LED光引擎和照明產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)
林洺峰 胡繼忠
摘要：模塊或稱模組在汽車、航天及電子和通訊信息產(chǎn)業(yè)已被廣泛運(yùn)用，現(xiàn)今模塊化產(chǎn)品比比皆是。不單有嚴(yán)謹(jǐn)之定義，且已由歐美企業(yè)與高校發(fā)展成方法論，產(chǎn)品及產(chǎn)業(yè)都已具備完整的標(biāo)準(zhǔn)體系，并依據(jù)此嚴(yán)格要求代工生產(chǎn)廠家，將產(chǎn)品可靠度與質(zhì)量提升極致。當(dāng)LED照明產(chǎn)品持續(xù)的擴(kuò)大應(yīng)用范圍并逐步邁向產(chǎn)品成熟期的同時(shí)，更多的層面與承先啟后的環(huán)節(jié)需要預(yù)先考慮，尤其是影響企業(yè)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展至巨的產(chǎn)品互換性、兼容性、通用性與可持續(xù)性。
筆者長期關(guān)注LED照明產(chǎn)品與企業(yè)發(fā)展，有感于現(xiàn)今LED照明產(chǎn)業(yè)一窩蜂的現(xiàn)況，導(dǎo)致市場秩序混亂及業(yè)主質(zhì)疑不斷。乃多方搜集匯整產(chǎn)品材料、報(bào)告與文獻(xiàn)，并與地方政府、業(yè)主及安裝維護(hù)單位持續(xù)交流。在此，根據(jù)多年積累的工作經(jīng)驗(yàn)，將模塊化產(chǎn)品相關(guān)基本設(shè)計(jì)概念、定義、目的、效益、方法與成功經(jīng)驗(yàn)分享于眾，從終端用戶、企業(yè)自身、照明產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展角度探討問題，拋磚引玉思考未來，期以集思廣益尋找解決方法和出路。本文內(nèi)容分三部分，主要先回歸基本定義，希望借IT產(chǎn)業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)，說明模塊化設(shè)計(jì)和產(chǎn)品架構(gòu)的方法，并強(qiáng)調(diào)LED光引擎或模塊化設(shè)計(jì)有效性驗(yàn)證與不斷設(shè)計(jì)創(chuàng)新突破的重要性。
關(guān)鍵詞：模塊、光引擎、模塊化設(shè)計(jì)、整體式設(shè)計(jì)、互換性、兼容性、通用性、可持續(xù)性
Key words: Module, Light engine, Modular design, Integral design， Interchangeability, Compatibility, Commonality, Sustainability
一、引言
綜觀近年來LED照明市場情況，國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模及產(chǎn)業(yè)鏈已初步形成，但大多著力于LED本身、材料、制程與整體式照明燈具產(chǎn)品的開發(fā)以及試點(diǎn)與示范項(xiàng)目的照明應(yīng)用。當(dāng)LED照明產(chǎn)品持續(xù)的擴(kuò)大應(yīng)用范圍并逐步邁向產(chǎn)品成熟期的同時(shí)，更多的層面與承先啟后的環(huán)節(jié)需要預(yù)先考慮，尤其是影響企業(yè)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展至巨的產(chǎn)品互換性與兼容性。
目前關(guān)心的焦點(diǎn)主要為：性價(jià)比、高光效、大功率散熱、光衰、光學(xué)設(shè)計(jì)與配光、電源與控制、標(biāo)準(zhǔn)建立等，雖然仍有瓶頸，但技術(shù)改善與突破指日可期。當(dāng)此類探討方興未艾，當(dāng)LED長壽命與節(jié)電不斷的被強(qiáng)調(diào)，我們的廠商是否應(yīng)當(dāng)拉長時(shí)間軸面向企業(yè)的長期發(fā)展思考？是否也應(yīng)認(rèn)真的面對(duì)終端用戶的使用、維護(hù)與長期最終利益的保障？
環(huán)境保護(hù)不應(yīng)當(dāng)只著重節(jié)能減排！我們產(chǎn)業(yè)應(yīng)當(dāng)認(rèn)真的思考：當(dāng)長壽命的LED產(chǎn)品最后壽終正寢，此期間若有衍生的故障品、報(bào)廢品與滯銷品，其中多少成品與材料，會(huì)成為“科技垃圾”(garbage generated from the technological products)而難以處理！相對(duì)于前述的熱門議題，這些實(shí)在顯得欠缺關(guān)懷，未來可能受害者的呼聲似乎也顯得薄弱，且未受到重視。
