LED照明的相關(guān)發(fā)展在這幾年已經(jīng)相當成熟，但如果進一步地看，事實上，LED照明在路燈、智慧家庭與商用照明等應(yīng)用場景的發(fā)展較為快速。但技術(shù)的不斷演進，我們所常見的LED照明應(yīng)用的滲透率的確也在逐年提升，最主要的原因當然是元件成本下降與發(fā)光效率的提升所致。

LED具技術(shù)優(yōu)勢 工業(yè)照明成新興處女地

在這樣的背景下，LED照明業(yè)者就必須尋找下一個處女地，讓企業(yè)本身仍然可以維持一定的獲利水準，而這個處女地就現(xiàn)階段而言，就是工業(yè)照明。根據(jù)LEDinside最新「2016 工程照明防爆燈市場」研究報告指出，2016年全球LED工業(yè)照明市場規(guī)模達29.32億美元，並以超過15%的年增長率成長，2020年市場規(guī)模將達52.04億美元。

LEDinside研究副理吳盈潔表示，得益於石油及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的推動，防爆燈在採礦、石油、軍事、交通等工業(yè)領(lǐng)域占有很大的市場地位，2016年由於替換需求驅(qū)動，LED防爆燈市場前景看好。

LEDinside也指出，LED防爆燈已有多年使用時間，各企業(yè)在研發(fā)方面也掌握較多經(jīng)驗，開發(fā)出一代又一代的產(chǎn)品，基本滿足了危險場所的使用要求。吳盈潔指出，LED防爆燈比傳統(tǒng)防爆燈的體積更小、重量更輕、壽命更長，價格也較適中，深得用戶滿意。對於石油、石化行業(yè)照明場所而言，如考慮專案的整體品質(zhì)、安全性能、成本控制與未來汞燈廢除條例等，選擇已成熟的LED防爆燈是必經(jīng)之路。

而凌力爾特電源產(chǎn)品部產(chǎn)品行銷總監(jiān)Tony Armstrong則是談到，商業(yè)與工業(yè)應(yīng)用在向LED過渡的過程中，發(fā)揮其引領(lǐng)作用是毫不奇怪的，因為在商業(yè)建築的能源消費總量中，照明通常占了 25% 至 40%。由於這些應(yīng)用需要提供長時間的高強度光，所以節(jié)省電能的經(jīng)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(yīng)用中這種人工成本是很龐大的。

圖1 : 當居家LED照明市場出現(xiàn)飽和後，照明大廠自然就會尋找新的市場出路。（Source：pressroom.gelighting.com）

工業(yè)照明少量多樣 臺灣仍要加把勁

英飛凌電源管理與多元電子事業(yè)處資深行銷經(jīng)理張文貴表示，工業(yè)LED照明對臺灣來說，還是較為陌生，理由在於臺灣業(yè)者對於LED照明還是偏重量大的終端應(yīng)用，而工業(yè)領(lǐng)域並沒有較大的數(shù)量需求。

此外，細分來看，不同的應(yīng)用場景，所需要的LED光源的要求都不甚相同。就應(yīng)用場景而言，可以分為，重工業(yè)、電子工廠、食品工廠或是戶外煙囪的警示燈等，像是食品工廠的LED照明，對於防水的能力就會特別要求，原因來自於食品需要高壓水柱沖洗，LED照明在機構(gòu)設(shè)計上，就必須要特別注意。此外，如FAA（美國聯(lián)邦航空總署）也對於煙囪警示燈的警示燈有相關(guān)的照明。

美國超級盃場地在去年全面改用LED照明，工業(yè)領(lǐng)域使用的天井燈與防爆燈，也開始逐漸使用LED，市場產(chǎn)值雖然不算太大，但就利潤而言，仍足以吸引諸多照明大廠投入。

