白光LED/HB-LED－电子照明新大陆

W-LED的十大优点
有了具效率的白光LED（White LED或写成WLED、W-LED）后，LED正式跨入电子照明的应用，LED与电子照明原先既有的技术相比有何优点呢？对此笔者逐一列举：

1.冷光源
与白光灯（钨丝电热发光的白炽灯泡）相比，属于废热较少的冷光源，与日光灯（气体放电发光的荧光灯管）相同。

2.高省能
与白光灯相比W-LED的发光效率更佳，但仍低于日光灯，目前正积极努力提升。

3.固态光
不似日光灯、霓虹灯、高压气体放电灯（HID）、冷阴极荧光灯管（CCFL）等是以气体放电方式来发光，此类发光法多要在密封管内使用水银蒸气来放电，而汞对环境有害，一旦灯管破裂就会外溢。

4.高抗震
不似日光灯之类的气体光管技术，一旦受过大外力即会使光管破裂，不仅产生环境危害，坏损后也无法持续发光，因此W-LED很适合用于汽车、矿场、工控等严苛环境中。

5.高环保
W-LED没有前述的汞成份，不需要光管回收，坏损也不会影响生态环境。

6.寿命长
W-LED的使用寿命已可至上万小时，与日光灯管达相同水准，甚至超越，并远胜过白光灯的数千小时。

7.反应快
供电后仅在数微秒时间即可完全点亮，相对的日光灯管要闪灭数秒才能完全点亮，甚至更久。

8.易驱动
W-LED只需3.0V～3.6V的直流驱动电压即可点亮，因此只要简易的一、二颗AA干电池便可使用，而光管式的照明多半需要周期性的正负交流电，供电设计上较为复杂。

9.高健康
光管式照明会有交流频率的闪烁性，肉眼久视容易吃力、疲劳甚而伤害，也因此许多阅读用的PL台灯将频率提升，藉此减轻眼睛的负担，而W-LED属持续点亮，没有闪烁问题。

10.高安全
前面已述，W-LED仅需微弱电压便可驱动，然车用的HID灯却需要高压电（高达23,000伏特）才能驱动，因此需要专业维修人员来换装，一般人自行维修则有重大触电危险。

除了上述10项优点理由外，其它也包括比一般电子照明组件还要轻薄短小、温度安定性更高等，不过除了优点诱因外，也有非采行W-LED做为电子照明的压力，此压力主要有二：

1.京都协议书（Kyoto Protocol）对温室气体限制排放量，使得节能用电成为日益急迫的问题，尤其须尽快汰去过于热耗且无效率的白光灯。

2.有害物质限制（Restriction of Hazardous Substances Directive，RoHS），欧盟规定2006年7月的进口商品不得使用有害物质，包括铅、汞、六价铬、PBB（多溴联苯）、及PBDE（多溴二苯醚）等，另外也包含废弃电气电子设备指令（Waste Electrical and Electronic Equipment，WEEE）的要求，使运用汞气体放电的光管式发光不能再续用，即便它的发光效率较佳，且不仅欧洲共同市场有如此要求，其它先进国度如日本也开始提出类似管制，已逐渐将成为全球性的环保共识。

W-LED的应用：背光源、闪光灯、照明灯
所谓将W-LED用于照明，并非就只是用于取代手电筒、台灯、家用照明等生活器物或装潢摆设，也包括其它的相关应用，例如LCD液晶显示器的背光（Backlight）源（因LCD为被动显示，自身无发光能力，需藉助背光才能显色），以及摄影所需的闪光灯（flashlight）等。

图2 Yahoo!奇摩购物网贩售着不同颗数与亮度的白光LED手电筒。（图片来源：buy.yahoo.com.tw）

关于此可举例说明，数字相机（或有数字摄影功能的手机）可用1～4颗集聚的W-LED来作为闪光灯，以取代过去的传统闪光灯，同时体积也远比传统闪光灯娇小。另外在手机上的小画面显示器、数字相机的预览窗等可用3～6颗W-LED作为LCD的背光源，取代CCFL（发光原理类似超迷你化的日光灯管）或EL的背光作法，类似的作法也可用于更大尺寸的背光应用，如PDA、PMP、掌上型电玩等，但目前受限于光亮均度与散热问题，尚无法用W-LED构成大面积的背光模块，因此W-LED背光模块多用于7英吋以下的LCD中，且过小的画面连模块都不需，直接将W-LED进行电路布局排列便可提供足够的背光源。

图3 ADD Microtech（富微科技）的功率型LED驱动IC：AMC7150，可接受4V～40V的供电电压，且最高可提供1.5A的LED驱动电流，主要用于车灯及室内照明。（图片来源：addmtek.com）

事实上目前确实有些业者已在大尺寸的LCD产品（如LCD TV）上使用W-LED背光，如Samsung及Sony，但高技术挑战的代价是昂贵的产品单价，使背光成本比CCFL贵上数倍之多，因此仅适合用在少数的高阶定位产品上。

所以，要想用W-LED作为更大尺寸的背光源，不单是W-LED组件业者要努力，也有许多努力会是在背光模块业者上，如何克服散热并让光度更均匀成为重要课题，这牵涉到W-LED的封装散热设计、光折射度设计、模块系统设计。当然！W-LED组件/模块业者也必须让W-LED更省电、更低廉，否则将不利于讲究省电的行动应用（如笔记型计算机）及平价普及（如BRIC新兴市场）。

至于将W-LED用于照明上，目前确实有许多W-LED手电筒已登场，且矿工头灯亦很合适，此外也用在车灯、交通号志灯等领域，不过这些领域不仅需要W-LED，也需要其它颜色的高亮度LED（High Brightness LED，简称：HB-LED，另也有强调发光效率更高的超高亮LED，即Ultra High Brightness，UHB-LED），例如高亮的红光LED、高亮的黄光LED、绿光LED等，这些可用于车灯、红绿灯，甚或用以取代霓虹灯、大型灯饰，以及组构成大型看板电视（球场的大型显示屏）。在汽车应用中，LED眼前除了不能取代汽车的主灯外，几乎所有灯号与照明需求都可取代。

图4 红光、纯绿光、纯蓝光的LED，过去技术尚未突破前，所谓的绿光LED其实为偏黄的淡绿、草绿光LED。（图片来源：wikipedia.org）

W-LED当如何操控？
了解W-LED的优点与应用后，随着应用的增加与普及，许多具模拟技术的芯片业者也开始针对W-LED而提出高整合性的应用芯片，这类芯片多称为W-LED驱动IC，但除了驱动外实际上也具备多项附属功用，以下便来说明W-LED当如何操控，关于此笔者认为可以从几个层面来解说：1.驱动 2.调节 3.保护 4.省能。

1.驱动
要驱动（点亮）W-LED很容易，但重点在于稳定驱动，即是如何保持输出至W-LED的电压、电流表现，以手持应用为例，由于供电来源为电池，电池会随着蓄存电量的消耗而降低输出电压，因此驱动IC必须在电池供电电压改变时，依旧能维持W-LED的驱动电压准位，否则W-LED将因电压的降低而使亮度减弱。

另外也必须保持W-LED的驱动电流（亮度与电流量呈正比），特别是在背光应用时，若不能让流经各并联驱动回路的电流量均等，就会出现各回路的W-LED亮度不一的情形，这时LCD的显示亮度也会不均匀，为保持光均度，必须让电流保持恒定。