現(xiàn)今，國內(nèi)外廠家百花齊放、紛紛推出“形形色色”的LED照明產(chǎn)品，大多不能互換，性能也各不兼容。以道路照明為例，傳統(tǒng)光源與燈具早已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，光源和電器規(guī)格均已形成標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品系列，且各家產(chǎn)品多可互換，為使用者日常更換和維護(hù)提供了便利。反觀LED燈具，產(chǎn)品紛亂、欠缺完整系列、供貨廠商間的產(chǎn)品不能互換，導(dǎo)致應(yīng)用與后續(xù)維修工作受限。另由于LED技術(shù)更新?lián)Q代快速，備品與新產(chǎn)品的性能能否保證兼容性，有待觀察或者需要廠家承諾提供相應(yīng)配套服務(wù)。
LED照明產(chǎn)品樣式繁多，照明燈具廠商各憑本事各自發(fā)展占領(lǐng)市場，由市場角度可以預(yù)見：市場會(huì)被分化成小區(qū)塊(segment)。相關(guān)部件的供貨商面向如此多樣化的規(guī)格要求，易造成質(zhì)量與產(chǎn)能的不穩(wěn)定，供貨速度與價(jià)格難以有效搭配，對(duì)照明燈具廠商供貨勢必產(chǎn)生負(fù)面影響。久而久之，企業(yè)內(nèi)部及供貨商的標(biāo)準(zhǔn)品(含部件)無法固定，共享件(common parts)自然不足，質(zhì)量穩(wěn)定、產(chǎn)能提升、價(jià)格與供貨速度同樣受限，無法滿足市場競爭與發(fā)展需求。
因此，“互換性”、“兼容性” 與“通用性” 是照明燈具產(chǎn)品發(fā)展與市場接受的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果無法被LED照明產(chǎn)品廠家及業(yè)主(終端用戶與維護(hù)者)共同關(guān)注且有效銜接實(shí)現(xiàn)，則廣范圍、大規(guī)模的項(xiàng)目應(yīng)用、供應(yīng)鏈產(chǎn)能的穩(wěn)步提升及企業(yè)自身與國內(nèi)產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)，都會(huì)直接受到嚴(yán)重的沖擊。
近期，多位專家、學(xué)者及廠家提出模塊化燈具會(huì)是LED路燈產(chǎn)品的重要發(fā)展趨勢，光引擎組成的路燈如雨后春筍。筆者長期關(guān)注LED照明產(chǎn)品與企業(yè)發(fā)展，有感于現(xiàn)今LED照明產(chǎn)業(yè)一窩蜂的現(xiàn)況，導(dǎo)致市場秩序混亂及業(yè)主質(zhì)疑不斷。乃多方搜集匯整產(chǎn)品材料、報(bào)告與文獻(xiàn)，并與地方政府、業(yè)主及安裝維護(hù)單位持續(xù)交流。在此，根據(jù)多年積累的工作經(jīng)驗(yàn)，將模塊化產(chǎn)品相關(guān)基本設(shè)計(jì)概念、定義、目的、效益、方法與成功經(jīng)驗(yàn)分享于眾，從終端用戶(end user)、企業(yè)自身、照明產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展角度探討問題，拋磚引玉思考未來，期以集思廣益尋找解決方法和出路。本文內(nèi)容分三部份，主要先回歸基本定義(back to basics)，希望借IT產(chǎn)業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)，說明模塊化設(shè)計(jì)和產(chǎn)品架構(gòu)的方法，并強(qiáng)調(diào)LED光引擎或模塊化設(shè)計(jì)有效性驗(yàn)證與不斷設(shè)計(jì)創(chuàng)新突破的重要性。
二、LED燈具與光引擎基本定義
目前，制造照明LED的產(chǎn)業(yè)群體對(duì)照明電器基本知識(shí)和要求的了解仍顯不足，而傳統(tǒng)的照明燈具生產(chǎn)群體也往往缺乏對(duì)照明用LED特性的廣泛而深入了解，在設(shè)計(jì)和應(yīng)用中沒有充分地利用LED的特點(diǎn)，進(jìn)行揚(yáng)長避短的發(fā)揮與有效運(yùn)用，所以在照明LED應(yīng)用到照明裝置中時(shí)，造成了很多不合理的甚至是錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)。為此，有必要由基本定義起兩相銜接，本文摘錄參考文件[3][4]作為論述之基礎(chǔ)。
