蕭弘清:從阿拉丁神燈獎評選看中國照明行業發展趨勢

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蕭弘清

國立臺灣科技大學電機工程系教授

連續8屆阿拉丁神燈獎提名委員、終審委員(2016-2020)

 

摘 要

在政府指導與全中國照明企業的大力支持下,廣州國際照明展覽會篳路藍縷 25 年,齊聚全球照明產業,已然成為與歐洲法蘭克福照明展覽會東西方遙相呼應的國際照明展覽盛會;這場全球照明產業技術創新發展里程碑的重頭戲,記錄著照明主流發展趨勢及對人類視覺健康提供更優質享受的雪泥鴻爪。

 

2013 年配合廣州國際照明展覽會舉辦的阿拉丁神燈獎,提供照明企業知識技術創新、產品功能優化、設計工藝精進、工程演繹驚艷的競賽舞臺,并敏銳地帶動產業因消費品味提升、文藝美學與工程技術結合、人性化與自然生態和平共生相融,儼然成為帶動照明技術變革、引領風騷的潮流發動機及領頭羊權威獎項。

 

8 年來的阿拉丁神燈獎參賽作品數量達創新高,匯聚著照明產業同行的焦點關注,尋覓未來企業永續經營的契機及未來發展的指引明燈。因此,不妨藉由檢視與觀察這些年阿拉丁神燈獎評選及獲獎者的脈絡,探詢中國照明行業發展的過去、現在與未來,共同策勵推動中國照明行業向前發展。

 

01.阿拉丁神燈獎的舉辦特色及獎項規劃原則

神燈獎設立的宗旨,在于全球照明產業對綠色、節能的創新產品,前瞻人性化的控制技術,健康光視覺技術與藝術美學完美結合的杰出照明工程,富有創意的優秀設計作品等四大項,對所作努力與貢獻的作品,給予肯定及獎勵。除了確立照明行業發展的趨勢及方向,也為相關院校設計專業學生及企業的產學合作,提供了新創設計舞臺,為全球照明行業提供以中國文化為背景的新思路,讓中西方的照明美學可以相互激蕩,為地球生活空間的健康美好視覺環境,作出了巨大貢獻。

 

神燈獎依據各項應用、場合、技術對象、工程景觀及經驗資歷的差異,獎項分類劃分為:產品(9)、技術(7)、工程 (7)、創新融合 (4) 四大類別共 27 細項,幾乎已經涵蓋照明產業主流的相關分工及應用。比賽的作品,報名資料數據經檔案完備與否的行政初審后;由中外官方科研機構、大學院校專業教授、企業資深行業專家、資深照明設計師所組成,超過 150 位以上不同文化背景、經歷的提名投票委員,參酌部分產品及工程項目實地考察及第三方試驗室試驗報告,深入的評審及限額投票復審,選出一定比例優秀作品成為優秀獎;再由終審委員從優秀獎作品中逐一討論、交互點評后,投票選出年度最佳優秀獎。比賽過程嚴謹、審慎、客觀而中立,并且于公告獲獎期間,容許不同聲音的異議及挑戰,評選委員也勇于提出答辯及說明,做到負責、公開、公平地競賽。

 

因此阿拉丁神燈獎的獲獎作品,從一定程度上代表當下照明產業發展的主流趨勢,也指出了未來產業發展的方向,對于從業人員新產品的開發、設計與生產技術的精進、照明景觀工程的規劃設計及施工,自然具有重大意義及參考價值,因此吸引了照明相關企業及大學院校的重視,報名參賽作品年年跳躍式激增。

 

02.消費者需求引導照明產品 ( 光源到燈具 )設計走向符合健康及多功能

2013 年,LED 光源科技進展達到了筆者當年所提出的三大觀察指標:(1) 視覺指標,顯色指數 CRI ≥ 80;(2) 性能指標,光源芯片光效大于 170 lm/W;(3) 市場指標,一美元的光通量( 性價比 ) 可以超過 200 lm/$US。從此,LED 光源真正進入可完勝熒光燈、HID 放電燈系列等傳統光源,這一年也正是神燈獎鳴槍起跑的時間,由LED光源輕薄短小及優異的光視覺特性,開始改變燈具的設計,各類型以傳統照明光源為主體的燈具,紛紛被 LED 科技所替代,從原先的純 LED 光源替代,急速進入到整燈重新設計的全新 LED 燈具。