張文貴也以北美超級盃為例，由於原本的光源採用HID燈，但是由於關(guān)閉後，無法立刻就恢復(fù)其照度，但改採LED光源，就能立即解決。因此其球場也在去年改採LED光源，其他像是大賣場、造船場、倉儲等，在北美市場都陸續(xù)採用LED，因此發(fā)展相當快速，唯獨其產(chǎn)品品質(zhì)有較高的要求，壽命時間至少要十萬小時。

Littelfuse資深技術(shù)行銷工程師游恭豪也指出，即便是Littelfuse本身，由於客戶種類太多，很難判斷有哪些客戶已經(jīng)投入LED工業(yè)照明領(lǐng)域，當然有一部份的原因在於工業(yè)照明領(lǐng)域的標準在定義上相對模糊所導致。

但游恭豪指出，不論是居家或是戶外照明等，其產(chǎn)品生命週期都相當?shù)拈L，再加上市場飽和的情況下，儘管臺灣投入的業(yè)者不多，但在今年的確也開始出現(xiàn)了移動的情況，但進入工業(yè)照明領(lǐng)域，最大的問題在於，需要長時間的耕耘與摸索，由於工業(yè)照明的特色是少量多樣，所以會更為辛苦，訂單會更難取得。

圖2 : 超級盃將光源改為LED照明，對於LED在照明領(lǐng)域的擴張來說，又是一個新的里程碑。（Source：scooperinc.com）

LED保護 為設(shè)計基本要件

若將LED工業(yè)照明作一個概略的分類，像是戶外的天井燈或是體育場的照明，可被歸類在一類；廠房室內(nèi)則是一個重要類別，最後則是難度最高的防爆照明。

游恭豪指出，光是在廠房裡的LED照明，就應(yīng)用環(huán)境不同，像是高震動、多塵、爆炸，甚至是無塵室等，對於LED照明的要求也會有所差異，再加上LED照明也要考量人因工程的問題，所以大體來說，需要考量的面向相當多元，就市場特性來看，少量多樣可以說是LED工業(yè)照明的主要特色，所以從系統(tǒng)整合乃至於整廠輸出的角度而言，產(chǎn)品本身的品質(zhì)就必須足以讓整合業(yè)者信任，否則無法打入廠房內(nèi)的照明系統(tǒng)。當然，基本的可靠度、管理維護與突波電壓防護等，都是基本要求。

Tony Armstrong進一步表示，與白熾燈不同的是，LED 燈不是「加熱器」，白熾燈本質(zhì)上是個電阻器，而LED 本質(zhì)上則是個二極體。所以LED需要相對嚴格的穩(wěn)定電流和電壓，這一般由 LED 燈驅(qū)動器電路提供。不過這種電路容易出現(xiàn)開路或短路情況，另外高溫對 LED 燈的可用光輸出也有負面影響，因此設(shè)計 LED 驅(qū)動器電路及電路安裝方法時必須特別留意。

白熾燈可以直接接受 AC 電源電壓，與此不同，LED 需要穩(wěn)定的DC電壓和電流。因此，視電源不同而不同，可能需要AC至DC轉(zhuǎn)換。無論何時，只要發(fā)生轉(zhuǎn)換，事情就總是有可能出錯。在很多情況下，這類故障可能有損甚至毀掉 LED驅(qū)動電路，而沒有了驅(qū)動電路，LED本身不可能發(fā)光。所以，本身納入LED保護功能的驅(qū)動器是非常有用的。

圖3 : LED照明雖然能夠省下不少電力，但對於電路保護仍有一定的要求存在。（攝影：姚嘉洋）

藉由簡單透過LED施加正確的電流量，將允許其取得特定的每瓦亮度輸出。針對單一LED這可能不是甚麼大問題，然而如果有許多成串LED，則其亮度輸出將非常可觀。

但是哪些事情可能對LED及其驅(qū)動器電路的工作產(chǎn)生負面影響? 答案是，很多事情都可能對 LED 輸出產(chǎn)生負面影響，甚至使LED發(fā)生災(zāi)難性故障。這些事情包括：過壓或過流。當然，如前面所述，熱環(huán)境不佳也可能對LED的使用壽命造成負面影響，因此良好的整體熱設(shè)計也是至關(guān)重要的。此外，為防遺忘，這裡再強調(diào)一次，LED驅(qū)動器電路也很重要。