燈具、燈及LED模塊的定義：
– 燈(lamp)：為產(chǎn)生光輻射(通常為可見的)而制作的光源。(注：此術(shù)語有時(shí)也用于某些類型的照明器)
– LED陣列(array)或模塊(module)：在印刷線路板或基板上的LED封裝（組件）或芯片的組件，可能帶有光學(xué)組件、附加的熱、機(jī)械和打算連接到LED驅(qū)動(dòng)器負(fù)載側(cè)的電氣接口。該裝置不含電源和標(biāo)準(zhǔn)燈頭。該裝置不能直接與分支電路連接，如圖-1。
l LED模塊的型式包括：自鎮(zhèn)流LED模塊(self-ballasted LED module)、整體式LED模塊(integral LED module)、整體式自鎮(zhèn)流LED模塊(integral self-ballasted LED module)、內(nèi)裝式LED模塊(built-in LED module)、內(nèi)裝式自鎮(zhèn)流LED模塊(built-in self-ballasted LED module)、獨(dú)立式LED模塊(independent LED module)和獨(dú)立式自鎮(zhèn)流LED模塊 (independent self-ballasted LED module)等，上述各種LED模塊均屬于光源。
圖-1 LED陣列與模塊[Adapted from TTelectronics/OPTEK Technology]
– 燈具(luminaire)：凡是能分配、透出或轉(zhuǎn)變一個(gè)或多個(gè)光源發(fā)出光線的一種器具，并包括支承、固定和保護(hù)光源必需的所有部件(但不包括光源本身)，以及必需的電路輔助裝置和將它們與電源連接的裝置。(注：采用整體式不可替換光源的發(fā)光器被視作一個(gè)燈具，但不對(duì)整體式光源和整體式自鎮(zhèn)流燈進(jìn)行試驗(yàn)。)
LED光引擎(light engine)的定義：
包含LED封裝(組件)或LED陣列(模塊)、LED驅(qū)動(dòng)器、以及其它光度、熱學(xué)、機(jī)械和電氣組件的整體組合。該裝置要通過一個(gè)與LED燈具匹配的常規(guī)連接器直接連接到分支電路，該LED燈具設(shè)計(jì)成不使用標(biāo)準(zhǔn)燈座。
(a) 2008年產(chǎn)品 (b) 2009年產(chǎn)品 (c) 2010年產(chǎn)品
圖-2 LED光引擎產(chǎn)品[5]
但從國內(nèi)產(chǎn)品推出情況觀察，尤其在道路與隧道照明方面，除行之有年的整體式燈具，市場上自2008年起已有許多以LED光引擎組合成的燈具推出，如圖-2 [5]，但未有LED光引擎專業(yè)供貨商�？傮w而言，LED光引擎組合成的路燈或隧道燈燈具，仍如同原先大多數(shù)整體式燈具，跳脫不了“舊瓶裝新酒”的做法，未能有效針對(duì)LED新光源特性揚(yáng)長避短，也未能有效發(fā)揮LED光引擎及模塊化設(shè)計(jì)(modular design)的特性與優(yōu)點(diǎn)。
如此，勢必造成市場充斥多樣化的產(chǎn)品，當(dāng)廠家獨(dú)善其身，各行其事，縱使應(yīng)驗(yàn)學(xué)者專家與市場的預(yù)期，但就業(yè)主及維護(hù)單位所關(guān)切與質(zhì)疑的基本問題：“互換性”與“兼容性”，并不見實(shí)質(zhì)性得到解決。如此，多元化與多樣化發(fā)展的結(jié)果，雖可以努力將市場擴(kuò)大，但可能導(dǎo)致市場區(qū)塊小化，或者，也可能反將市場做小。
產(chǎn)品發(fā)展與推廣有其過程，但再次另人憂心不已的是：為數(shù)眾多的LED照明廠家是否能從產(chǎn)品本身、企業(yè)自身、最終用戶及產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈的角度，分辨清楚整體式LED路燈燈具缺點(diǎn)為何？LED光引擎組合成的路燈燈具與之差異為何？最終廣為市場接受的產(chǎn)品到底為何？
綜觀國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)與產(chǎn)品發(fā)展，以模塊化設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在許多市場已形成主流，其中首推個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)的成功與普及，幾乎所有PC產(chǎn)品都奠基于相關(guān)零組件的標(biāo)準(zhǔn)化(standardization)與模塊化(modularization)。同時(shí)，模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)也成功運(yùn)用在：打印機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、相機(jī)、手機(jī)、電動(dòng)手工具、工具機(jī)、汽車、飛機(jī)等產(chǎn)業(yè)，并成功的發(fā)展出系列產(chǎn)品。不單產(chǎn)品功能持續(xù)提升而且市場快速擴(kuò)大，與此同時(shí)帶給廣大消費(fèi)者的是：功能需求的滿足和生活中的種種便利。