 

最早進入應用市場的首推戶外路燈工程及室內 LED 球泡與燈管,前者屬于節能優先的公共工程,理論上不會形成收不到款項的呆賬;后者著眼于廣大民生市場,為求快速搶占市場,加上日本 2011 年 311 大地震海嘯的缺電商機,全球確立熒光燈光源的落日期限,大批自帶電源的 LED 燈管、燈泡紛紛搶上市,因此前四屆的神燈獎產品類參賽者,以LED路燈及LED燈管、燈泡居多,這是市場與技術發展的相互拉抬效應。但 LED 燈泡或燈管的光衰嚴重,與宣稱的壽命明顯落差,讓消費者頗有怨言;此外,LED 燈管費用仍高于熒光燈,配光設計又不如熒光燈具,因此熒光燈具、LED 燈管替換型及整燈替換型新 LED 燈具各有市場,這段期間的核心零組件是電源驅動器設計,采自帶電源的電源內置燈管內,或如傳統光源的電源驅動器外掛成獨立零配件,設計觀點都有其立論基礎,難分軒輊。

 

隨著 LED 光效提升及價格探底,促成平板燈上陣,大面積發光又解決了眩光問題,整燈售價低于燈管替換型,加上可以調光及調色溫的多功能舒適光環境視覺,立即成為近3 年來神燈獎的主流顯學產品,全面攻占辦公室及居家照明市場,更搭上教室照明改善的順風車,以高密度格柵降低眩光的 LED 燈管教室照明燈具、及強調舒適視覺的平板燈教室燈具各領風騷,節能及光效 ( 燈具效率均超越 90 lm/W,完勝熒光燈具 ) 已經不再是宣傳重心,以視力健康要求為市場主流。無藍光危害、低眩光、無頻閃、高顯指或全光譜、色溫控制等參數,變成基本標配,教室照明燈具質量獲得大幅度提升,2019、2020 年的課桌區照明燈具及黑板區照明燈具質量提升,眩光完全控制是最大的特色及成就。但是,施工質量也有瑕疵,參賽作品的教室中,不乏有投光經天花板反射后,被旋轉吊扇干擾形成更嚴重閃爍,顯見燈具制造廠商對于燈具設計雖有概念,但疏于留意施工細節,有待改進。

 

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▲ 教室照明燈具成為熱門項目,黑板燈具的均勻配光備受重視

 

商業照明燈具需求量雖低于家居及辦公室,但營業場所的高照度及長時間點燈特色,在 LED 的節能效果顯著后,急速降價競爭加速了室內傳統光源、燈具被淘汰,AR 投崁燈、射燈、燈管、鹵素燈泡,大量被 LED 取代,從基本的功能性替換,再擴大到調光控制、投射光變焦等成為前五屆的主流產品,造型、結構方式都有便利性和視覺美觀上的改進。最大亮點是透過組合式多變結構造型設計,可以節省模具、又創造出各種彈性組合模式。

 

近 3 年來,隨著智慧城市的喧囂塵上,聯網通訊及遙控功能成為參賽利器,智能控制技術除了賦予照明燈具多重新功能,可調色溫及投射方向控制是新焦點,以往專注在節能及高照度的商業照明,轉為更加重視顯指的色彩滿意度,及彈性化組合燈具容量,多重控制功能,包括投光方向、變焦、遠程遙控等,而無線通信的控制方式顯然勝出,壓倒有線通訊,這個趨勢在 3~5 年內的變動不大,主要因為 LED 的光源效率已穩定、不再沖高。2020 年的室內燈參賽產品,已經不再一味追求超高光效;反而,照度及均勻度、色容差、光衰、產品穩定度等基本照明性能要求,成為產品競爭的評比重要項目。

 

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▲ 商業照明:模塊化、線條燈、可無線遙控投光方向成新寵

 

