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何謂led?
 
led發光二極體
發光二極體 (Light-emitting diode, LED) 是一種半導體元件。初時多用作為指示燈、顯示板等;隨著白光發光二極體的出現,也被用作照明。它是21世紀的新型光源,具有效率高、壽命長、不易破損等傳統光源無法與之比較的優點。加正向電壓時,發光二極體能發出單色、不連續的光,這是電致發光效應的一種。改變所採用的半導體材料的化學組成成分,可使發光二極體發出在近紫外線、可見光或紅外線的光。
1955年,美國無線電公司(Radio Corporation of America)的魯賓·布朗石泰(Rubin Braunstein)生首次發現了砷化鎵(GaAs)及其他半導體合金的紅外放射作用。1962年,通用電氣公司的尼克·何倫亞克(Nick Holonyak Jr.)開發出第一種實際應用的可見光發光二極體。


毫無疑問的,這個世界需要高亮度發光二極體(High Brightness Light-Emitting Diode;HB LED),不僅是高亮度的白光LED(HB WLED),也包括高亮度的各色LED,且從現在起的未來更是積極努力與需要超高亮度的LED(Ultra High Brightness LED,簡稱:UHD LED)。 用LED背光取代手持裝置原有的EL背光、CCFL背光,不僅電路設計更簡潔容易,且有較高的外力抗受性。用LED背光取代液晶電視原有的CCFL背光,不僅更環保而且顯示更逼真亮麗。用LED照明取代白光燈、鹵素燈等照明,不僅更光亮省電,使用也更長效,且點亮反應更快,用於煞車燈時能減少後車追撞率。所以,LED從過去只能用在電子裝置的狀態指示燈,進步到成為液晶顯示的背光,再擴展到電子照明及公眾顯示,如led跑馬燈、led字幕機、跑馬燈、led招牌、看板訊息跑馬燈、大型影視牆,甚至是投影機內的照明等,其應用仍在持續延伸。
 
LED招牌發光原理
 
發光二極體(LED:Light Emitting Diode)是一種由半導體技術所製成的光源,是繼1950年代矽(Si)半導體技術發達後,由三五族(III-V族)化合物半導體發展而成的,LED可說是一種數位化的光源。 LED的發光原理是利用半導體中p極產生的電洞(Hole)與n極產生的電子(Electron)結合而產生光子(Photon)之能量轉換。不同於燈泡要在3000℃以上高溫操作,也不必像日光燈需使用高電壓激發電子束,LED招牌和一般的電子元件相同,只需要2∼4伏特(V)的電壓﹝藍、綠、白、電壓在2.8V—3.5V, 黃、紅、電壓在1.8V—2.4V﹞在常溫下就可以正常動作,因此led招牌其壽命也比傳統光源來得更長。
 
led招牌,字幕機,跑馬燈-色溫  
LED產品中,一項重要的規格數字就是色溫,這關係到LED招牌燈光照明產品所顯示的顏色特性,一般的LED招牌燈具也都有色溫的規格。色?高低計量單位是以KelvinScale (K)為單位。色溫的定義: 以絕對溫度K來表示,即把標準黑體加熱,溫度升高到一定程度時該黑體顏色開始深紅-淺紅-橙黃-白-藍,逐漸改變,某光源與黑體的顏色相同時,我們把黑體當的絕對溫度稱為該光源的色溫。
低色溫:色溫在3300K以下,光色偏紅給以溫暖的感覺;有穩重的氣氛,溫暖的覺;當採用低色溫光源照射時,能使紅色更鮮豔。
中色溫:色溫在3000--6000K為中間,人在此色調下無特別明顯的視覺心理效,有爽快的感覺;所以稱為“中性”色溫。當採用中色溫光源照射時,使藍色具有 清涼感。色溫:色溫超過6000K,光色偏藍,給人以清冷的感覺,當採用高色溫光源照時,使物體有冷的感覺。

 
傳統燈泡與LED燈泡對於健康上的影響  
白熾燈泡
美國加州預定2012年禁用白熾燈泡,英國將在2011年逐步淘汰白熾燈泡,白熾燈泡將大部分的電能發散成為熱能,恐成為空調耗電大增元兇,因節能考量將走入歷史。
白熾燈泡會發出電磁波

省電燈泡
英國民間團體傳出,省電燈泡含汞,長期使用會產生偏頭痛。另有英國醫師也提出警告,省電燈泡會讓有光過敏體質的人,有皮膚癌的危險。英國政府則強調省電燈泡如摔碎會釋放毒氣。
省點燈泡會發出高電磁波及紫外線UV