簡要言之，互換性、兼容性、通用性、可持續(xù)性是模塊化設(shè)計(jì)產(chǎn)品對(duì)市場、企業(yè)及產(chǎn)業(yè)形成巨大效益的基本目標(biāo)與精神！另外，全球化機(jī)種共享產(chǎn)品平臺(tái)(product platform)的概念，也被上述等產(chǎn)業(yè)廣泛運(yùn)用。足見模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品平臺(tái)的技術(shù)運(yùn)用，不但是達(dá)成快速開發(fā)、提升質(zhì)量、客制化設(shè)計(jì)以及降低成本關(guān)鍵要因，也已成為產(chǎn)業(yè)進(jìn)行全球化同步工程(concurrent engineering)與協(xié)同設(shè)計(jì)(collaborative design)時(shí)重要的實(shí)踐手段。
鑒于LED照明產(chǎn)品、技術(shù)與企業(yè)發(fā)展需高度有效整合各專業(yè)領(lǐng)域與經(jīng)驗(yàn)，故有必要由模塊化基本定義到產(chǎn)品設(shè)計(jì)成功實(shí)例，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念與模塊化特性到效益驗(yàn)證，從企業(yè)到產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈(value chain)學(xué)習(xí)并借鑒經(jīng)驗(yàn)，然后可依LED特性及照明產(chǎn)品需要加以發(fā)揚(yáng)光大。
三、模塊化設(shè)計(jì)與產(chǎn)品效益(以IT產(chǎn)業(yè)為例)
模塊或稱模組(module)在汽車、航天及電子和通訊信息產(chǎn)業(yè)已被廣泛運(yùn)用，現(xiàn)今模塊化產(chǎn)品舉目比比皆是(附錄 I.)。不單有嚴(yán)謹(jǐn)之定義，且已由歐美企業(yè)與高校發(fā)展成方法論(methodology)，產(chǎn)品及產(chǎn)業(yè)都已具備完整的標(biāo)準(zhǔn)體系，并依據(jù)此嚴(yán)格要求代工生產(chǎn)廠家，將產(chǎn)品可靠度與質(zhì)量提升極致(maximized)。模塊化設(shè)計(jì)，除需具有明確定義(product definition)與產(chǎn)品架構(gòu)(product architecture)外，并具備可發(fā)展為產(chǎn)品平臺(tái)，依此平臺(tái)有效持續(xù)發(fā)展，擴(kuò)充產(chǎn)品組合(product portfolio)或產(chǎn)品系列(product family)之效益，亦即：標(biāo)準(zhǔn)化、互換性、可擴(kuò)充性和可發(fā)展性是模塊化設(shè)計(jì)的基本設(shè)計(jì)精神、目標(biāo)與產(chǎn)品發(fā)展策略。
模塊化與模塊化產(chǎn)品定義：
模塊：
– 是指由多個(gè)組件(components)組成的次系統(tǒng)(sub-system)，是具備特定功能的單元，一般稱之為功能模塊或簡稱模塊
– 對(duì)整系統(tǒng)而言，模塊的功能可以被明確區(qū)分，各模塊相互獨(dú)立但具特定之接口 (interface或稱為接口)，并且共同運(yùn)作完成系統(tǒng)功能
組件：
– 指系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中最底層,基本上無法再予以拆分的單元
– 標(biāo)準(zhǔn)組件(standard component), 指在市場上流通的組件, 且是公司其它項(xiàng)目中已承認(rèn)或量產(chǎn)使用的組件
整體式設(shè)計(jì)與模塊化設(shè)計(jì)差異[6]：