傳統家居以天花板主燈帶動的室內照明工程設計及燈具設計,受到 LED 光源的沖擊影響,LED 的輕薄短小騰出還給消費者更多空間,近 3 年來,以線型燈、燈條、燈管為室內照明的潮流越加顯著,傳統高大上的水晶大吊燈、大型花燈主燈市場逐漸萎縮,各類型中低色溫、輕型化線條燈成主流,但典雅的臺燈、桌燈、立燈、以造型取勝的裝飾燈、氣氛燈、情境小夜燈等,仍是家居市場喜歡的照明燈具,差別只在于白熾燈、節能燈光源改為 LED 光源、球泡或燈絲燈;這在神燈獎的設計類作品中最多。

 

今年在設計類中特別將大學院校學生組另外設立設計曙光獎后,專業燈具制造廠、設計師、院校新秀同臺競爭,甚至出現院校作品獲獎數量超過專業從業人員,年輕新進給予照明燈具設計行業注入新觀念及新驚奇,這對于大學院校設計專業教學給與了鼓勵及肯定,也為照明產業的燈具設計提供新的生力軍,神燈獎建立的產學交流平臺作用顯露無遺,這對于國內照明企業以創新、多功能、跳脫模仿的新燈具設計進入國際市場,將會有正面的效應。對照近幾年來,這與國內照明產品連獲德國 IF 與 Red Dot設計獎的肯定,有一定的正相關,創新仍是企業永續經營的保證。

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▲ 優質閱讀臺燈永遠有市場,照明質量及健康智能控制并重

 

臺燈一直是照明設計的主力燈具,也是產品類及設計類大宗,尤其是配合視力保健的閱讀臺燈是近 4 年來的重點項目,從基本的單純提供照度,逐漸上升到無藍光危害、無眩光、無頻閃基本要求,近來將健康照明、人因工程概念加入,以智能控制作為新亮點,定時提醒學生休息、正確姿勢、亮度與變色溫控制成為市場區隔分水嶺。但也有不足之處,國內學習用 LED 閱讀臺燈過度強調低功率消耗,造成臺燈高度普遍不足 ( 稍嫌偏矮 ),均勻配光分布設計能力又欠佳,因此,照射面積較傳統熒光燈窄小,光均勻性略差,縱然符合國家標準的規定,但視力保健應該是健康舒適絕對優先的考慮,這兩年的臺燈過度聚焦在多功能控制,反而在照明的基本需求上疏忽了。

 

全天下家長有絕對優先保護兒女的護犢或補償心理因素,閱讀臺燈是一股穩定的市場需求,只要能要求健康、符合視力保健功能的臺燈,都有商機及企業前景,這在近年來的產品類中特別明顯。筆者關注教室及閱讀光環境設計 40 余年,還是要再苦口婆心呼吁照明企業在健康閱讀臺燈上下功夫改進研發,不要偏離分心去盲目節能、計算機小助手互動聊天等附屬功能,卻忽略了最最基本的基本照度及照度均勻性的要求;臺燈用電量,再怎么節省都是有限的,優先照顧眼睛健康才是重點。

 

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▲ 家居照明以輕型化為主,氣氛燈及裝飾燈仍是主流

 

03.從綠能到多功能燈桿的智能路燈照明工程演進

如果忽略 LED 光源在灰度顯示的應用,則實際照明應用的第一步實現就是路燈。2009 年海峽兩岸同時鳴槍起跑,大陸的十城萬盞及臺灣 LED 路燈試點工程,啟動 LED 路燈的濫觴,以節能實績加上介視覺(mesopic) 的論證,也驗證了 LED 路燈照明的可行性,自神燈獎舉辦以來,LED 路燈燈具設計就一直是不可或缺的常客,先有結合風、光互補綠能的自發電 LED 路燈,再引進電力電子的智能控制概念配合充放電技術,LED 路燈開始鋪陳淘汰傳統 HID 光源的路線圖。近 5 年來,智慧城市的建置,更加速了以路燈燈桿為支撐的各類傳感器大集合的智能路燈,結合通訊網絡技術的發展,燈光遙控、安防監視、交通流量、氣候訊息、電動車輛充電……,只要想得到的城市生活功能需求,全部架上了燈桿,因此神燈獎的路燈項目就熱鬧了,全國各地的 LED路燈燈具、多功能燈桿、傳感器及信息的整合及聯網監控、監控平臺與智慧城市訊息平臺代管、一系列相關的電力供應箱及控制箱,百花齊放,真正作到了異業跨界整合。

