LED智能照明系統(tǒng)聲勢看漲。在各國政策的驅動之下，LED燈泡已逐漸取代白熾燈與節(jié)能燈。為讓LED燈泡發(fā)揮更極致的節(jié)能效果，LED照明系統(tǒng)開發(fā)商也開始推出智能照明產品，讓燈具
本身可依周遭環(huán)境調整亮度及顏色，而用戶也可遠程調控。
過去白熾燈因價格便宜，而廣為市場所采用，即便后來較節(jié)能的白色發(fā)光二極管(LED)燈泡問世，但相比每顆僅1-2元人民幣的白熾燈，LED燈泡售價動輒幾十元人民幣，兩者價差過大，導致普及率始終無法快速拉升。所幸，在各家廠商致力降低成本、加上政府政策帶動，LED照明普及率已有快速拉升情況，而后隨著周邊技術提升帶動，更具節(jié)能特色的智能照明市場也逐步起飛。根據市調機構MarketsandMarkets預測，2016年智能照明市場產值將達67億4,800萬美元，2013-2018年的年復合成長率將高達36%。
全球致力發(fā)展LED照明 白熾燈面臨淘汰邊緣
過去白熾燈雖然因為售價低廉，加上演色性佳，因此成為一般照明主流產品，然由于白熾燈光能轉換效率極低，使用上并不環(huán)保，因而發(fā)展出轉換效率以及壽命均較高的節(jié)能燈，但卻因為生產過程以及使用后的廢棄物均具有污染問題，因此市場便聚焦在轉換效率90%以上，且壽命可達20,000小時的LED照明產品。
目前各國政府對于LED照明政策尚屬積極(圖1)，就美國來看，先前能源部期望以固態(tài)照明取代傳統(tǒng)照明，其發(fā)展計劃則以2005年于圣地亞哥的研討會結論為基礎--2020年冷白光發(fā)光效率目標將從2010年的140流明/瓦(lm/W)提升至243流明/瓦，同時間代工價格將從13美元/klm大幅降至1美元/klm；暖白光發(fā)光效率目標則從2010年的90流明/瓦提升至234流明/瓦，同時間代工價格將從25美元/klm大幅降至1.1美元/klm。此外，為加強消費者對于LED照明產品接受度，美國能源部也提出能源之星計劃，并從2012年開始分階段禁用白熾燈，并對節(jié)能燈進行補貼。
圖1 各國禁用白熾燈時程表 資料來源：LEDinside(03/2013)
其實在美國政府于2012年開始禁用白熾燈前，歐盟早于2009年開始在不同階段針對100瓦、75瓦、60瓦、40瓦和25瓦的白熾燈實施禁用計劃，并于2012年全面禁用；環(huán)保意識較高的日本則同樣于2012年開始停止制造與銷售白熾燈，也堪稱目前LED燈滲透率最高國家。先前日本政府于2009年5月實施“Eco-points”政策，當消費者購買環(huán)保產品后即可獲得特定點數(shù)，并可用此點數(shù)交換其環(huán)保家電，加上后來311地震，日本政府推出限電以及折扣券補助等政策，日本LED燈泡滲透率從2009年的5%提高至2011年4月的27%。其它如韓國則于2013年開始全面禁用，且繼2006年“LED照明15/30普及計劃”，2011年6月又公布“LED照明20/60計劃”，計劃將LED照明滲透率在2020年滲透率目標提高至60%。
而過去白熾燈年銷量達十億顆的中國也制訂淘汰白熾燈計劃，在發(fā)改委公布《中國逐步淘汰白熾燈路線圖(征求意見稿)》中，共分為五個階段，其中第一階段為期一年過渡期，2012年10月1日起將分兩階段禁止進口和國內銷售功率在100瓦、60瓦以上普通照明用白熾燈。2015年10月1日起經過為期一年的調整與評估后，將于2016年10月1日全面替換15瓦以上普通照明用白熾燈。此外，中國LED供應鏈在十一五計劃成形后，政府再次將LED納入十二五計劃中，著重提升LED發(fā)光效率(白光LED發(fā)光效率達150-200流明/瓦；LED燈具達80流明/瓦)、專利布局以及訂定標準，并且培養(yǎng)二十至三十家具核心技術的廠商，以及建立“十城萬盞”示范城市，訂出產業(yè)規(guī)模達人民幣5,000億元的目標。
LED照明成長性高 價格為普及指針