對(duì)產(chǎn)品而言，一個(gè)組件代表執(zhí)行一項(xiàng)功能，而透過這些組件互相關(guān)聯(lián)所集成的功能便形成產(chǎn)品。這些組件的規(guī)格定義了組件間的互動(dòng)關(guān)系，并說明輸入及輸出的連接方式。另加上一組完整的接口規(guī)格，便形成了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)依照各功能與實(shí)體組件對(duì)應(yīng)方式的不同，可分為整體式(integral)結(jié)構(gòu)與模塊化(modular)結(jié)構(gòu)。Ulrich(1995), Fujimoto(2005)等學(xué)者曾針對(duì)此兩類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)加以比較說明如下：
1. 整體式設(shè)計(jì)(integral design)
整體式設(shè)計(jì)以“最佳化”產(chǎn)品為主要目標(biāo)，其產(chǎn)品功能關(guān)系比較復(fù)雜，基本上是以非一對(duì)一的方式對(duì)應(yīng)到實(shí)體組件上，且組件有接口彼此匹配。組件及組件間接口的設(shè)計(jì)是在不斷重復(fù)的最佳化過程中確立，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)亦于最佳化產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成后才定義。由于組件間以接口彼此匹配，因此任何功能上的改變將需同時(shí)變動(dòng)數(shù)個(gè)組件，同時(shí)，由于組件的設(shè)計(jì)流程不具彈性，故難以達(dá)到產(chǎn)品多樣化。
2. 模塊化設(shè)計(jì)(modular design)
模塊化設(shè)計(jì)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)之功能以一對(duì)一的方式對(duì)應(yīng)至實(shí)體組件上，組件間接口彼此匹配。并且組件在完整(特定、標(biāo)準(zhǔn)化的)的接口結(jié)構(gòu)下設(shè)計(jì)，故允許工程師同時(shí)、自主且分散不同地點(diǎn)的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。而且，模塊結(jié)構(gòu)能讓特定組件以接口標(biāo)準(zhǔn)化的方式搭載于不同產(chǎn)品中。當(dāng)周圍的組件變更時(shí)，各別組件不需跟著改變。
因此，模塊化設(shè)計(jì)其設(shè)計(jì)策略(design strategy)是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，將功能運(yùn)作相關(guān)的組件依據(jù)產(chǎn)品架構(gòu)合并為單一模塊，經(jīng)由分析組成模塊間的相關(guān)性與工作程序，設(shè)計(jì)組合所需接口并決定最佳的模塊配置方式：
– 模塊是標(biāo)準(zhǔn)的、獨(dú)立運(yùn)作的、并且是可置換的單元。目標(biāo)是減少產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，使產(chǎn)品開發(fā)過程中的不確定性與復(fù)雜度降至最低，并使制造或組裝資源更有效率的被運(yùn)用。
– 可應(yīng)用在不同的產(chǎn)品，共享相同的模塊，可以縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)程(cycle time)，降低研發(fā)與產(chǎn)品開發(fā)成本。
– 另外，針對(duì)不同客戶，為達(dá)成客制化設(shè)計(jì)(customized design)目的，使用不同模塊組成產(chǎn)品(系統(tǒng))，可創(chuàng)造產(chǎn)品變異性(variation)與差異化(differentiation)。
但模塊化設(shè)計(jì)與模塊化產(chǎn)品是否成功有效，不但能從市場反應(yīng)與接受度評(píng)價(jià)，企業(yè)自身由研發(fā)、業(yè)務(wù)與市場銷售及生產(chǎn)制造部門可依下列指標(biāo)自我評(píng)價(jià)：
模塊“成”、“效”驗(yàn)證(Measures of Effectiveness)
• 花費(fèi)(Cost)
– 直接與間接成本、材料、時(shí)間、勞動(dòng)力及資本
• 復(fù)雜度(Complexity)
– 次系統(tǒng)總數(shù)
– 另件、主件及工序
• 共享(通)性(Commonality)
– 共享件、標(biāo)準(zhǔn)件、通用材料、界面及工序