 

照明專業必須走出自我設限,主動和資通訊業攜手,共同為智慧城市的公共工程服務,尤其在行動通訊從 4G 進入 5G、并開始架構6G 時代,又有國際貿易戰的牽制,中國的智慧城市架構下的照明產業將可以發揮更多商業作戰能力;照明企業的經營者,未來應加強公司內的人才職場再教育學習;雙專長用人趨勢及定期進修培訓,將會是常態及潮流。

 

曾有業界前輩戲稱,多功能燈桿上掛滿了琳瑯滿目的傳感器,有如唱大戲的戰士出場,背上插滿了旗幟,漪歟盛哉,真能實用打戰嗎?非也!因此檢討燈桿上的必要功能及將傳感器統合,成為新趨勢,這種務實的做法才是真正的因需設計,這兩年得獎的路燈朝向務實的功能設定,而并非一味地以多功能取勝,值得企業界觀摩學習。

 

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▲ 新材料及多功能燈桿智能控制成路燈新標準配備

 

04.景觀照明及夜游經濟拉動的照明工程設計與大功率投射燈

建筑物的立面、道路橋梁、運動場等,早期由 HID 燈做為夜間照明主力的場合,2013 年以后全面被 LED 汰換,高顯指與高照度是運動場賽會的首要考慮,節能及視覺清晰是道路交通安全所關注,凸顯建筑物的偉岸及歷史價值,是照明設計師與工程師戮力以赴的心血結晶,無論是善用 LED 的快速響應及豐富的色彩變化,造就橋梁、吊纜、建筑物輪廓線等的照明景觀工程;抑或采大功率泛光投射的立面及運動場投射照明,甚至是舞臺燈光表演如印象系列照明工程等,高光效的大功率 LED 燈具全面取代 HID 燈,成為近 5 年來的城市燈光秀、表演秀、古跡夜景、文旅小鎮燈光照明工程等不可或缺的主角。而小角度的投光燈更是戶外遠距投光、室內博物館聚焦的 VIP,這有賴于 LED 的散熱技術提升,解決了大功率的熱障礙,因此以散熱技術、新材料,如石墨烯的引進,這都是大功率照明燈具決勝的關鍵所在,室內應用高天井燈、防爆燈、大賣場等;室外應用包括機場高桿燈、高爾夫球夜間照明,均成為神燈獎競爭的舞臺,參賽者多,市場需求量大,前景一片光明。

 

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▲ 大功率投光燈在建筑物、運動場照明是不可或缺的泛光燈

 

由杭州一江兩岸夜景照明工程拉起來的城市夜游經濟,如雨后春筍,全國遍地開花,照明業界業績長紅;但慢慢就出現了同質性過高、無差異性、過度鮮艷色彩淹沒文化底蘊的質疑。接下來就是過量、過亮的夜間照明,徹底的傷害城市鳥類及其他動植物的自然生態,人類的夜間照明需求,卻造成更多地球生物的噩夢,開始有理性的檢討聲音出來,國內有專家提出「天人合一」的共存胸襟,取代「以人為本」的狹隘本位主義,這種民胞物與的博愛,將會逐漸成為全世界共同的主流價值。

 

因此早先以大工程項目 ( 范圍及資金 )、絢麗繽紛取勝的夜景照明工程,這兩年似乎又開始停滯,難以再獨占鰲頭;精致小品、富人文氣息的夜景工程較易感動人,獲得青睞;照明工程的規劃設計與施工,將回歸到以人因健康與生態保護為重心的人道關懷。當然,這有賴于有經驗、人文素養的照明設計師參與操刀,無論室外工程或室內酒店、賓館、星級大飯店等,具有文化美學的設計師才會發揮畫龍點睛的巧妙成效;東施效顰難以作出會感動人的照明工程,這是神燈獎決選時關注的焦點,值得大家參酌深思。

