低性能的鹵素替代方案，實現與 HID 氙氣車前燈相當的性能需要采用貴得多的 LED 解決方案)。
一般而言，在發光方面 LED 車前燈介于鹵素燈和 HID 氙氣燈之間，但其提供的光線聚焦度高得多，而且還能用來創建不同的形狀。另外，憑借其小尺寸，LED 可提供更大的操控余地，汽車制造商能夠設計出各種各樣的車燈形狀和組件以與其車型完美地匹配。雖然 LED 在其點亮時并不發熱，但是當電力通過時它們確實會在發射極的底部產生一定的熱量，從而對相鄰的組件和連接電纜形成某種潛在的風險。為此，LED 車前燈需要冷卻系統 (比如：散熱器或風扇) 以阻止其熔化。此外，這些冷卻系統位于引擎室，對于某些其他系統保持合適溫度而言是一個不那么冷卻的區域。這也是 LED 車前燈更難設計和難以在車中實現的另一原因，以及它比 HID 更昂貴。圖 1 示出了 LED 車前燈配置的一種代表。
圖 1：矩陣式 LED 車前燈是怎樣散射光的
再者，奧迪 (Audi) 最近宣布在其高性能 R8 車系中推出了一款可任選的激光遠光燈。該系統的卓越之處是不會把光照射到行駛在其前方的車輛上，因此遠光燈可以保持接通并自我調節，即使其前方有多達 8 輛汽車也不例外。與 LED 遠光燈相比，Audi 的激光聚光燈能夠沿著行駛的道路把其光束投射兩倍之遠 (超過 500 英尺)，從而為駕駛者提供更大的能見距離。
表 2 概要列出了用于為汽車提供前照燈的不同方法之優缺點。
表 2：不同汽車照明燈泡的比較
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車前燈類型
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優點
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缺點
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白熾燈泡
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鹵素燈泡
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HID 氙氣燈泡
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- 壽命比鹵素燈泡更長
- 效率高于鹵素燈泡
- 可為駕駛者提供良好的能見度
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- 產生太多的眩光
- 成本高昂
- 比鹵素燈泡更復雜的系統
- 包含可能有害的材料成分
- 達到明亮狀態需要幾秒鐘的時間
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LED
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- 小尺寸
- 壽命非常長
- 能耗非常低
- 亮度高于鹵素燈，比 HID 暖
- 可為駕駛者提供出色的能見度
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- 生產成本高
- 在周圍環境中產生高溫
- 在溫度已經很高的引擎室中進行設計頗具難度
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總之，白熾燈泡作為應對照明需求之首選的支配地位曾有令人暈眩的日子，而這樣的時光即將結束。已經有很長一段時間了，但是通常與 LED 產品有關的成本結構在過去 5 年有了大幅度的下降。如此一來，其價位現在足夠低了，不僅被消費者所接受，同時也受到了主要產業 (例如：交通市場區段) 的歡迎。沒錯，我相信對于 LED 燈而言未來是光明的。 |