• 可靠度與質(zhì)量(Reliability & Quality)
– 性能、實(shí)用(robustness)與安全性
– 產(chǎn)品使用壽命
• 設(shè)計(jì)彈性與變化性(Flexibility & Variability)
– 設(shè)計(jì)變更與性能提升
– 功能極限
• 模塊化與簡易性(Modularity & Simplicity)
– 優(yōu)異的接口架構(gòu)
– 能否以最少的零件與接口變更設(shè)計(jì)形成差異化產(chǎn)品
市場廣為接受才是好產(chǎn)品，為企業(yè)帶來巨大效益才是好產(chǎn)品！“互換性”、“兼容性”、“通用性” 與“可持續(xù)性”是模塊化產(chǎn)品發(fā)展與市場接受及后續(xù)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。如經(jīng)企業(yè)相關(guān)部門審慎評(píng)估檢驗(yàn)，有效的模塊化設(shè)計(jì)與模塊化產(chǎn)品應(yīng)具備的特性、優(yōu)勢與效益如下：
1.簡單化(simplicity)：設(shè)計(jì)驗(yàn)證及設(shè)計(jì)變更容易，產(chǎn)品制造、組裝與維修容易
2.標(biāo)準(zhǔn)化(standardization)：零件標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化設(shè)計(jì)具備互換性(interchangeability)、通用性(commonality)與再利用性(reusability)，共享件(common parts)可供大量生產(chǎn)，有效降低成本
3.產(chǎn)品多樣化(variability)及可擴(kuò)充性(scalable & extension)：再設(shè)計(jì)與性能提升(improvement & upgrading)容易，能有效持續(xù)發(fā)展擴(kuò)充，可發(fā)展為產(chǎn)品平臺(tái)，形成完整的產(chǎn)品系列組合
4.設(shè)計(jì)與創(chuàng)新：以設(shè)計(jì)滿足客戶需求(customer satisfaction)，并為客戶創(chuàng)造價(jià)值(value creation)及實(shí)現(xiàn)大量客制化(mass customization)，可供不斷創(chuàng)新設(shè)計(jì)(innovative design)。
四、整體式與模塊化LED燈具現(xiàn)況分析(以路燈及隧道燈為例)
經(jīng)多方搜集與產(chǎn)品分析，現(xiàn)今整體式與模塊化LED燈具產(chǎn)品未被業(yè)主大規(guī)模的采用的困難(非指推廣)、缺點(diǎn)與所關(guān)切的問題，歸納如下：
– 為實(shí)現(xiàn)照明，相關(guān)組件均置放腔室(燈體)內(nèi)
1. 檢修困難，若有任一顆LED或電源出現(xiàn)故障需拆開更換
2. 配光設(shè)計(jì)受燈具造型(大面積、同一平面)限制
3. 光衰及壽命易被LED、電源驅(qū)動(dòng)等混淆
– 有效的燈具散熱方案(降低系統(tǒng)熱阻)難以實(shí)現(xiàn)
– 燈具重量減輕難以實(shí)現(xiàn)
– 燈具產(chǎn)品與零件標(biāo)準(zhǔn)化困難(各廠家產(chǎn)品設(shè)計(jì)不同)
– 燈具造型變化少(大型整片式)，難以滿足客制化設(shè)計(jì)要求
– 產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定(一致性差)
– 模具成本高(客制化設(shè)計(jì)成本高)
– 互換性差(可維護(hù)性差及檢修困難，路燈管理部門必須儲(chǔ)備相當(dāng)數(shù)量的整燈，從而提高了運(yùn)行成本與儲(chǔ)存困擾。)，整燈更換的資源浪費(fèi)
– LED性能提升時(shí)產(chǎn)品更新困難，照明效果的一致性恐難維持
– 最終整體經(jīng)濟(jì)及環(huán)保效益恐不如預(yù)期
現(xiàn)國內(nèi)外廠家百花齊放，紛紛推出“各式各樣”的光引擎或模塊化設(shè)計(jì)之組合燈具產(chǎn)品，如圖-3。但是否能如通訊或其它消費(fèi)性電子產(chǎn)品，具備上述“模塊化設(shè)計(jì)”產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)并達(dá)到目標(biāo)？或者指鹿為馬產(chǎn)品混淆，另導(dǎo)致業(yè)主再次質(zhì)疑或市場混亂持續(xù)？待市場予以驗(yàn)證。
