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當前位置技術知識 >> LED市場初露鋒芒

LED在電子產品唆使器中盤踞主導地位，現在甚至在交通信號燈和剎車燈中的應用超過了白熾燈。這種狀態(tài)還僅僅是個開端。

　　要點

　　●LED將終極成為一種重要的關鍵技巧，并逐步代替白熾燈等產品。

　　●促使人們應用LED的最重要因素是它具有較低的長期本錢。即使永遠不會降到與白熾燈相當程度，LED的初始本錢也正在快速降落，而其它照明技巧的這一本錢則保持不變。

　　●LED已經大舉打進很多有利可圖的利用范疇，如劇院照明。

　　使照明器材行業(yè)從黯然衰退中重現光輝，這可不是件簡略任務。不過，20世紀的確把照明技巧等同于白熾燈技巧。比擬新式的照明器材，如小型熒光燈和高亮度放電燈，持續(xù)在敏捷發(fā)展，但它們不再處于技巧前沿?，F在，照明器材的創(chuàng)新大多集中在固態(tài)光源上，重要是LED（發(fā)光二極管）。然而，盡管LED是占主導地位的唆使器，但它們迄今已在專業(yè)照明系統(tǒng)中取得了最大成功。幾乎可以確定的是，還得再過幾年，也許更長時間，才干成熟到代替老式照明燈，擰進大多數燈座。

　　照明器材行業(yè)的某些觀察家至少把造成這種局面的部分義務回于該成熟行業(yè)的垂直整合結構。白熾燈和熒光燈制作商不會從第三方購進其產品的重要元件。而照目前的情況來看，這正好是大多數LED燈制作商所面對的局面：重要的電燈制作商都不生產作為LED燈核心部件的半導體芯片。（包含參考文獻1、2和3在內的幾個網上術語匯編，對照明術語如“電燈”作懂得釋。）

　　盡管存在著與照明器材行業(yè)的結構和貿易慣例不相容這種情況，但照明工程師們仍然對LED保持著濃重的愛好，由于在所有電照明器材中，只有固態(tài)發(fā)光器才是足夠新奇的，可以從技巧的飛速提高中不斷獲益，使本錢大幅度降落。老式照明技巧的本錢保持恒定不變，只有固態(tài)光源才干明顯下降COL（照明本錢）。

　　根據某些估計，往年LED燈的COL已經低于鹵素燈。大約到2007年，LED燈的本錢——現在稍低于27美元/MlmH（百萬流明小時）——應下降約75%。價格如此降落將使LED燈的COL與熒光燈的7美元/MlmH大致雷同。這種改良在很大程度上源自光輸出的加強，但即使不考慮光輸出的增加，照明所用的LED燈的價格也正在降落。

　　“照明本錢”的含義

　　這里需要說明一下照明本錢(COL)的含義。COL不僅涉及電燈的初始本錢，還涉及電燈所耗費的能源的本錢，當電燈無法正常工作時調換電燈所需的勞動本錢，以及所需電燈調換的均勻頻率。白熾燈的初始本錢很低，但它們將電能轉換成光能的效率比擬低，而且它們很快就會燒壞。從白熾燈燒毀意義上說，LED燈很難燒壞。它的光輸出的降落速度慢得幾乎難以覺察。盤算LED的COL時一般都假定：LED燈的光輸出降到一半時，LED燈的應用壽命就終止。

　　照明工程師們一般假定典范LED燈的壽命是75000小時，而普通白熾燈的壽命只有1000小時。獲得上述COL值的其他假設是：電能本錢為10美分/kWH（千瓦小時），調換電燈的勞動本錢是15美元（在產業(yè)系統(tǒng)中，這是一個公平的勞動本錢值）。COL盤算沒有把TVM（資金的時間價值）考慮在內，而TVM闡明美元的購置力隨時間而減少。若把TVM考慮進往，則多少會加快LED在本錢上達到與熒光燈雷同的速度。（如欲獲得更多的信息，請拜訪北美照明工程學會網站，其網址為www.iesna.org。）

