2008/07/05
經濟部能源局
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▓撰文：王進榮
▓圖片提供：工研院能環所
高效率LED（Light Emitting Diode）照明將隨著高油價時代來臨顯現出迫切性的需求，它是綠色能源產業的一環，若LED照明配合太陽光電系統，預期將是明日之星的重要產業，不僅是替代能源結合高效率LED照明的最佳運用方式，並提供未來產業高度發展及運用的機會，也是兼具潔淨、環保、永續性的光電能源。
LED照明是新一代固態照明光源，具有節能、高效率、壽命長、綠色環保、安全性高、無熱輻射等特點。由於太陽電池與LED為直流元件，不需使用變頻器做頻率轉換，可以避免效率轉換損失，因此高效率LED照明的推廣與應用，意味著第三次照明革命的來臨。
LED優點與應用
LED路燈的發光照明主體是LED，在簡介太陽電池LED路燈前，首先要說明LED的優點與應用，讓住家、學校、商業場所、工廠、公共場所樂於使用LED相關照明產品。
一、LED優點
（一）發光效率高：LED燈經歷數十年的發展，發光效率有很大進展與突破，目前傳統的白熾燈發光效率為12～24Lm╱W，螢光燈為50～90Lm╱W，鈉燈為90～140Lm╱W，LED燈則為50～90Lm╱W。（由於LED技術發展快速，目前市場流通約80Lm╱W）
（二）低耗電量：LED電力消耗低，在同樣照明效果下，LED僅為傳統光源如白熾燈的十分之一。
（三）使用壽命長：LED體積小、重量輕、耐震動、耐衝擊，比傳統的白熾燈、螢光燈等較不易破碎，且使用壽命長。
（四）安全性高：LED使用電壓低（直流約3.3伏特），傳統白熾燈使用電壓高（交流110伏特），相形之下LED的安全性就比白熾燈要高很多。
（五）發光響應時間：LED發光響應時間短，屬奈秒級（10-9秒），然而傳統白熾燈的響應時間長，數毫秒級（10-3秒），螢光燈甚至更長，因此LED對立即需求照明的地方可顯現其便利性。
（六）適用性：由於LED單晶面積小，容易製作並組合成各種形狀的器件，適合設計於易變化的環境。
（七）發光顏色：傳統白熾燈或螢光燈發光顏色變化少，LED方便使用化學修飾方法及調整材料的材質、能帶結構與能帶間隙即可呈現紅、黃、綠、藍、橙、白等多種顏色。
（八）環保：傳統螢光燈含汞（水銀）屬有害毒物，LED無此顧慮且可回收，不會造成環境污染。
二、LED應用領域
（一）指示燈、顯示燈：可應用於儀表板之各種信號顯示或警告訊息，及街頭廣告與火車公車內裝之資訊顯示螢幕、手電筒、礦工頭燈、潛水頭燈、便斗燈等。
（二）交通號誌燈：目前國內的交通號誌燈已逐漸汰換為LED號誌燈。
（三）汽機車用燈：新一代汽機車之倒車燈、尾燈、煞車燈、方向燈亦逐漸汰換為LED燈。
（四）特殊照明：太陽電池路燈（或具備監視器及區域通訊之先進太陽電池路燈）、太陽電池庭院燈。
（五）背光照明；電子、電腦、通訊等設備之背光電源。
（六）投射光源：藝術投射燈、投影機等之光源。
（七）一般照明：高效率LED照明燈及其他照明用途。
目前LED應用雖然廣泛，但對功高率、高亮度LED的封裝散熱與隔熱技術仍需繼續發展與克服，因為熱源對LED的壽命有很大影響，並造成光衰減而影響光效，同時也要克服LED晶粒製程專利問題，以免受制於他國而喪失國際競爭力。
太陽電池LED路燈應用前景
傳統路燈所使用的燈泡種類包括：金屬鹵化物燈、白熾燈、高壓鈉燈以及省電燈等，據統計每年傳統路燈所支出電費約新台幣20幾億元，各路燈主管機關每年都須編列龐大預算支付路燈電費，若將全台的路燈都改為LED，據估計可節省40％以上的電費，節能效果甚為可觀，加上配合太陽電池模組的應用，製成太陽電池LED路燈更能發揮減碳的效益。
另一方面，太陽電池LED路燈如果要全天候運作，除需太陽電池模組外，必須要有一個小型的儲電裝置進行儲能，及一套電源充電管理系統，亦即白天使用太陽電池模組，藉由光電效應將產生的電力向儲電裝置充電，再於夜晚或黃昏時，藉由控制電路將儲電裝置輸出直流電力以供應LED路燈照明。目前高容量磷酸鐵鋰電池技術已有突破性的發展，其體積小、重量輕、充放電次數多、正常使用壽命長、長期使用成本低、低污染、安全性高，將可取代傳統的鉛酸電池。
據台灣光電科技工業協進會（PIDA）統計，2007年台灣光電產值約633億美元，相當於新台幣2兆，較2006年成長32％，未來幾年內仍可望維持在17％以上的成長率，預計到2011年時可突破1千億美元的規模，創下新台幣3兆元規模的另一里程碑。而在太陽光電產業方面，台灣太陽電池產值約新台幣403億元，產值居世界第4位，估計2008年台灣太陽電池產量可達1,148MW，產值達880億元，整體太陽光電產業（包括矽晶圓、太陽電池與模組）可望突破1,000億元，顯現未來太陽電池LED路燈發展將有很好的遠景。
響應「全民減碳從燈做起」
面臨油、電價等能源高漲，以及溫室氣體地球暖化危機、務實綠色環保產業理念的時代，使用高效率LED、太陽電池、太陽電池LED路燈等，對降低尖峰用電與溫室氣體排放將有很大幫助，更可響應能源局「全民減碳從燈做起」政策。能源局局長葉惠青指出，政府公部門已逐步禁用傳統白熾燈，預定2009年起可望全面換用LED燈省電照明。在此筆者也樂於預見未來高效率LED及太陽電池科技的持續精進，以及預期對光電效率有重大突破與最佳成本效益的前提下，未來鄉下、都市街巷道，甚或道路主幹道都能廣泛引用太陽電池LED路燈，則太陽電池LED路燈大放光明的時代指日可待！（作者任職於工研院能環所）