LED燈泡
對身體零傷害的環保綠色能源

 
使用led招牌和字幕機成本的差異  
若以使用電費來考量,1萬小時為衡量基礎,一般11W的省電燈泡耗費110度電(1千瓦 × 1小時 = 1度),而5W的LED招牌燈泡則耗用50度電,以台灣非營業用尖峰用電每度電約2.31元來計算,11W省電燈泡一萬小時的電費為254元,5W的LED招牌燈泡一萬小時的電費為116元。LED招牌燈泡的電費僅為省電招牌燈泡的46%,換算下來,也做到幫助減少二氧化碳的排放量,以環保和經濟概念來看是優勢。 將招牌燈泡的成本列入計算,現階段市面上所銷售的11W省電燈泡平均單價為新台幣286元,而其使用壽命只有5,000∼6,000小時,而相同條件下LED燈泡的售價約為1,000元,其壽命為20,000~50,000相較之下壽命比省電燈泡多出至少6倍 。 電費加上燈泡成本,平均每1萬小時省電招牌燈泡的總使用成本約為826,LED招牌燈泡的總使用成本為402元,因此使用LED招牌燈泡的總成本為省電招牌燈泡的0.49倍。
 
LED招牌光源應用特性-LED特性 用途或適用領域  
led指向性光源-局部投射燈具, 如投射燈、聚光燈、足下燈等
電路光源之自由組合特性 特定配光之燈具, 建築照明
led低消耗功率, 省電 長時間使用之燈具, 如交通號誌燈以及led廣告燈箱等
低發熱, 安全性高 提升空調效率
吸頂式及薄型化DOWN LIGHT等室內照明
嬰幼兒用具以及照明
壽命長 減少維修次數及成本
維修困難的燈具, 如偏遠地區路燈, 高樓戶外led看板燈等
特殊產業的燈具, 如殯葬業
體積小, 重量輕 搭配室內設計裝潢之led燈具
汽機車車燈, 儀表板燈
日常用具與建築結合之新器具
耐低溫 低溫環境的照明, 如冷凍庫冷藏櫃
山區以及寒冷地區的環境
低噪音 有低噪音要求之機器或環境, 如led醫療儀器等
 
LED廣告招牌  
LED  

LED 燈具的安規要求

LED 具有節能、環保的優勢,在燈具產業的發展已成為主要趨勢。由於 LED 所使用的技術及產品屬性已與傳統燈具大不相同,因此現行的一般燈具安全標準規範顯然已不適用。為協助業者正視此項議題,本期通訊將以 LED 燈具所使用的技術、可能應用的範疇、及目前 UL 所使用的安全評估來進行說明。

LED 燈具技術及特性

所謂的 LED 燈具,顧名思義,就是燈具產品採用 LED (Light-emitting Diode,發光二極體) 技術做為主要的發光源。LED 是一種固態的半導體元件,其利用電流順向流通到半導體 p-n 結耦合處,再由半導體中分離的帶負電之電子與帶正電之電洞兩種載子相互結合後,而產生光子發射,不同種類的 LED 能夠發出從紅外線到藍光之間、與紫光到紫外線之間等不同波長的光線,近年的新發展則是在藍光 LED 上塗上螢光粉,將藍光 LED 轉化成白光 LED 產品。此項操作一般需要搭配驅動電路 (LED Driver) 或電源供應器 (Power Supply),驅動電路或電源供應器的主要功能就是將交流電壓轉換為直流電源,並同時完成與 LED 相符合的電壓和電流,以驅動相配合的元件。

LED 因為具有燈泡體積小、重量輕,以環氧樹脂封裝,可承受高強度機械衝擊和震動,不易破碎,且亮度衰減週期長等特質,所以其使用壽命可長達 50,000 – 100,000 小時,遠超過傳統鎢絲燈泡的 1,000 小時及螢光燈管的 10,000 小時。由於 LED 燈具的使用年限可達 5 ~10 年,所以不僅可大幅降低燈具替換的成本,又因其具有極小電流即可驅動發光的特質,在同樣照明效果的情況下,耗電量也只有螢光燈管的二分之一,因此 LED 亦同時擁有省電與節能的優點。

不過因為 LED 的部份技術尚嫌不足,所以起初使用在燈具上的缺點包括光品質 (演色性、 一致性、色溫) 較差、散熱不易、且價格偏高,而其中不當的散熱,則會導致 LED 燈具的亮度及電路零組件使用壽命加速衰減。

隨著製造技術在近十年來的改善,上述缺點,包括 LED 的熱阻逐漸降低、光品質也在提升中。2008 年,除了 LED 白冷光的發光效率已達到 100 Lm/W,而 LED 暖白光的發光效率,預計在 2010 年,也可從目前的 70 Lm/W 提高至 100 Lm/W。與目前其它通用光源相較,鎢絲燈泡約 15 Lm/W、螢光日光燈約 45~60 Lm/W、HID 燈約 120~150 Lm/W,LED 的發光效率顯然已漸具優勢

有感於 LED 光源製造技術的提升、應用層面的變廣,且現行的 UL 燈具產品安規標準,對於 LED 光源並無明確的規範,因此在 2005 年,UL 即著手草擬 LED 光源產品的安全規範 — Subject 8750,以規範一般性的基本結構評估,來補充燈具產品安規標準的不足,並計畫未來將正式生效成為 UL 8750 安規標準,做為所有以 LED 為光源的燈具類產品安全檢測的主要依據。

 
 
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