　　誠然，本錢并不是照明技巧的一切。審美標題也很重要，而且從審美的觀點來看，今天的白光LED并不是人人都想要的。事實上，市售的大多數白光LED實在是激發(fā)白磷光體來擴大寬輸出光譜的藍光LED。其他發(fā)白光的LED都應用UV（紫外光）發(fā)光器來激發(fā)光輸出或多或少是白光的組合磷光體。這樣發(fā)出的光都是一種“冷”光，大多數人感到不如白熾燈甚至新型熒光燈發(fā)出的光柔和、悅目。而且，與白熾燈相比，這種LED燈的光譜會因樣品不同而相差較大，而且也會隨工作條件的變更而產生較大變更。

　　對于這一標題，LED燈設計師發(fā)明了一個解決方法，這種方法在專業(yè)照明系統(tǒng)，如劇院照明系統(tǒng)中很實用，但對普通照明來說，目前還過于昂貴。假如你用組合在一起的紅、綠和藍三只LED調換一只藍光或UV發(fā)光器，并且用可變占空因數的脈沖波形往鼓勵這三只LED，那你就可以得到一盞你可在全部可見光譜范疇調節(jié)其輸出色彩的燈。這樣的燈有可能實現動態(tài)的視覺后果，而且有朝一日會變得價格低廉，低到足以全面解決白光LED的“溫熱”標題。但更有可能的是，有人將會首先完善另一種低本錢的方法——也許是在一個發(fā)光器系統(tǒng)中增加一只低亮度黃光LED。




　　每盞燈都有一個微處理器？

　　盡管現在的照明器材市場對價格很敏感，但很多基于LED的照明燈現在卻具有令人難以置信的先進技巧程度。目前，內含三只LED和一個8位微處理器的燈是很常見的，不過照明工程師們試圖將這種智能用于有利可圖的照明系統(tǒng)，由于這種照明系統(tǒng)的價格可以比普通照明產品更高。內含微處理器的經常利用于劇院照明等需要可編程才能的場合?？删幊滩拍苷埱笤谡彰靼殉制骱投啾K燈之間進行通信，而且一般還請求每盞燈內都有微處理器或ASIC的智能芯片。針對這些利用系統(tǒng)，照明產業(yè)開發(fā)了DMX512通信協(xié)議。DMX512可以在以太網物理層上運行。由于以太網在辦公室和工廠已經普及，所以一些照明器材制作商認為DMX512與以太網聯(lián)合順理成章，照明把持功效與其他樓宇把持功效必定共享以太網物理層。

　　和其它成熟市場一樣，照明市場也是分得很細的。各個細分市場都有不同的請求，需要專門設計的產品。一個局外人也許會很輕易地——而且錯誤地——得出一個結論，認為一種產品可滿足多個細分市場的請求。然而，這一結論很可能疏忽了各種不同利用系統(tǒng)之間的細微差別。

　　美國ColorKinetics公司供給了如下一份照明細分市場清單：

　　●學校、教堂、醫(yī)院和公司的建筑照明；

　　●飯店、旅游勝地、餐館、游輪和溫泉浴場的迎賓照明；

　　●建筑、橋梁、運動場、體育館和機場的市政照明；

　　●貿易展覽會、儀式、音樂會和時裝表演的事件照明；

　　●視覺商品、店展設計、擺設品和化裝品的零售照明；

　　●貿易性戲劇、電視演播室、電影布景、舞蹈和攝影的舞臺照明；

　　●地面、水景、噴泉、游泳池和溫泉的景觀照明；

　　●起居室與家庭影院的住宅照明；

　　●展覽會、天文館、動物園、水族館和紀念館的擺設品與教學照明；

　　●飛機、火車、汽車和輪船環(huán)境的運輸照明；

　　●雕塑、各種媒體、圖像和表演的美術照明；

　　●成像與色彩療法的科技照明。



　　在這些細分市場中，目前最引人注視標LED燈市場就是交通運輸。LED正在快速地進進汽車剎車燈市場。當汽車急剎車時，LED剎車燈具有附加的安全余量，由于它們達到最大亮度要比白熾燈快100ms。它的上風還不止這些；LED剎車燈要比帶相干透鏡的白熾燈體積小，所以，LED剎車燈可適當增加行李箱空間。LED燈也比其它類型的燈更堅固，這使它們更經受得住汽車的顛簸和震動。與白熾燈相比，LED燈通常還能做成更有創(chuàng)意的格式，本錢也更低。此外，LED在汽車中的利用遠不只是剎車燈，LED在汽車中另外兩個用處是組合儀表照明和車內照明。