除各國政府政策支持LED照明發(fā)展外，各家廠商對于LED照明產品商機亦有所期待，然前幾年未如預期出現(xiàn)爆發(fā)性增長，主要原因可從消費面與產品面來探討。就消費面來看，除一般消費者尚未養(yǎng)成使用節(jié)能家電產品的習慣外，最主要是LED燈泡價格相較于白熾燈與節(jié)能燈仍有段距離，即使LED燈因為壽命較長，且用電量較省，與白熾燈、節(jié)能燈間的價差可透過長時間的使用來彌補，然由于消費者購買產品多以首次支付的成本來考慮，且當時的價差仍過大，彌補整體成本(購買燈具總成本與電費總成本的合計)的期間太長，導致消費者無感。
就產品面來講，雖然LED壽命在正常情況下可達20,000小時，然若使用時周遭溫度大幅提升，將會對其壽命、發(fā)光效率以及穩(wěn)定性造成重大影響，如當操作溫度由攝氏63度升到74度時，LED平均壽命將會減少75%，因此若無法有效將LED發(fā)光時產生的熱能導出，將無法達到原本預期的效果。
此外，過去不論是市面上銷售或者是政府工程所采用的LED燈具，其質量與規(guī)格因無特定規(guī)范而參差不齊，當消費者或政府采購的產品所表現(xiàn)出來的效果不如預期時，就會影響其購買意愿，如中國先前所提出的“十城萬盞”計劃，預計在二十一個城市設置一百萬盞路燈，但根據統(tǒng)計，2009年此二十一個城市僅安裝約二十二萬盞，遠不如預期，部分原因即為在政府未制定規(guī)格標準情況下，企業(yè)為取得標案而以低成本制造出的產品質量不佳，導致熄燈率過高。
一般市場在探討LED照明是否達甜蜜點，主要指標有--LED/節(jié)能燈售價/klm比在1.5倍、住宅用LED燈價差回收期2年、工商用LED燈價差回收期3.5年。目前在LED燈泡價格大幅下滑下，工商用市場已達甜蜜點，如以飛利浦(Philip)5瓦LED燈泡與8瓦節(jié)能燈來比較，工商用市場因為照明時間較長，加上電費較住宅用貴，因此僅1.7年即可回收；如以飛利浦8瓦LED燈泡與12瓦節(jié)能燈來比較，回收期也僅2.3年。若以白牌燈泡來看，部分售價較低廉的LED燈于住宅用市場也已達甜蜜點，因此市場需求確實可望逐步涌現(xiàn)。
若以散熱部分來看，一般LED燈散熱途徑為包括從空氣中散熱或利用LED芯片基板、系統(tǒng)電路板將熱能導出。目前除LED燈具不使用效果較佳的散熱鰭片外，LED芯片基板與系統(tǒng)電路板透過采用不同材質可以提升散熱效果。在芯片基板部分，過去主要以三氧化二鋁(AI2O3)基板為主，近年興起的氮化鋁(AIN)因為熱傳導系數(shù)高出氧化鋁的兩倍以上，因此可望提升基板散熱表現(xiàn)；在系統(tǒng)電路板部分，目前采用的MCPCB的構造雖與傳統(tǒng)電路板(PCB)相似，但以鋁材質基板取代FR4板，并改用高散熱貼合膠，增加其散熱效果。其它如將LED芯片與基板連結的方式從金打線改成共晶與覆晶，亦可大幅增加電極導線至印刷電路板的效率。從以上述多種解決辦法來看，溫度過高問題應可逐步獲得解決。
現(xiàn)階段在政府政策加持以及廠商致力提升質量與降低成本下，LED照明已逐漸為消費者所接受，特別是工商用市場因為開燈時間較長，大幅拉低其轉換LED燈具所需的回本時間，因此LED照明市場可望開始出現(xiàn)顯著成長。根據Digitimes統(tǒng)計，2012年全球LED照明市場規(guī)模約165億2,000萬美元，年成長率(YoY)80%，預計至2015年，整體市場規(guī)?？蛇_442億美元(圖2)。#p#分頁標題#e#
圖2 全球LED照明產值預估 資料來源：Digitimes，03/2013
兼顧節(jié)能與舒適效果 智能照明引領潮流
近年隨著科技進步，包括智能手機、智能電視以及智能電網等新產品與新概念不斷冒出，就連照明市場也吹起了“智能潮流風”。“智能照明”顧名思義就是燈具能夠被用戶所控制，且能對周遭的環(huán)境自動做出反應。透過智能照明系統(tǒng)，除消費者可依自身需求控制與調整LED亮度與顏色，并可在遠程實時掌握照明狀況，甚至可建立照明系統(tǒng)數(shù)據庫，如安裝信息與作業(yè)紀錄的管理。另外，燈具本身亦可感應周遭環(huán)境并且調整亮度，如在燈具周遭并無感應到人或者環(huán)境光很明亮時，可降低燈源所發(fā)射出的亮度以達到節(jié)能節(jié)能的功能。
