白熾熱燈泡的發(fā)展更可向前推至1850年，亦即Joseph Wilson Swan于1878年取得首項專利，并實現(xiàn)首個商品化的燈泡，甚至早在1805年的Humphry Davy所研發(fā)的藝術(shù)燈源，由此鎢絲燈泡的創(chuàng)新，加上前后經(jīng)過將近60余年的研發(fā)，才看到今日鎢絲燈泡商業(yè)化的成果。

　　創(chuàng)新LED照明時代正式展開

　　100多年后的今天，進入發(fā)光二極體（LED）照明時代，雖然白光LED的發(fā)明僅僅19年，試過的材料也還不及愛迪生的六千余種，加上在21世紀知識開放、技術(shù)進步之時談創(chuàng)新，或許不比19世紀容易，但LED商業(yè)化的腳步已積極進入市場，甚至許多產(chǎn)品早已悄悄的結(jié)束短暫的市場生命。雖然在地球暖化節(jié)能趨勢等議題的迫使下，各國開始禁產(chǎn)或禁用白熾燈泡，但仍預期白熾燈泡將會繼續(xù)存在于你我生活周遭達數(shù)10年之久。

　　由以上兩項創(chuàng)新例子觀之，創(chuàng)新或許就在周遭生活中易由靈感而生，并在商業(yè)市場產(chǎn)生重大價值，但燈泡的創(chuàng)新就足以稱為是一個系統(tǒng)整合應(yīng)用的艱難工程。

　　LED照明系統(tǒng)設(shè)計在現(xiàn)今確實須要相當積極地投入人才、設(shè)備及具有開創(chuàng)性思維的想法與作法，才有可能達到創(chuàng)新的目的。然而今天能稱得上創(chuàng)新的LED照明寥寥可數(shù)，因為要創(chuàng)造產(chǎn)品須要丟掉舊有思維和包袱，并兼顧市場的商業(yè)性，往往讓人卻步。而任何創(chuàng)新背后必須先結(jié)合產(chǎn)品分析調(diào)查，作為商品化成功的立論基礎(chǔ)。再加上創(chuàng)新的成果必須有專利的保護才能保障其價值及商業(yè)利益，為達到此目的，其背后資源的支撐是相當可觀的。

　　至今，大多數(shù)的LED照明設(shè)計不是修改、抄襲或稱之為逆向工程，就是想走開發(fā)捷徑，套用現(xiàn)有的燈具規(guī)格?；蛟S是因為缺乏整合性，礙于技術(shù)瓶頸，僅就造型變更，又或許LED照明市場尚未標準化，市場規(guī)模也尚未成熟，致使以市場測試實驗性質(zhì)的思維製作出改良式的照明產(chǎn)品居多。當然部分的LED照明產(chǎn)品，在某種程度上還是加入使用需求上的方便性、改良性或新穎性。在某種程度上不能說沒有達到創(chuàng)新，但面對不久的將來，若LED系統(tǒng)照明要能夠在商業(yè)市場占有一席之地且繼續(xù)茁壯，確實須要整合創(chuàng)新的布局及執(zhí)行能力才能面對往后更嚴苛的市場挑戰(zhàn)。

　　目前的創(chuàng)新須以符合大眾市場需求及創(chuàng)造大量商業(yè)價值為前題，小眾市場的創(chuàng)新設(shè)計已蓬勃發(fā)展中，但姑且稱之為藝術(shù)價值高于實體應(yīng)用價值所設(shè)計出的產(chǎn)品。

　　因為LED照明所追求的并不完全在于技術(shù)指標，照明本身的功能也并不全然是為須要照亮而亮，當然創(chuàng)新包括在光機電熱技術(shù)的整合突破，另外亦須兼顧消費者在視覺、觸覺等感官的價值。目前動輒新臺幣數(shù)萬元的LED桌燈、檯燈或投射燈，在產(chǎn)品的背后所要呈現(xiàn)的仍多半在于表達視覺創(chuàng)新、觸覺價值或經(jīng)由控制達到精神感官的創(chuàng)新互動。LED售價并非過于昂貴，而是在商品化后設(shè)計創(chuàng)新的附加價值所使然。

　　LED的應(yīng)用範圍極為廣泛，現(xiàn)就針對照明應(yīng)用系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計的相關(guān)問題及開發(fā)的方向一一探討。