保護LED免受過熱影響更加富有挑戰(zhàn)性。LED燈具常常很小，幾乎沒什麼散熱途徑，而且可能沒有風扇增加空氣流動，提供冷卻。因此大部分熱量不得不透過傳導來散出。這樣一來，在設(shè)計階段必須考慮良好的散熱。此外，LED驅(qū)動器電路若能以非常高的轉(zhuǎn)換效率工作也會非常有幫助，因為轉(zhuǎn)換效率越高，以轉(zhuǎn)換功耗形式產(chǎn)生的熱量越少。因此，具備90%以上效率的 LED 驅(qū)動器對於良好的熱設(shè)計是極有幫助的。

環(huán)境不同 保護等級也不同

游恭豪觀察驅(qū)動電源業(yè)者的狀況並談到，從家用、商用到工業(yè)用，對於突波電壓防護，各有不同的標準要求，像是家用僅需1kV即可，商用則要到4kV，進入到工業(yè)用，則會一口氣提升到10kV的水準，一般來說，驅(qū)動電源業(yè)者都會同時提供規(guī)格要求的方案，但如同前面所提到的，由於工業(yè)規(guī)格相對少量多樣，所以業(yè)者們所採用的策略是將既有的商用產(chǎn)品依照客戶的需求，再加上工規(guī)防護的設(shè)計，這種作法相對較有彈性。

圖4 : 愈高功率的LED照明方案，對於電路保護的要求，也就愈為嚴苛（Source：www.greenlightingled.com）

張文貴也提及，就英飛凌的角度來說，英飛凌畢竟僅是半導體元件供應(yīng)商，對於機構(gòu)或是燈具相關(guān)的設(shè)計，並無法介入這些領(lǐng)域，僅能就功率大小、是否調(diào)光、LED光源矩陣如何排列與電子控制等領(lǐng)域進行發(fā)揮。

他更談到，一般來說，工業(yè)電源的交流電電壓，其輸入範圍大致上可以分為兩類，一是120V到277V，其次是340V到480V，後者大多出現(xiàn)在美國與加拿大區(qū)域居多，而且擁有相當大的比重。而歐洲也有自己的交流電輸入範圍，220至240V。

就突波耐壓的層級而言，120V至277V，其耐壓標準為4000V，340V至480V則為10,000V，通常後者還會再加裝SPD（Surge Protection Device；電湧保護器），以吸收突如其來的雷極能量。當然，英飛凌本身在電路設(shè)計上也會有保護機制，但仍要被動元件的支援，才能形成完善的電路保護設(shè)計。

而針對SPD，游恭豪也從被動元件供應(yīng)商的角度切入，進一步說明了SPD的具體要求，在遇到落雷時，SPD本身就必須承載動輒好幾百萬伏特的電壓，諸多國家在許多電器保護設(shè)計上，也將SPD納入基本要求，而SPD另一個任務(wù)，則是在擁有諸多重電設(shè)備的廠房內(nèi)，扮演保護角色，畢竟每臺設(shè)備在啟動時，一定會有突波電壓出現(xiàn)，有可能會對其他的電氣設(shè)備造成破壞，因此，SPD的確也適用於工業(yè)照明。

不過，除此之外，大部份的工業(yè)客戶對於SPD也有防水的需求，一般來說都要達到IP66的等級，僅有少部份會需要到IP67（深水等級）。

結(jié)論

不難發(fā)現(xiàn)，LED照明的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)向外擴張到工業(yè)場域，儘管該市場才正進入發(fā)展階段，但市場少量多樣的特性，輔以進入門檻又高等，LED工業(yè)照明未來的發(fā)展值得觀察，卻也值得臺灣照明業(yè)者一試。

**刊頭圖片（Source：initial-led.com）