自電力照明被引介之后，在一世紀(jì)的期間，僅有兩種型態(tài)的光源技術(shù)──白熾燈和電力放電──曾經(jīng)共存過(guò)。標(biāo)準(zhǔn)的住宅照明燈泡是屬于白熾光源的家族，而用于辦 公室直線(xiàn)式的熒光燈，及在街道上看到之鈉燈，則是電力放電式家族的例子。而此刻，第三種型式的光源科技──發(fā)光二極體(Light Emitting Diode;LED)，正在嶄露頭角并具有很好的前途。作為第一個(gè)固態(tài)照明的科技，LED有提供顯著的能源節(jié)約和長(zhǎng)壽命的潛力。這些因素已將一般照明社群 吸引到這一個(gè)新的科技了。

　　LED做為有效率的光源

　　對(duì)大多數(shù)的人們，LED這個(gè)名詞僅與經(jīng)常在電子設(shè)備上所看到的小型指示燈相關(guān)，例如：收音機(jī)和遙控器。雖然LED是在1960年代后期開(kāi)發(fā)出來(lái)的，而研究 人員和開(kāi)發(fā)者，卻花費(fèi)了近三十年制造用此一科技的白光。然而在此期間，有顏色的LED之強(qiáng)度顯著地增加許多，允許它們被用在很多樣的應(yīng)用上。在 1990年代的后半期間，LED開(kāi)始在交通號(hào)幟上取代了白熾燈。在此一應(yīng)用方面，與其對(duì)應(yīng)的白熾燈比較，LED已顯示可節(jié)省超過(guò)80%以上所用的能源。如 此大的能源節(jié)約可被實(shí)現(xiàn)，是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的彩色的號(hào)幟，在白熾燈上須用光學(xué)的濾器。這些濾器吸收，并浪費(fèi)了顯著的由光源所產(chǎn)生的一部分的輻射能源。另一方面來(lái) 說(shuō)，LED以一個(gè)狹窄波段來(lái)發(fā)光，因而可以有效率地產(chǎn)生彩色的光。

　　圖一：5mm封裝的LED在溫度控制環(huán)境下的情況

　　當(dāng)LED在交通號(hào)幟上取代白熾燈時(shí)，它們不只是以能源效率來(lái)展露;事實(shí)上，一些制造商宣稱(chēng)他們的LED可維持十萬(wàn)小時(shí)。

　　當(dāng)白光LED技術(shù)逐步進(jìn)化時(shí)，產(chǎn)業(yè)界專(zhuān)家預(yù)期LED將可能使照明工業(yè)產(chǎn)生突破性的變革，包括：在照明的領(lǐng)域。聽(tīng)到這個(gè)后，一些早期的采用者很快地就創(chuàng)造了 一種光源，使用5mm 白光LED數(shù)組包裝在一個(gè)燈殼內(nèi)。這些「LED燈泡」模仿標(biāo)準(zhǔn)的白熾燈泡，而且他們的制造者宣稱(chēng)，他們是較白熾燈更有能源效率的，而且像他們的彩色對(duì)手一 樣可持續(xù)十萬(wàn)小時(shí)。這導(dǎo)致許多人相信，白光LED是準(zhǔn)備好去取代白熾燈了。

　　白光LED的壽命

　　然而，現(xiàn)實(shí)卻無(wú)法實(shí)踐初期的宣示。在2000年代初期，研究人員的發(fā)表顯示，這些5mm 白光LED的光線(xiàn)輸出下降地非常迅速。在僅約6000小時(shí)內(nèi)，光線(xiàn)的輸出下滑到其初始值的一半以下(Narendran et al. 2000 and 2001a)。僅管有這項(xiàng)信息，以及許許多多的文章已顯示，5mm的白光LED非?？斓厮p，很多制造商仍繼續(xù)宣稱(chēng)他們將可持續(xù)十萬(wàn)小時(shí)。另一篇最近的刊物顯示，甚至于不同的彩色5mm LED，隨著時(shí)間變化而不會(huì)以同樣的方式衰減(Narendran et al. 2001b)。這些LED是在一溫度控制的房間中測(cè)試的，而他們是被裝設(shè)在如<圖一>所示的印刷電路板上。不同色彩之LED的光線(xiàn)輸出之劣化，是顯示在 <圖二>。紅色LED的光線(xiàn)輸出，是以較白光LED慢甚多的速率衰減，而綠光和藍(lán)光 LED則以中等的速率衰減。LED是封裝在一個(gè)與外界隔離的燈具中，在其中周遭的溫度是較在溫度控制的研究為高一些，而將遭受到更高的衰減速率。所以，所宣稱(chēng)的LED燈具，以包裝的 數(shù)組5 mmLED，白色或彩色的，其有十萬(wàn)小時(shí)壽命是騙人的。這些LED的確是可維持十萬(wàn)小時(shí)，但是他們的輸出可能不夠用于燈具的原定之應(yīng)用了。五千小時(shí)之可用的壽命，對(duì)于5mm LED燈具來(lái)說(shuō)可能是更為貼切的。

