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進入LED掀起省電革命
科技超連結
◎記者郭怡君
電費即將在七月調漲，若你們家的照明設備未來都換成ＬＥＤ燈，電費至少可省七分之一喔！
在住宅和商業大樓用電排行榜上，空調耗電高居榜首，亞軍就是照明，可望因ＬＥＤ的進展帶動省電新革命。ＬＥＤ是科技界耳熟能詳的名詞，台灣更是ＬＥＤ的生產大國，一般民眾卻很少知道其內涵和應用，本文將引領讀者走入ＬＥＤ的科技世界。
現代光電產品 關鍵發光材料
馬路上的新式紅綠燈、汽車第三煞車燈、電視機遙控器、自動門感應器、能互傳資料的手機，讓開車族恨得牙癢癢的測速照相機，還有世足賽球場中的超大螢幕…，現代人常接觸的光電產品，都少不了一種關鍵材料：ＬＥＤ。
曾長期領導國科會光電小組的顧問石大成博士指出，ＬＥＤ是「發光二極體（light-emitting diode）」的簡稱，是用半導體做成的固態發光元件，相同亮度下，耗電量僅白熾燈的十分之一，未來可望只有日光燈的六分之一。
ＬＥＤ能設計成只發紅光、綠光等單一顏色的光，也可以混合成白光，還能發出人眼看不見的紅外光，很多具備紅外光遙控和感應功能的科技產品，幾乎都是用紅外光ＬＥＤ作為傳輸光源。
首顆紅光ＬＥＤ在一九六○年代問世，起初壽命僅幾秒、發光效率跟火把差不多，隨後壽命和效率不斷提升，逐步發展出橙光、黃光、綠光，技術難度最高的藍光ＬＥＤ，直到九○年代初期才由日亞公司中村修二研製成功。石大成說，紅、綠、藍是光的三原色，有藍光ＬＥＤ才能做出全彩及混合成白光，被譽為諾貝爾獎級的發明。
目前運用最廣的ＬＥＤ燈就是紅綠燈，傳統紅綠燈每盞耗電量約一百五十瓦，ＬＥＤ紅綠燈卻僅十五瓦，台北市從八十九年起換用ＬＥＤ紅綠燈，其後在經濟部能源局補助下，基隆、新竹、台中、嘉義、台南、高雄等六大都會也開始汰換。能源局最新統計顯示，全國六十九萬盞交通號誌燈有三十萬多盞換成ＬＥＤ燈，每年省下近一億度的電，相當三十多萬戶家庭的每年用電量。
全台改ＬＥＤ燈 足省下一座核電廠
工研院能源與環境研究所統計，照明用電在住宅和商業大樓約各佔二十％、三十四％，石大成評估，若全台照明燈具都改採ＬＥＤ，每年省電量相當一座核電廠發的電。不過台大光電所助理教授黃建璋指出，目前白光ＬＥＤ的發光效率不夠高、價錢高出日光燈十倍，可能要到二○一三年才能突破性成長，達成全面取代日光燈的省電革命。
黃建璋說，過去ＬＥＤ發的光有高達八成會被晶體表面反射回來，變成熱能浪費掉，最新發展的表面粗化技術可降低反射率、提升發光效率，他實驗室的紀錄已做到提升二點八倍。
黃建璋強調，基於人類視覺對光的品味，省電不見得是各種燈具的最高考量，白光ＬＥＤ剛問世時，曾有廠商嘗試將它裝在冰箱內作為省電訴求，豈料一推出就滯銷，因ＬＥＤ屬於冷光，當時製作的白光忽略色彩心理學，讓冰箱的蔬果魚肉看來死氣沉沉，當然不受消費者青睞，但ＬＥＤ具有可調整顏色的特性，只要製作者多用心實驗，就能設計出讓蔬果看來更新鮮的ＬＥＤ燈。
ＬＥＤ加太陽能 電力省上加省
