LED發光二極管，具備體積小、效率高，尤其是發光效能，在關鍵元件LED的封裝、基版
、光學封裝材料各方麵持續改善、精進，目前可量產的LED元件
，白光產品可做到200~300lm表現
，但發展路燈
、街燈產品不光需考量照明效能，反而是燈具的穩定性、壽命、能源使用效率...

LED關鍵發光元件性能持續提升 為開發照明燈具奠定基石

以現有的LED元yuan件jian來lai說shuo，已yi有you多duo種zhong方fang案an可ke以yi將jiang元yuan件jian的de發fa光guang強qiang度du增zeng強qiang，例li如ru，在zai封feng裝zhuang材cai料liao的de改gai善shan使shi用yong更geng高gao透tou光guang的de光guang學xue等deng級ji材cai料liao，或huo是shi使shi用yong塗tu有you防fang反fan射she表biao麵mian處chu理li的de設she計ji
，讓rang透tou鏡jing減jian少shao二er次ci反fan射she問wen題ti
，讓rang整zheng體ti光guang輸shu出chu能neng力li更geng為wei強qiang化hua而er不bu會hui因yin為wei材cai料liao差cha異yi出chu現xian性xing能neng減jian損sun。此ci外wai，在zai光guang學xue特te性xing的de改gai善shan方fang麵mian，封feng裝zhuang材cai料liao也ye可ke以yi強qiang化hua聚ju光guang性xing
，讓rang芯xin片pian本ben身shen的de發fa光guang效xiao用yong集ji中zhong至zhi元yuan件jian上shang方fang而er非fei過guo度du泛fan射she
，影ying響xiang產chan品pin測ce試shi的de光guang通tong量liang表biao現xian，或huo是shi需xu要yao在zai燈deng具ju使shi用yong高gao成cheng本ben的de二er次ci光guang學xue材cai料liao或huo反fan射she罩zhao，增zeng加jia產chan品pin的de開kai發fa成cheng本ben。

而現有LED元件的芯片、封裝材料等關鍵技術，在歐、美
、日ri廠chang商shang已yi有you量liang產chan高gao亮liang度du元yuan件jian產chan品pin，不bu管guan是shi使shi用yong多duo芯xin片pian封feng裝zhuang或huo特te殊shu設she計ji方fang案an，至zhi少shao在zai關guan鍵jian發fa光guang材cai料liao的de選xuan擇ze上shang較jiao以yi往wang更geng多duo元yuan，在zai性xing能neng表biao現xian上shang早zao已yi超chao越yue傳chuan統tong最zui高gao效xiao率lv之zhiHID光源(發光效率90~110lm/W)
，這已可解決現有LED照明燈具在總體光效能不足的產品問題
，也能滿足街道照明所要求的壽命、亮度、光衰基本要求。

關鍵材料性能表現佳 設計燈具需考量多項關鍵參數

而在關鍵元件的改善方麵
，已足以讓產品的性能有跳躍性的改善
，反而在燈具的驗證方麵，例如，穩定性、光衰、散熱

、安全性、抗候能力方麵
，必須利用不同的針對性對策來改善產品性能與表現。

但在發光材料選擇上，LED元件不能隻看發光效率指標，同時也須一並評估元件的溫升、壽命表現等關鍵相關指標，檢視CREE或OSRAM的產品規格資料會發現

，在LED發光元件必須檢視芯片PN接麵的工作溫度(Tj)必須小於75~85度，這可確認當發光效率在高過85%時，元件的工作效率仍可達到50,000小時水平，但實際上發光元件的工作溫度(Tj)若每升高10度，一般即會產生5%上下的光衰，同時LED元件壽命也會因此減半，因此在燈具設計方麵
，必須特別在散熱重點進行設計改善
，透過抑製溫升達到減緩光衰產生


，同時也可維持LED照明產品應有的壽命表現。

[page]
燈具散熱設計方案 直接左右產品壽命與光衰表現

而在路燈、街燈設計方案中

，在產品溫度的相關規定，可以參考台灣LED道路燈具規範CNS15233規範
，一般來說在耐久性測試環境溫度會在50°C下進行，一般為了避免燈具動不動就超過85°C水平
，會將工作溫度定在70~75°C左右
，讓燈具具備至少有10°C的溫升空間，避免因為環境下機箱內溫升問題造成關鍵元件的壽命減損或是光衰現象提早發生，影響路燈、街燈的產品導入效益。

而在LED路燈的設置環境，多半是屬於空曠的街道路邊，在運行過程雖然日間不需提供照明服務，但實際上夜間照明時，因為路燈、街燈仍須具備一定程度的防水、防塵特性
，這會使得燈具本身的密閉性偏高，造成散熱設計的難度提升。

