美国加利福尼亚州圣达戈市举办的2011 led会议上,美国能源部(DOE)照明计划主管JimBrodrick作为首位发言人作了题为“美国LED产业状态和市场预测”的报告,JimBrodrick在报告中介绍了固态照明(SSL)成功技术及限制LED在其他应用程式中使用的技术缺点
。
Brodrick首先介绍了能源部关注SSL和对LED照明技术投资的原因,引述在今年早些时候发布的能源部报告,Brodrick说,如果7种传统的照明应用全部由LED照明替代,可能会每年节约能源233兆瓦小时(TWh)的电力--足够支撑一千九百万个家庭的用电。
Brodrick在报告中间介绍了美国SSL行业情况,讲到LED照明产品时,他介绍道:“如果你从一张白纸开始设计并拿出产品那真的很不错。他还补充说,良好的设计必须解决一个灯具的各个方面,包括LED芯片、光学、电子、热学管理和机械设计。
Brodrick表示,LED应用于嵌入式筒灯照明、户外区域照明、2x2英尺的暗灯槽照明和冷冻照明的表现都很完美,但是LED应用在只含一个灯泡的小型改装灯具、直线型替换灯具和凹圆形天棚照明的表现就不是那么理想了。
但是,直线型的4英尺LED灯管已逐渐得到改进,接近了萤光灯效率,但定向LED的光输出和分配依然不如萤光灯般将光发散成整个圆柱型。尽管如此,Brodrick说,LED灯管因在光输出和成本方面的优势还是会在一些应用程式应用,如那些难以够到的地方就适用于寿命更长的LED灯管。
他还表示,LED灯管对常发生振动和气候极端的地区仍是一个不错的选择。再比如那些只含一个灯泡的小型改装灯具,Brodrick说虽然LED应用于此的技术已经越来越好了,但是它们一般比不上白炽灯的光输出、光色品质和光分布。
Brodrick还介绍了能源部最近的测试:能源部购买了33个LED灯产品在美国的八个大型零售商店进行测试,结果显示大多数未能满足基本的性能参数,消费者更满意白炽灯或卤素灯的照明效果。
在色彩品质方面,Brodrick表示,LED厂商都取得了显著的改善,更严格的分级对灯具制造商是大有裨益的。能源部将继续其SSL的多年工作方案计划,以提高流明输出和效能目标。在效能方面,Brodrick说,我们正在争取到2020年实现冷白光258流明/瓦这个目标。
LED特性加持 室内照明设计更有效率
发光二极管(LED)是用于建筑物及室内照明的下一代照明组件,发光能效比白炽灯高得多,不过,其必须以专用电子驱动电路,确保不遭受过大应力,从而使它们持续提供产品规格中所宣称的长寿命。针对此一技术前提,本文将探讨如何使用简单LED驱动电路来提供必要的可靠性,并将灯具成本降至最低。
LED特性加持 室内照明设计更有效率
LED照明的特性已使室内照明设计人员可进一步设计出新的照明方案,举例来说,LED尺寸小,且可密集排列,使其能置于软性灯条内,或易于隐藏在橱柜及楼梯中,达成更多设计弹性。此外,LED的主要工作参数相对简单,只要保持电流恒定,并低于可承受的最大电流,进一步在设计参数范围内工作而不遭受过大应力,LED使用寿命将比白炽灯泡长一百倍,成为另一项关键优势。所以,若驱动电路符合LED规格,其光源输出将能维持恒定,基本上使用寿命可超过5万小时。
另一方面,建筑物及室内照明灯具的设计方针须针对全球普遍的规范,其灯具须以50或60Hz频率在85~265VAC的完整通用电压规格范围内工作。涵盖此通用电压要求的电源电路已完成设计,并在生产当中,未来可望以此设计为基础,进一步渗透计算机及手机市场。必须注意的是,这些电源设计系针对终端产品进行优化,但并不必然是LED驱动电路的最佳方案。
减轻设计负担 保持电流恒定方案崛起
由于传统电源提供精确的电压输出及不同电流电平,故将一颗电阻与LED串行,就可限制电流。而此类设计的先决条件是明确知道LED(串)两端的电压,且此电压不会跟随LED温度变化而改变。但不利的是,LED正向电压通常会随着温度而变化,因此LED制造商须根据正向电压对其组件进行编码,使灯具制造商可构建在固定温度时与LED正向电压匹配的灯具设计。
在此设计考虑之下,不须经过LED编码的电路具有更强吸引力,因其可节省LED制造商的时间,且产制出的LED价格会更便宜。不仅如此,囿于安全性问题,LED正向电压还具有负温度系数(即温度升高时正向电压下降),可能导致电路过热而失控,故还须要求设计人员构建防护电路,又是一笔额外的成本。
因此,LED驱动电路的最佳方案是可监测电流并保持电流恒定的方案。此类电路不受LED正向电压影响,无须LED编码,且消除LED在正向电压负温度系数的影响。加上此类电路应用广泛,可以是复杂的开关稳压器或是带回馈回路的线性稳压器,而复杂的开关稳压器极适合高光输出应用,如以发光效能为主的街道照明。
由此可见,建筑物及室内照明灯具均适合采用简单、经济及强固的混合电路设计,虽然其效能要求可能不像复杂的开关稳压器高,但低成本和简单的设计架构使其成为极具吸引力的选择。