从元件光衰、散热多方着手，LED路灯可靠性治标又治本
品慧电子讯针对路灯、街灯产品，与一般居家使用的生活照明应用不同，路灯、街灯的设置环境条件相对较差，不只需有较高的抗候条件，还必须具备防水、防尘、防锈蚀...等较高等级防护要求。而现有路灯、街灯会有部分产品产生无法通过认证的问题，不只要花大量时间、资源改善设计，也必须进行持续产品调校，必须在设计起始时就开始将产品要求与测试方法确认。
LED发光二极管，具备体积小、效率高，尤其是发光效能，在关键元件LED的封装、基版、光学封装材料各方面持续改善、精进，目前可量产的LED元件，白光产品可做到200~300lm表现，但发展路灯、街灯产品不光需考量照明效能，反而是灯具的稳定性、寿命、能源使用效率...
LED关键发光元件性能持续提升 为开发照明灯具奠定基石
以现有的LED元件来说，已有多种方案可以将元件的发光强度增强，例如，在封装材料的改善使用更高透光的光学等级材料，或是使用涂有防反射表面处理的设计，让透镜减少二次反射问题，让整体光输出能力更为强化而不会因为材料差异出现性能减损。此外，在光学特性的改善方面，封装材料也可以强化聚光性，让芯片本身的发光效用集中至元件上方而非过度泛射，影响产品测试的光通量表现，或是需要在灯具使用高成本的二次光学材料或反射罩，增加产品的开发成本。
而现有LED元件的芯片、封装材料等关键技术，在欧、美、日厂商已有量产高亮度元件产品，不管是使用多芯片封装或特殊设计方案，至少在关键发光材料的选择上较以往更多元，在性能表现上早已超越传统最高效率之HID光源(发光效率90~110lm/W)，这已可解决现有LED照明灯具在总体光效能不足的产品问题，也能满足街道照明所要求的寿命、亮度、光衰基本要求。
关键材料性能表现佳 设计灯具需考量多项关键参数
而在关键元件的改善方面，已足以让产品的性能有跳跃性的改善，反而在灯具的验证方面，例如，稳定性、光衰、散热、安全性、抗候能力方面，必须利用不同的针对性对策来改善产品性能与表现。
但在发光材料选择上，LED元件不能只看发光效率指标，同时也须一并评估元件的温升、寿命表现等关键相关指标，检视CREE或OSRAM的产品规格资料会发现，在LED发光元件必须检视芯片PN接面的工作温度(Tj)必须小于75~85度，这可确认当发光效率在高过85%时，元件的工作效率仍可达到50,000小时水平，但实际上发光元件的工作温度(Tj)若每升高10度，一般即会产生5%上下的光衰，同时LED元件寿命也会因此减半，因此在灯具设计方面，必须特别在散热重点进行设计改善，透过抑制温升达到减缓光衰产生，同时也可维持LED照明产品应有的寿命表现。
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- 第一页：LED关键发光元件性能持续提升
- 第二页：灯具散热设计方案
灯具散热设计方案 直接左右产品寿命与光衰表现
而在路灯、街灯设计方案中，在产品温度的相关规定，可以参考台湾LED道路灯具规范CNS15233规范，一般来说在耐久性测试环境温度会在50°C下进行，一般为了避免灯具动不动就超过85°C水平，会将工作温度定在70~75°C左右，让灯具具备至少有10°C的温升空间，避免因为环境下机箱内温升问题造成关键元件的寿命减损或是光衰现象提早发生，影响路灯、街灯的产品导入效益。
而在LED路灯的设置环境，多半是属于空旷的街道路边，在运行过程虽然日间不需提供照明服务，但实际上夜间照明时，因为路灯、街灯仍须具备一定程度的防水、防尘特性，这会使得灯具本身的密闭性偏高，造成散热设计的难度提升。
一般电子设备在处理高量的散热需求时，在热传／散热设计方案有针对小功率产品应用的自然散热方案，可以透过金属灯罩本身的材料进行传导散热，但前提必须是灯具本身的亮度与使用LED的材料特性、驱动方式可以达到仅在合理的额定温度下运行，搭配金属灯壳提供的自然散热处理内部的温升问题。
自然散热法设计简单 但增加灯具体积、重量
使用自然散热方案，必须使用大量的高导热金属材料，例如，使用大量铝合金材料制作灯壳、散热片等，藉此扩大灯具的表面热交换面积，这种设计方案将会导致灯壳动辄达到20公斤，不只是金属加工在模具、二次加工处理等灯具制作成本大增，因为路灯、街灯都需要高空悬挂，这么重的材料悬挂高空，也会产生安全与结构强度疑虑。
基本上使用自然散热的设计方案，应用越重、越大的金属面积来进行散热，方案是实际可行且容易设计，效果也还不错。比较新颖的做法是搭配热导管，将灯具的重点高温区块快速将重点区域的温度散逸到整个金属灯罩，藉由灯罩的整体表面空间进行热交换处理，但使用热回路或热导管仅能分散导热，仅可解决过度集中的热问题，实际上灯具所需花在散热上的金属材料，并无法因此得到减省，使用此一散热方案设计的街灯、路灯，仍有灯壳体积过大、过重的设计疑虑。
主动式散热设计方案成本高 同时需考量耐用性
至于另一个方案是采行更有效的强制气冷、风扇气冷设计方案，以达到更高效率的散热效果，例如，采行工业级冷气机空调散热处理，或如同计算机处理器型态的主动强制散热方案。一般具备高效能、军事用途规格的散热风扇，使用寿命可达到70,000小时，风扇本体可具备IP65防水、防尘防护等级，如果搭配热导管、铝挤型散热、铝鳍片设计方案，集成灯壳造型的机构设计，在散热处理上其灯壳体积、重量会较自然散热法所使用的大幅减省，对于LED关键元件的寿命与光衰控制，也会有更好的成果。
路灯、街灯在设计过程中，也必须追加抗盐雾环境测试，一般产品需要经过20,000小时测试确认可以达到光衰低于10%，外观、状况维持一定程度状态。而路灯、街灯设置，先前也提过属于较严苛的应用环境，不只会有风吹、雨打，以及入尘与石化燃料废气、空气中的酸性污染物...等，这些都会造成灯具的外壳损坏，尤其是空气中的悬浮灰尘、重力落尘堆积在灯壳的散热结构时，会造成热持续累积无法散逸，严重一点还会造成LED路灯故障、烧毁。
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