智能照明系統(tǒng)除可達到節(jié)能節(jié)能功能外，在減少不必要亮度的同時，也可提升環(huán)境舒適度，同時也可透過燈光調整來達到情境營造、身心放松等效果。雖然過去智能照明系統(tǒng)一詞已多次被提及，然由于傳統(tǒng)照明無法達到較佳的調光效果，因此相關需求始終無法建立起來。近來在LED照明趨勢成形下，因為其半導體特性，使得LED燈具有易于電控與調光的優(yōu)勢，能夠展現(xiàn)出較佳的效果，可望大舉帶動智能照明的潮流。
智能照明趨勢其實也可從各國官方與民間組織動向看出。日本在311地震后，除帶動LED照明產品滲透率提升外，于2012年設立的日本智能照明系統(tǒng)推進協(xié)議會亦積極推動“適當場所適度照明”的理念，期望能透過智能照明系統(tǒng)達到節(jié)能與舒適的效果。中國廠商在智能照明領域雖然目前技術無法與國際大廠相比擬，然而政府也開始了解到智能照明系統(tǒng)優(yōu)勢，如上海市政府便訂出要市中心將主要景觀道路路燈安裝智能系統(tǒng)的目標。
韓國首爾市政府也提出2014年將累計達超過一百三十萬盞可統(tǒng)一控制的路燈、景觀燈等戶外照明。而臺灣地區(qū)經濟部為持續(xù)推動照明產業(yè)升級，也與工研院、資策會以及臺灣區(qū)電機電子工業(yè)同業(yè)公會、臺灣區(qū)照明燈具輸出業(yè)同業(yè)公會、臺灣光電半導體產業(yè)協(xié)會、LED路燈產業(yè)聯(lián)盟等組織組成“臺灣LED與照明標準調和會議”，并且通過智能照明系統(tǒng)標準。
與LED照明發(fā)展初期相同，智能照明系統(tǒng)因為初期建置成本較昂貴，因此建置所能帶來成本下滑幅度多寡，變成消費者是否采納的關鍵。由于辦公大樓、百貨公司、復合式商場以及量販店等，照明設備占耗電比重均達25~30%，因此工商用市場成為智能照明系統(tǒng)主要需求者。就2012年來看，工商用市場占比即接近90%，其次則是政策導向的政府與公共建筑，占比約在10%左右，預計住宅部分要等到2014年，相關產品價格大幅滑落后，占比才會有顯著增長(圖3)。
圖3 全球LED照明產值預估 資料來源：IEK，03/2013
根據MarketsandMarkets預估，2013年全球智能照明市場規(guī)模約在15億美元左右，預計到2016年底為止，市場產值可成長至67.48億美元，2013-2018年的年復合成長率將高達36%(圖4)，吸引飛利浦、歐司朗(OSRAM)、Panasonic、東芝照明(Toshiba Lighting)以及NEC等國際大廠積極投入。
圖4 全球智能照明市場規(guī)模預估 數(shù)據來源：MarketsandMarkets，03/2013
以飛利浦為例，由于消費性照明產品競爭激烈，因此公司對于毛利率較高的智能照明亦趨于重視，2011年照明系統(tǒng)與控制業(yè)務占比重已達14%；若以飛利浦研發(fā)資源分配來看，2008年時智能照明占比約60%，預計在2015年底將達90%以上水平，明顯可看出飛利浦希望透過發(fā)展照明控制系統(tǒng)，將其于LED照明市場定位從僅為光源提供者，拉高層次至照明解決方案供貨商，以期提高公司于客戶心中地位。
歐司朗、東芝照明亦表明下一階段照明發(fā)展重點，將從過去著重提升效能轉而發(fā)展遠程智能控制。而臺廠包括隆達、臺達電亦有布局智能照明系統(tǒng)領域，如隆達于2012年臺北光電展展出可透過智能移動裝置進行操作的智能照明系統(tǒng)，臺達電則展示可設定因應不同天候所需照明量的光源控制程序。
雖然目前LED照明因為相比白熾燈與節(jié)能燈更具節(jié)能環(huán)保功能，已開始為消費者所采用，然為達到環(huán)境更舒適與節(jié)能更極致的效果，智能照明應用將是未來不可或缺的一環(huán)。盡管目前智能照明系統(tǒng)價格仍舊高昂，如飛利浦先前推出一款可透過iPhone、iPad控制的LED燈泡，整組系統(tǒng)包含LED芯片、微控制器(MCU)、無線收發(fā)器與ZigBee等組件，售價達199美元，遠高出普通LED照明產品的售價，不過，隨著飛利浦、歐司朗等國際大廠積極導入，以及過去一向以成本控管聞名的中國大陸和臺灣廠商加入，相信相關產品價格應可在未來幾年見到快速滑落，屆時整體市場規(guī)模將可望有快速成長的空間。
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