ＬＥＤ只需很小的電流就能驅動發光，不像傳統燈具須加裝變流器，把太陽能電池的直流電轉換成交流電才能使用，台大機械系教授黃秉鈞形容，ＬＥＤ和太陽能是絕配，兩者結合可達電力「省上加省」的雙重節能效果。
黃秉鈞指出，驅動一盞兩百瓦的傳統路燈，所需太陽能電板的面積相當於一間教室，但驅動一盞十八瓦的ＬＥＤ路燈，目前只要一張普通書桌大小的太陽能電板即可。以他的實驗設計，搭配智慧調光蓄電系統，即使遇上連續五天陰雨也能維持夜晚照明。
美國、德國、日本去年起已著手從校園和道路，補助推廣結合太陽能的ＬＥＤ路燈，不過目前仍有亮度不足、散熱設備太重、價錢太貴等瓶頸。
黃秉鈞說，ＬＥＤ發光效率提升逐年突飛猛進，若太陽能發電效率也能順利提升，估計再過三年，一盞六十瓦的ＬＥＤ路燈就能跟傳統路燈一樣亮，對電網難以鋪設抵達的離島和偏遠地區，將帶來環保省電照明的新希望。
（記者郭怡君）
ＯＬＥＤ可塑性佳 光電新寵
ＯＬＥＤ（有機發光二極體，organic light-emitting diode）是最常與ＬＥＤ相提並論的發光材料，一九八二年由華裔科學家鄧青雲和他在美國柯達公司的同事合作發明。
台大電機系副教授吳忠幟指出，ＬＥＤ受限於無機材料的特性，只能做成一顆顆硬邦邦的晶體，但是採用有機材料製作的ＯＬＥＤ具備柔軟的可塑性，有利於捲曲和大面積的應用。
吳忠幟指出，ＯＬＥＤ近十年來才商品化，目前主要應用在手機和ＭＰ３的面板上，比起需要背光源的液晶顯示螢幕，會自行發光的ＯＬＥＤ面板，擁有體積更輕薄、色彩更鮮明亮麗、視角更廣等優點，受限量產設備和技術瓶頸，ＯＬＥＤ面板的大小還無法超過四吋，但成為新世代平面顯示器的潛力仍非常雄厚。
ＯＬＥＤ被看好能發展成「可捲起來帶著走或穿戴式的螢幕」，但吳忠幟強調，其中還有許多技術待日後克服，至少還要再研發幾年才有可能商品化。（記者郭怡君）
照蔬菜 長得更茂密
照人體 可治皮膚癌
ＬＥＤ燈不只能省電，還能讓植物長得更茂密健康，甚至更營養，也有醫生利用ＬＥＤ光治療皮膚癌、憂鬱症！
台大生物產業機電工程系教授方煒指出，ＬＥＤ早期因為單價太貴，只運用在太空農業的研究，隨著技術進步、價格下降，已成為封閉農業栽培環境的優質人工光源。
日本的栽培研究成果顯示，讓蔬菜照射特定波長的ＬＥＤ光，單株重量最高可提升兩倍，內含的纖維素雖減少，維生素Ｃ卻大量增加了。
方煒的研究則發現，間歇性的給予馬鈴薯組織培養苗照射ＬＥＤ的紅光和藍光，能增加種苗的生長速率，而組合不同波長的ＬＥＤ光照射，還可抑制某些植物的病原菌。
臨床實驗證實，ＬＥＤ光可用來治療皮膚癌，也有醫師用以治療季節性憂鬱症。近年在美容醫學領域大放異彩的光療法，主要使用雷射和脈衝光，能量比雷射和脈衝光低的ＬＥＤ光，因比較不會造成灼熱痛感，成為科技美容燈新寵兒。
振興醫院整形外科主任曾繁穎解釋，ＬＥＤ所發出的特定波長紅光，能讓皮膚的膠原纖維細胞重新排列組合，輔佐保養品後可改善毛細孔粗大、淡化細紋；特定波長的藍光則可殺死青春痘的細菌，但他強調，國內外臨床經驗都發現ＬＥＤ光的治療效果並不穩定，顯示其中美容作用的機制還有待釐清。（記者郭怡君）