 

至于,請不起有經驗的照明設計師或所謂的業界大佬,那就自己培養!公司內選拔新秀去進修,腳踏實地耕耘,流淚撒種、流汗耕耘,必有歡呼收獲。

 

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▲ 未參賽的臺灣臺電十三層遺址燈光照明工程簡潔設計值得借鏡深思

 

無聲的幕后英雄——照明生產設備及電控系統與零配件的現況及未來照明產品及燈光效果是臺前享受掌聲的主角;幕后一幫群策群力、埋頭苦干、通力合作的周邊企業們是無聲英雄,這包括照明產品及零配件的生產設備制造商、發光模塊的 LED 芯片與封裝、電源驅控器及控制系統 ( 電燈照明的核心 )、N 次光學的出光與配光元器件 ( 擴散膜、導光板、反射材料 )、散熱材料及光源之外的燈具燈殼、照明與資通訊的系統整合技術及智能監控系統、產品驗證設備及量測儀器等,每個部門都是不可或缺的軟硬件,神燈獎也為這些撐起照明一片天的企業成就喝采。

 

基本上 LED 生產技術延續自集成電路 (IC) 的生產技術,早期仰賴進口國外的技術及設備,國內再從學習、參考到自立自強設計生產,也算站起來了;無論生產速度、生產量能,已經可以趕上歐美;但往往工作與敬業態度決定了結果。生產設備及量測設備等硬件,都是跟著歐美先進國家走,創新的能力略有不足,我們的生產環境及研發氛圍還是落后國外,我們很少項目是能領先國外、自己開創一個新的領域及應用技術,照明行業搭載手機作智能控制,華為手機打遍全世界,可是行動通訊及手機起點,還是國外創新發動的。

 

LED 光源是一個大家都趕上了的時代,全部重新回到起跑線,打破過去全球三大廠獨領風騷的新局面,可是從生產設備到成品,我們在技術功能指針 ( 例如芯片光效 lm/W) 都是在追趕,企業在拼命,為何還是會望塵興嘆?

 

擴散膜、導光材料是重要的光學元器件,要兼顧光學性能及安全防火功能;熒光粉及涂布技術與設備,更是攸關顯指、色溫穩定的關鍵,但還是以美國、日本為技術引進來源;在評選神燈獎過程中,就明顯發現國內光學元器件技術及產品距離國外仍是有落差,還是在后面趕。當然也許我們會認為這是因為價格影響了技術水準及產品規格性能,一分錢一分貨,市場削價惡性競爭,大家一起混水摸魚,所以我們就只好用中低材料生產中低檔產品。

 

但若再深思,難道我們就永遠不能改變這個不長進的思維邏輯嗎?讓國人使用較國外落后低檔的產品,這是行業的恥辱,對不起國人。日本市面上的消費性產品通常較輸出國外的同類產品性能略為穩定及優質,也是大批觀光客不遠千里在日本旅游后,離開日本時,滿載而歸產生滿足感及幸福感,這不是崇洋媚日,而是實情。在經濟改善之后,我們要的應該是給與國人信心與福祉,這包括口頭上的民族主義及實際行動上的消費者尊嚴。

 

LED 光源科技發展以來,最穩定當屬電源驅動器,從早期的恒流控制電路設計開始,除了應有的自我電氣保護功能外,隨著照明功能的擴大而進步到調光、調色、遠程控制、故障偵測、通訊組網等,配合智慧城市發展,又加入了通訊協議及多功能型的智能控制,這些林林總總都是在電力電子的技術領域內整合,因此電源驅控器的自適應能力最強,在LED 照明應用中一枝獨秀。這個領域內的人才培育,大學院校相關專家教授資源豐沛,臺灣有一知名電源驅控器的專業制造廠,其成功的關鍵就是產學合作,引進了幾位苦干實干的大學本科生打出一片江山,這是本人在課堂上常引以為借鑒及鼓勵后進的成功案例。

