摆脱电源损耗宿命：HV LED点亮高效率光源

升LED晶粒之发光效率，并在国际市场上取得了技术发展先机。此技术结合简易的驱动电路，即可有效提升能源转换和使用效率，并可应用于小型化设计的照明应用，大幅提升LED应用产品的可塑性。

　　工研院已将相关微晶粒开发专利技转国内LED大厂晶元光电，使其拓展至HV LED领域，并成功开发出具备高发光效率的HV LED芯片，陆续与国际LED知名大厂及国内如亿光、葳天、福华、光宝等LED封装厂进行合作，推出HV LED相关应用照明产品（表2）。

　　目前国内HV LED晶粒是采用单芯片式的微晶粒结构组合设计，可量产的晶粒蓝光效率可达430mW/W；若制作成白光发光元件，则白光效率可达130lm/W。依据产品现况及未来开发规画，预计至2014年年底，HV LED晶粒效率可达600mW/W，白光效率将可达到180lm/W。

　　加紧投入研发　外商HV LED技术迭有进展

　　以下将介绍国外LED厂商发展HV LED的现况。

　　Philips Lumileds

　　该公司第一代高压式LED Luxeon H50-1（50V）型号封装元件（图5），于85℃操作环境下，投入电力为1W，其发光通量可达67 lm。

　　图5　Philips Lumileds所开发的HV LED元件

　　其后发表的Luxeon H（100V与200V）型号封装元件，于85℃操作环境下，投入电力为4W，其发光通量可达360lm。

　　2012年发表的新一代HV LED封装元件Luxeon H50-2，可操作于环境温度85℃，以50V电源为驱动条件，其操作瓦数为2W，光源色温5，000K，元件的光通量可达205lm，光源色温 2，700K，元件的光通量可达165lm；操作于室温环境25℃，光强度约略可提升至1.1倍，相对于输入电压电流光强度呈直线增加。

　　上述产品透过简易的高压芯片组合，拟克服传统DC LED搭配驱动电路之体积过于庞大，且使得设计难度受限的问题，有效缩小灯具体积，且提升照明灯具之设计弹性，如常见的球泡灯、蜡烛灯及吊饰灯，俨然已朝向新一代LED照明元件之发展方向迈进。

　　Cree

　　美国科锐（Cree）于2011年推出高压驱动的HV LED封装元件XLamp XM-L及XT-E（图6），可操作于环境温度85℃，以46V电源为驱动条件，其操作瓦数分别为2W及1W，光源色温5，000K，元件的光通量分别可达240lm及114lm；光源色温2，700K，元件的光通量分别可达172lm及87lm；操作于室温环境25℃，光强度约略可提升至1.15倍，相对于输入电压电流，光强度呈直线增加。

　　图6　Cree所开发的HV LED元件

　　Cree之高压LED产品，提供一种封装尺寸更小之选择，搭配转换效率较高的高压驱动电路，有效的减少驱动所造成的损耗，HV LED可套用于空间受限之照明应用上，诸如B10、GU10和E17等小型灯泡产品，大幅提升产品的可应用範围及使用弹性。

　　首尔半导体

　　韩国首尔半导体（Seoul Semiconductor）推出的Acrich2光源模组（图7、8），依据使用者需求选择分为120V或220V两种操作型号，其操作瓦数为 4.3W，光源色温5，000K，元件的光通量可达320lm；光源色温4，000K，元件的光通量可达310lm；光源色温2，700K，元件的光通量可达290lm。

　　图7　首尔半导体所开发的HV LED光源模组

　　图8　首尔半导体所开发的AC/HV LED光源模组电路等效示意图

　　首尔半导体之高压交流LED产品，直接于封装上整合驱动IC元件，因此光源模组可直接操作在交流电压的环境下，不须外加电源转换器或驱动电路，可直接应用在照明产品上，提升下游厂商的使用便利性。其中的驱动IC，结合多段式切换控制的设计，可于较低电压操作区间即可启动部分的HV LED元件，因此提升整个光源模组的功率因数，这将有助于减少能源损耗，提升整体光源效率。此外，由于将电路整合于驱动IC元件上，整体HV LED光源模组使用的外部元件大幅减少，光源模组的可靠度将能够提升，使得整体操作寿命更接近于LED操作寿命之理论值。

　　HV LED适用中功率光源

　　HV LED照明光源有几个竞争产品，分别是有机发光二极管（OLED）、被动式有机发光二极管（PLED）、DC LED和AC LED。

　　由于相关替代性产品如OLED及PLED，挟带着低直流电压、均匀面发光、发光效率可达80lm/W和60lm/W等优点，準备进攻显示器及背光源的市场，在技术及实用性可与现有的LED匹敌。但这类替代产品目前发光效率尚不及LED，因此整体而言，尚无较明显的威胁性产生。

DC LED以直流电流源驱动（图9），其元件具备体积孝发光效率高等诸多优点，可应用于显示、车用、指示、装饰及照明等广泛的应用领域，惟须外加交直流电源转换电路，使得市电高电压交流电可以降压，并转为低电压直流电来驱动DC LED，此外，电源转换电路亦往往造成能源的