圖-3 LED光引擎組合成的路燈照明應(yīng)用燈具[5]
由下表綜合分析，無論整體式或光引擎組合燈具產(chǎn)品，迄今無法具備互換性、兼容性、通用性與可持續(xù)性之特性，若產(chǎn)品供應(yīng)廠家不能針對(duì)產(chǎn)品本身、企業(yè)、產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展及后續(xù)維護(hù)與環(huán)保等多方考慮，則產(chǎn)生問題及影響層面會(huì)涵蓋業(yè)主(終端用戶)、維護(hù)單位、產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈、環(huán)境保護(hù)，其中真正首當(dāng)其沖的是廠商自己。
表-1整體式與模塊化LED現(xiàn)況問題分析
當(dāng)下LED路燈產(chǎn)品及市場情況，正考驗(yàn)著國內(nèi)燈具生產(chǎn)廠家！企業(yè)應(yīng)自行檢討評(píng)估，當(dāng)企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)件不足、供應(yīng)體系不健全，而國內(nèi)眾多廠商產(chǎn)品及零主件各異，會(huì)造成部份標(biāo)準(zhǔn)件(或通用件)的供貨商量能不足或供應(yīng)不穩(wěn)定，質(zhì)優(yōu)而穩(wěn)定的供貨商體系勢必難以形成，可能發(fā)生的影響如下：
l 照明產(chǎn)品性能、質(zhì)量穩(wěn)定性(一致性)差
l 供貨商質(zhì)量、供貨穩(wěn)定性(一致性)與產(chǎn)能波動(dòng)
l 產(chǎn)品上市時(shí)間、產(chǎn)量與價(jià)格不穩(wěn)
l 產(chǎn)能不足，影響市場規(guī)模難以成為大廠
果真如此，廠家獲利及市場擴(kuò)展直接受到?jīng)_擊，相互受到波及的當(dāng)然會(huì)是業(yè)主(終端用戶)及維護(hù)單位。
可以預(yù)見當(dāng)光引擎燈具產(chǎn)品以互換性、兼容性、通用性與可持續(xù)性為其基本特性時(shí)，模塊化燈具將能一掃整體式照明燈具互換性差、維護(hù)困難、未來難以升級(jí)的負(fù)面影響，也能使生產(chǎn)廠商在零件供應(yīng)建立標(biāo)準(zhǔn)化體系，備料庫存較過去更為穩(wěn)定并具彈性，可以有效降低成本及風(fēng)險(xiǎn)，預(yù)料在市場驅(qū)動(dòng)的主導(dǎo)下，模塊化的設(shè)計(jì)可以成為LED產(chǎn)品發(fā)展主要潮流。當(dāng)各零件及次系統(tǒng)間的標(biāo)準(zhǔn)與作業(yè)程序建立，就能運(yùn)用垂直整合或分工，龍頭廠商設(shè)計(jì)研發(fā)產(chǎn)品，建立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將生產(chǎn)制造外包并可進(jìn)行供貨商管理。因此，將產(chǎn)品模塊化是滿足最終運(yùn)用需求、將市場做大與形成穩(wěn)固(stable)產(chǎn)業(yè)鏈的第一步，必能在LED照明的發(fā)展中占有重要的地位，隨之高性價(jià)比、性能穩(wěn)定、低價(jià)化及普及化(并且外銷)的市場將隨后到來。
五、企業(yè)共同合作發(fā)展有效解決方案
經(jīng)歷LED應(yīng)用多年，成功的產(chǎn)品很多，如將時(shí)間軸往前看首推交通信號(hào)燈(紅綠燈)！而現(xiàn)在市場正熱賣的LED背光電視，正可以突顯LED技術(shù)發(fā)展日新月異的情勢。我們可以歸結(jié)此兩項(xiàng)產(chǎn)品成功的基本因素為：1.充分運(yùn)用并發(fā)揮LED的特性與優(yōu)點(diǎn)，2.有效的模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)。而國內(nèi)推動(dòng)LED照明應(yīng)用迄今，國家政策、標(biāo)準(zhǔn)與資金支持相繼出臺(tái)，加以企業(yè)千軍萬馬持續(xù)投入，后勢持續(xù)看好。擁有如此幸運(yùn)與優(yōu)渥條件，前述兩產(chǎn)品其成功的道理所在，應(yīng)當(dāng)值得LED照明廠家探究學(xué)習(xí)。
前節(jié)已針對(duì)產(chǎn)品、企業(yè)與產(chǎn)業(yè)強(qiáng)調(diào)：若能以光引擎或模塊化燈具破除最終用戶對(duì)LED燈具的疑慮，互換性、兼容性、通用性與可持續(xù)性會(huì)是關(guān)鍵性環(huán)節(jié)！