一般電子設備在處理高量的散熱需求時
，在熱傳／散san熱re設she計ji方fang案an有you針zhen對dui小xiao功gong率lv產chan品pin應ying用yong的de自zi然ran散san熱re方fang案an
，可ke以yi透tou過guo金jin屬shu燈deng罩zhao本ben身shen的de材cai料liao進jin行xing傳chuan導dao散san熱re
，但dan前qian提ti必bi須xu是shi燈deng具ju本ben身shen的de亮liang度du與yu使shi用yongLED的材料特性、驅動方式可以達到僅在合理的額定溫度下運行
，搭配金屬燈殼提供的自然散熱處理內部的溫升問題。

自然散熱法設計簡單 但增加燈具體積、重量

使用自然散熱方案，必須使用大量的高導熱金屬材料，例如，使用大量鋁合金材料製作燈殼、散熱片等，藉此擴大燈具的表麵熱交換麵積
，這種設計方案將會導致燈殼動輒達到20公斤
，不隻是金屬加工在模具、二次加工處理等燈具製作成本大增，因為路燈、街燈都需要高空懸掛，這麼重的材料懸掛高空，也會產生安全與結構強度疑慮。

基本上使用自然散熱的設計方案，應用越重、越大的金屬麵積來進行散熱，方案是實際可行且容易設計，效果也還不錯。比較新穎的做法是搭配熱導管，將(jiang)燈(deng)具(ju)的(de)重(zhong)點(dian)高(gao)溫(wen)區(qu)塊(kuai)快(kuai)速(su)將(jiang)重(zhong)點(dian)區(qu)域(yu)的(de)溫(wen)度(du)散(san)逸(yi)到(dao)整(zheng)個(ge)金(jin)屬(shu)燈(deng)罩(zhao)
，藉(ji)由(you)燈(deng)罩(zhao)的(de)整(zheng)體(ti)表(biao)麵(mian)空(kong)間(jian)進(jin)行(xing)熱(re)交(jiao)換(huan)處(chu)理(li)
，但(dan)使(shi)用(yong)熱(re)回(hui)路(lu)或(huo)熱(re)導(dao)管(guan)僅(jin)能(neng)分(fen)散(san)導(dao)熱(re)
，僅(jin)可(ke)解(jie)決(jue)過(guo)度(du)集(ji)中(zhong)的(de)熱(re)問(wen)題(ti)，實(shi)際(ji)上(shang)燈(deng)具(ju)所(suo)需(xu)花(hua)在(zai)散(san)熱(re)上(shang)的(de)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)，並(bing)無(wu)法(fa)因(yin)此(ci)得(de)到(dao)減(jian)省(sheng)，使(shi)用(yong)此(ci)一(yi)散(san)熱(re)方(fang)案(an)設(she)計(ji)的(de)街(jie)燈(deng)、路燈
，仍有燈殼體積過大、過重的設計疑慮。

主動式散熱設計方案成本高 同時需考量耐用性

至於另一個方案是采行更有效的強製氣冷
、風(feng)扇(shan)氣(qi)冷(leng)設(she)計(ji)方(fang)案(an)，以(yi)達(da)到(dao)更(geng)高(gao)效(xiao)率(lv)的(de)散(san)熱(re)效(xiao)果(guo)，例(li)如(ru)，采(cai)行(xing)工(gong)業(ye)級(ji)冷(leng)氣(qi)機(ji)空(kong)調(tiao)散(san)熱(re)處(chu)理(li)，或(huo)如(ru)同(tong)計(ji)算(suan)機(ji)處(chu)理(li)器(qi)型(xing)態(tai)的(de)主(zhu)動(dong)強(qiang)製(zhi)散(san)熱(re)方(fang)案(an)。一(yi)般(ban)具(ju)備(bei)高(gao)效(xiao)能(neng)
、軍事用途規格的散熱風扇，使用壽命可達到70,000小時，風扇本體可具備IP65防水、防塵防護等級，如果搭配熱導管、鋁擠型散熱、鋁鰭片設計方案
，集成燈殼造型的機構設計，在散熱處理上其燈殼體積
、重量會較自然散熱法所使用的大幅減省，對於LED關鍵元件的壽命與光衰控製，也會有更好的成果。

路燈、街燈在設計過程中，也必須追加抗鹽霧環境測試，一般產品需要經過20,000小時測試確認可以達到光衰低於10%，外觀、狀況維持一定程度狀態。而路燈、街燈設置，先前也提過屬於較嚴苛的應用環境，不隻會有風吹
、雨打
，以及入塵與石化燃料廢氣、空氣中的酸性汙染物...等，這些都會造成燈具的外殼損壞，尤其是空氣中的懸浮灰塵
、重力落塵堆積在燈殼的散熱結構時，會造成熱持續累積無法散逸，嚴重一點還會造成LED路燈故障、燒毀。