　　基于LED的交通信號燈一直在快速地代替白熾燈，由于這種固態(tài)光源的能耗本錢更低，壽命更長，調換本錢更低（當你把勞動本錢包含在內時）。即使不考慮因每盞燈應用大批LED而使可靠性提高這一因素，LED燈的調換本錢大大低于白熾燈。事實上，新型交通信號燈需要多個LED的時間也許不長了。自從五年前推出LED交通信號燈以來，技巧提高已經使每只LED的光輸出增加了約20倍。只要再將LED的光輸出增大三分之一，就可以在交通燈設計中只應用一只LED——再加上一個漫散器，使光線似乎不是從一個針尖大的光源，而是從一個較大的光源發(fā)出的。

　　照亮第三世界

　　照明器材行業(yè)的分析家看到，LED照明在欠發(fā)達國家有著光明的前景，由于欠發(fā)達國家缺乏產業(yè)化國家具有的配電網基礎設施。這些分析家認為，這一現象帶來的影響將與無線通信技巧在缺乏有線通信基礎設施地區(qū)造成的影響雷同。在很多欠發(fā)達地區(qū)，只有白天才干從事生產勞動。由于應用煤油燈等裝置，從理論上說，晚上從事勞動或瀏覽是可能的，但煤油燈燃料的分銷基礎設施時不時運轉不正常。LED燈可由太陽能電池供電，并裝有蓄電池以存儲白天來自太陽能電池的電能，因此它不需要燃料分銷基礎設施，而且還可能使每年從事生產勞動的時間增加大約三分之一。

　　有幾家公司為那些對不大的技巧改革感愛好的人供給一種LED照明技巧，其目標再簡略不過了——為那些繁忙而又不會按指法打字的筆記本電腦用戶供給鍵盤照明。假如你正在一間昏暗的房間中工作，四周沒有交換電插座，又需要讀出鍵帽上的字符，那你很快就會發(fā)明僅靠個人電腦屏幕發(fā)出的光來照明是不夠的。在這種情況下，把一盞LED燈插進電腦USB端口，就是一種幻想的解決措施。這種燈從USB端口獲得的是電能，而不是數據。Levenger公司供給一款這樣的燈，其價格是19.95美元。它有一根長18英寸的鵝頸狀臂，臂的一端是五只白光LED，另一端則是一個插頭，可插進USB1.1或USB2.0端口。

　　為LED燈設計燈具（或在照明器材行業(yè)中稱為“光源”），需要留心白熾燈和熒光燈燈具設計師很少需要關注的一些標題。最明顯的兩個標題就是電源和熱治理。大多數白熾燈直接由交換電線供電，因此不需要電源。熒光燈應用鎮(zhèn)流器來完成電源的功效。白熾燈的熱治理重要是防止對用戶造成損害：他們可能接觸滾燙的燈具裝置而被燙傷，或者滾燙的燈具可能引起火災。熒光燈一般不存在這兩個標題，由于它們的耗電較少。

　　像熒光燈一樣，LED燈也有很高的效率；與熒光燈相比，LED燈的效率或許會稍高一些，或許稍低一些，視所發(fā)光的色彩而定。然而，隨著LED燈的光輸出的增加（輸進功率也隨之上升），光源設計中的發(fā)熱標題就日趨突出。由于白熾燈的燈絲為了完成它的發(fā)光功效，必需燒到白熱狀態(tài)，并蒙受極高溫度；而LED則不同，它是半導體器件，因此，過高的溫度會縮短甚至終止其應用壽命。由于強迫空氣冷卻通常在光源中是不可取的，所以隨著功率電平的提高，散熱片和其它加強自然對流冷卻的方法就在LED燈和光源設計中施展日益重要的作用。

　　談到電源，LED在照明范疇里的地位不斷提高，恰逢供電技巧發(fā)展的好機會。隨著硅集成電路電源電壓的直線降落，LED工作電壓越來越多地處于電源輸出電壓的最佳區(qū)間。大多數為低電壓IC供電的技巧也都實用于為LED，特別是大功率LED供電。再則，LED電源還應能利用低電壓IC電源產量逐漸上升帶來的范圍經濟。(電子愛好者)