面向國內(nèi)外龐大的LED照明應(yīng)用市場；面對(duì)國際照明知名大廠既有優(yōu)勢并一直積極布局；國內(nèi)廠家有必要攜手合作、共同持續(xù)提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)能力(skill set)。借模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)與產(chǎn)品平臺(tái)，快速形成成功的產(chǎn)品策略與企業(yè)擴(kuò)大銷售的市場策略，達(dá)成下列目標(biāo)，真正發(fā)揮跨專業(yè)、跨領(lǐng)域、跨企業(yè)間合作的綜合效益(synergy)：
l 產(chǎn)品互換性與兼容性
– 避免(防止)因?yàn)閿?shù)眾多(廠商各自為政)及各式各樣無法匹配(互換、兼容)的光引擎導(dǎo)致市場分割、秩序混亂
– 終端用戶的使用、維護(hù)與長期最終利益的保障與關(guān)懷
l 改善產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)品系列擴(kuò)充
– 標(biāo)準(zhǔn)件與共享(通)零/主件
– 形成專業(yè)產(chǎn)能穩(wěn)定的供應(yīng)鏈
l 可持續(xù)性發(fā)展，推廣LED在通用照明的大規(guī)模運(yùn)用
– 使用戶(消費(fèi)者)可以安心選擇和購買市場上具有可互換性的LED 產(chǎn)品，同時(shí)亦能持續(xù)享受 LED 技術(shù)持續(xù)發(fā)展所提供產(chǎn)品功能升級(jí)之效益
– 將市場餅做大、做強(qiáng)
并架構(gòu)成產(chǎn)能與質(zhì)量優(yōu)異而穩(wěn)定的供應(yīng)鏈如圖-4，以Time-to-market, Time-to-volume的產(chǎn)品競爭優(yōu)勢，提升消費(fèi)者信心，放大市場量能，進(jìn)而降低制造成本，對(duì)國外市場掌握主控優(yōu)勢，開創(chuàng)龐大商機(jī)。
圖-4 路燈產(chǎn)品供應(yīng)鏈比較
六、結(jié)論語
縱觀國內(nèi)外產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)況，互換性、兼容性、通用性與可持續(xù)性是LED照明產(chǎn)品與企業(yè)發(fā)展應(yīng)關(guān)注的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。
LED照明企業(yè)在面對(duì)專業(yè)技術(shù)分工與系統(tǒng)整合，全球化、區(qū)域環(huán)境不同與大量客制化的要求與挑戰(zhàn)下，企業(yè)獨(dú)立開發(fā)針對(duì)國內(nèi)不同區(qū)域性產(chǎn)品需求的策略，在現(xiàn)今全球化競爭的環(huán)境下將很難維持現(xiàn)有優(yōu)勢并長期發(fā)展。為了滿足全球龐大市場對(duì)LED照明產(chǎn)品的不同需求，照明企業(yè)必須從價(jià)值鏈(value chain)的源頭－產(chǎn)品設(shè)計(jì)著手，在兼顧照明產(chǎn)品區(qū)域化需求與開發(fā)時(shí)效的前提下，盡心關(guān)注終端用戶的使用、維護(hù)與長期的權(quán)益保障！借由信息科技的有效運(yùn)用與集成(integration)，持續(xù)創(chuàng)造滿足新世代照明需求及具有競爭力的產(chǎn)品。
本文作者長期以來關(guān)注國內(nèi)/外LED模塊化照明產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品發(fā)展及技術(shù)趨勢與市場反映和動(dòng)態(tài)。除了將心得摘要成本文，并將持續(xù)遵循各種方式，詳細(xì)的檢視國內(nèi)/歐美的LED模塊/光引擎、相關(guān)的燈具產(chǎn)品數(shù)據(jù)、學(xué)者專家發(fā)表報(bào)告、產(chǎn)業(yè)與政府政策。希望能由多方角度(產(chǎn)品設(shè)計(jì)/技術(shù)研發(fā)、企業(yè)、業(yè)主與用戶及產(chǎn)業(yè))探討現(xiàn)況得失，將心得匯整分享，期望拋磚引玉，針對(duì)新世代照明燈具發(fā)展及有效整合運(yùn)用現(xiàn)有科技成果集思廣益，為產(chǎn)品、企業(yè)與產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策，共同迎接光明前程。
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