　　不同照明應(yīng)用的LED性能要求迥異

　　為擴大LED光源市場接受度，其須達到功能性要求的必要性，并不是每種LED照明光源都必須追求最高發(fā)光效率、最低價格、最高演色性、最長壽命等，而是依據(jù)應(yīng)用不同而有所差異，現(xiàn)以室內(nèi)照明中的一般辦公室工作照明、閱讀照明及未來家用燈泡置換照明市場為例談起。

　　對于LED光源首要追求的是達到最佳的性價比，在安全無虞的情況下，得到最高的流明輸出、最小的消耗電能及最低的價格。因為對于消費者大眾而言，比較傳統(tǒng)其他光源，花最少錢能買到最具經(jīng)濟效益的產(chǎn)品是購買的主要動力之一。至于是否達成無紫外線、不含汞、高演色性、5萬小時壽命等行銷的附加價值并非擴大市場接受度的主因。當然品牌代表某種程度的品質(zhì)信賴，此外視覺感官對于顏色喜好也會有所影響，因此如何創(chuàng)新設(shè)計適合市場需求的LED光源，將是技術(shù)面要探討的課題。

　　LED光源的發(fā)光效率發(fā)展至今，已超越絕大部分傳統(tǒng)光源（圖1、2），唯獨少部分低壓或高壓放電光源的效率可以一較高下，但就電源控制和驅(qū)動上，體積與溫度又各自有其優(yōu)缺點，以下將就LED照明系統(tǒng)設(shè)計的每一環(huán)節(jié)說明。

　　圖1　1995～2020年LED發(fā)光效率演進

　　圖2　LED照明利基市場

　　創(chuàng)新製程/AC LED實現(xiàn)高效能晶片

　　現(xiàn)階段市場上的LED磊晶片，無論是Cree的垂直元件、飛利浦（Philips）Lumileds的覆晶元件或日亞（Nichia）、晶元光電等平面式的元件，為求優(yōu)化晶片本身的效能，不外乎利用不同的基材（透光、導熱考量）搭配光學反射層的效率（反射出光）；上/下粗化結(jié)構(gòu)（改變反射、折射增加出光）；線路光罩設(shè)計（增加出光面積改善電流分布密度，以降低驅(qū)動電壓增加出光效率）；晶片尺寸最佳化的調(diào)整；再加上磊晶製程參數(shù)變異調(diào)整等來達到晶片最高的光電轉(zhuǎn)換效率，在每一製程中鉆研材料和製程所能提供增加轉(zhuǎn)換效率的方法。

　　至于哪種結(jié)構(gòu)是最佳的創(chuàng)新設(shè)計？就發(fā)光效率而言，或許垂直元件較優(yōu)；但就室內(nèi)照明中的一般辦公室工作照明、閱讀照明及未來家用燈泡置換照明市場的製造成本而言，***目前平面式晶片則在性價比上遠優(yōu)于國外大廠。另外，在晶片端的應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新，除了由製程改善去創(chuàng)新整體晶片效益外；交流電（AC）LED的誕生，使LED照明應(yīng)用不僅有直流晶片串并聯(lián)的選擇，而能有交流市電直接驅(qū)動，因此可減少變壓器的成本、產(chǎn)品內(nèi)部空間、驅(qū)動電路規(guī)格迥異、變壓器效率損耗及品質(zhì)壽命等問題，大大簡化模組及產(chǎn)品設(shè)計端的問題。然而目前在市場消費端面臨的創(chuàng)新所衍生的其他問題也隨之而來，其一為產(chǎn)生因創(chuàng)新導致消費者出現(xiàn)陌生的疑慮，而在消費行為上遲疑膽怯，此消費群未必是終端消費大眾，而是LED照明產(chǎn)品供應(yīng)鏈中的中下游購買者，其會對產(chǎn)品因陌生而遲疑、對交流電性的不了解或?qū)Ξa(chǎn)品風險的不確定性，而不敢創(chuàng)新產(chǎn)品的開發(fā)；其二是創(chuàng)新令消費大眾觀望，但卻令消費族群中的嚐鮮族雀躍。然而前兩者問題可在LED中下游供應(yīng)鏈中透過創(chuàng)新設(shè)計及嚴謹?shù)臏y試手段釐清疑慮，進而創(chuàng)造產(chǎn)品市場區(qū)隔和競爭優(yōu)勢。