 

要在未來的 LED 照明領域中先立于不敗之地,爭取及留住優質的電路設計人才,加上資通訊的背景及經驗,給予年輕人舞臺及道具,相信他們,可以唱出一出令人驚艷的大戲的。

 

05.中國照明產業浴火鳳凰的機會

照明產業曾經默默的發展數十年,被定位為傳統產業,幾乎不受電機電子主流族群教授學生的喜愛;LED 光電應用成功以后,又有年輕新秀加入,但誠如前言,為什么重新回到起跑線,還是跑輸歐美?那就需要檢討人才教育及企業經營者的眼光了。

 

中國人傳統的人才養成教育,是偏重「教學」,教室中師傳徒,縱然有實驗及實習課程,也是老師編好教材,學生按表操課;這種方式只會教出模仿、抄襲的年輕人。長期以來,海峽兩岸的產業發展就是延續這種看展覽、照相、錄像模仿、買樣品回來拆解學習復制;在學習復制模仿的過程中,國外的同業已經布署 5 年、甚至 10 年的產業發展前景規劃,這樣當然會落后。典型的案例就是 8 年前就開始的三大廠紛紛選擇移轉一般普通照明,轉而開始整合資源、技術,朝統一的智慧城市規劃布局智能照明及相關衍生服務。

 

而國內則存在惡性競爭、抄短線的投機心態;但中國人在歐美的科研環境 ( 硅谷 ),為什么就能突破創新,成就震驚全世界?環境氛圍使然,智財權的未能徹底落實,造就國內只會跟風,很少、很難真正做到彎道超車及另起爐灶的革命性創新。因為在人才培訓上,我們輕忽了獨立自主的思考與創新能力培養,從小到大,學校要學生作乖學生、努力學好老師教的知識,卻很少啟迪誘發,引導學生發揮豐富的想象力去思考未來 5~10 年的可能情境,尋求達到未來理想目標的方法及途徑。

 

在校學習的再好,仍然是依照老師規劃好的路徑走,創新突破能力近乎零,到了企業界自然難有真正的開創一番事業的預期。改革開放以來,許多海外學成歸國教育下一代,仍然難以改變這個教育生態,值得深思與檢討。想想,加強基礎研究、產品開發、提高核心競爭力等,固然是企業念茲在茲的使命;但要能創新,中國的企業經營者真有容許員工至少每周一次以上的腦力風暴、憧憬幻想未來的雅量嗎?

 

06.結論

陽光提供地球豐富的動植物生命及多樣化的生態環境,活在自然光環境下是最健康的,照明科技的未來自然是以關注健康視覺為優先,照明控制應是能提供模擬類似陽光的效果,舒適而健康的視覺條件為優先。照度、均勻度、眩光、閃爍、藍光危害、光生物安全,大家均能朗朗上口,照明產品都可以滿足這些基本要求;但卻在照明工程規劃設計、施工及照明控制運作中被忽略。并不是以現代化無線通信為基礎的智能照明控制,就叫作智慧照明,以為一切產品加上「智慧照明」四個字就可以忽悠消費者,照明產業未來要能真正站在消費者的角度思考消費者所需要的功能,以健康安全為依歸,透過便利化、人性化的自動調適智能控制,正確的時間作正確而有意義的操控,才是真正的智慧照明。

 

中國傳統以儒家、佛教、道教背景衍生的文化傳承,對于「智慧」兩個字,是很崇高而尊敬的;檢視目前市場上產品及智能控制功能,離智慧還很遠,值得照明業界審慎思辨進行有意義的創新研發。神燈獎提供一個大家檢視產品是否具備人性化、便利性、健康舒適的機會及同業相互砥礪成長的平臺!2020 年新冠病毒的肆虐,也提供了一個大家靜下心來重新檢視、打掉重練的創新時機。本文僅就過去數年參與神燈獎評選所見提出個人看法,管窺之見,容或有所偏差或不足,無冒犯照明行業先進、同業之意,大家互勉即可,期待中國照明產業能開創商機,領先全球發光發亮.

 

來源:阿拉丁照明網

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