　　圖二：20mA下，5mm封裝LED衰減情況

　　較新的LED封裝

　　標(biāo)準(zhǔn)的5 mm LED封裝原是被設(shè)計(jì)用在指示燈的應(yīng)用，但是在操作時(shí)，他們的設(shè)計(jì)不允許自LED芯片，有足夠之熱傳導(dǎo)以維持冷卻。當(dāng)芯片的溫度升高時(shí)，這個(gè)裝置會(huì)更快速 地劣化。另一個(gè)問(wèn)題是5mm 的白光LED，會(huì)使樹(shù)脂黃化而減低了光線(xiàn)的輸出，并且增加光線(xiàn)輸出的劣化速率。然而樂(lè)觀是有理由的;較新的高功率LED封裝已被設(shè)計(jì)用在照明的應(yīng)用了。這些高功率LED，每一裝置產(chǎn)生十到二十倍更多的光通量，而與5 mm的封裝相比更為有效。

　　此外，一份近期之刊物已顯示，新高功率白光LED封裝之流明的劣化，與5 mm封裝相較已降低相當(dāng)?shù)囟嗔?Narendran et al. 2001b)。一些制造商經(jīng)由適當(dāng)?shù)匚諢崃?，并將LED封裝在不會(huì)隨時(shí)間劣化的材料，似乎已解決了劣化的問(wèn)題。即使是傳統(tǒng)的光源，例如：白熾燈、鹵素 燈、熒光燈和金屬鹵化物燈，均展現(xiàn)出在他們的操作壽命期間之光線(xiàn)輸出衰減。<圖三>顯示不同的白色光源，其光線(xiàn)輸出隨時(shí)間變化的比較。高功率的LED有非 常低的光線(xiàn)輸出劣化，根據(jù)<圖三>的初步數(shù)據(jù)，在裝置的架構(gòu)的進(jìn)步，光線(xiàn)的吸收和散熱已使得高功率LED能有所進(jìn)展，它提供了改善的發(fā)光功效，并提高了照 度的維持度。

　　圖三：白光光源在不同環(huán)境下的比較

　　這些進(jìn)步已使徥白光LED科技更有用于一般照明的應(yīng)用的可能性了。假若LED工業(yè)能夠維持這些進(jìn)步的趨勢(shì)，在未來(lái)的五至十年間，固態(tài)照明將可有明顯的市場(chǎng)突破。

　　未來(lái)在照明的LED

　　以LED菜單現(xiàn)之改善，固態(tài)照明正吸引了更多由照明界來(lái)的注意力。一般照明的市場(chǎng)是很巨大的，但是突破那個(gè)市場(chǎng)將需要更高價(jià)的LED產(chǎn)品。制造商將必須繼 續(xù)致力于更長(zhǎng)壽命的白光LED，并有著更高的功效、更高的照明通量和改善的顏色性質(zhì)。照明研究中心(Lighting Research Center)現(xiàn)正在確認(rèn)一些參數(shù)，其可以被改善以提供為人們可接受之有品質(zhì)的照明。

　　使用LED的照明，對(duì)于建筑學(xué)上可能會(huì)有重要的沖擊。試著想象一位建筑師，他可以自由地設(shè)計(jì)建筑，將全部的照明系統(tǒng)建于墻壁、天花板、甚致在地板里面。當(dāng) 照明用的LED可達(dá)到很長(zhǎng)壽命時(shí)，換一個(gè)燈泡的雜務(wù)將被歸類(lèi)為一個(gè)博物館中的展示項(xiàng)目了(注：很久才換一次)。

　　新的照明產(chǎn)品變成建筑的一部分，對(duì)于這個(gè)產(chǎn)業(yè)將會(huì)需要一全新的方向，而這種改變可能不是容易的?，F(xiàn)在由天花板上吊掛的燈具，或在墻壁上的均將會(huì)消失，雖然 設(shè)計(jì)師可找到更有審美觀取悅的方式來(lái)運(yùn)用LED的科技，而不僅只是將LED隱藏在墻壁里面。制造商以及設(shè)計(jì)師和建筑師，將需要改變以跟上快速進(jìn)化的 LED。