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防爆灯具-LED照明风云变幻

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防爆灯具-LED照明风云变幻

防爆灯具-LED照明风云变幻

LED在电子产品指示器中占据主导地位,现在甚至在交通信号灯和刹车灯中的使用超过了白炽灯。这种状况还仅仅是个开端。
要点
● LED 将最终成为一种主要的关键技术,并逐步取代白炽灯等产品。
● 促使人们使用 LED 的最重要因素是它具有较低的长期成本。即使永远不会降到与白炽灯相当水平,LED 的初始成本也正在快速下降,而其它照明技术的这一成本则维持不变。
● LED 已经大举打入许多有利可图的应用领域,如剧院照明。
使照明器材行业从黯然衰退中重现辉煌,这可不是件简单任务。不过,20世纪的确把照明技术等同于白炽灯技术。比较新式的照明器材,如小型荧光灯和高亮度放电灯,继续在迅速发展,但它们不再处于技术前沿。现在,照明器材的创新大多集中在固态光源上,主要是 LED(发光二极管)。然而,尽管 LED 是占主导地位的指示器,但它们迄今已在专业照明系统中取得了最大成功。几乎可以肯定的是,还得再过几年,也许更长时间,才能成熟到取代老式照明灯,拧入大多数灯座。
照明器材行业的某些观察家至少把造成这种局面的部分责任归于该成熟行业的垂直整合结构。白炽灯和荧光灯制造商不会从第三方购进其产品的主要元件。而照目前的情况来看,这正好是大多数 LED 灯制造商所面对的局面:主要的电灯制造商都不生产作为 LED 灯核心部件的半导体芯片。(包括参考文献 1、2 和 3在内的几个网上术语汇编,对照明术语如“电灯”作了解释。)
尽管存在着与照明器材行业的结构和商业惯例不相容这种情况,但照明工程师们仍然对 LED 保持着浓厚的兴趣,因为在所有电照明器材中,只有固态发光器才是足够新颖的,可以从技术的飞速进步中不断获益,使成本大幅度下降。老式照明技术的成本保持恒定不变,只有固态光源才能显著降低 COL(照明成本)。
根据某些估计,去年 LED 灯的 COL 已经低于卤素灯。大约到 2007 年,LED 灯的成本——现在稍低于 27 美元/MlmH(百万流明小时)——应降低约 75%。价格如此下降将使 LED 灯的 COL 与荧光灯的 7 美元/MlmH 大致相同。这种改善在很大程度上源自光输出的增强,但即使不考虑光输出的增加,照明所用的 LED 灯的价格也正在下降。
“照明成本”的含义
这里需要解释一下照明成本 (COL) 的含义。COL 不仅涉及电灯的初始成本,还涉及电灯所消耗的能源的成本,当电灯无法正常工作时更换电灯所需的劳动成本,以及所需电灯更换的平均频率。白炽灯的初始成本很低,但它们将电能转换成光能的效率比较低,而且它们很快就会烧坏。从白炽灯烧毁意义上说,LED灯很难烧坏。它的光输出的下降速度慢得几乎难以觉察。计算 LED 的 COL 时一般都假定: LED 灯的光输出降到一半时, LED 灯的使用寿命就终止。
照明工程师们一般假定典型 LED 灯的寿命是 75000 小时,而普通白炽灯的寿命只有 1000 小时。获得上述 COL 值的其他假设是:电能成本为 10 美分/kWH(千瓦小时),更换电灯的劳动成本是 15 美元(在工业系统中,这是一个合理的劳动成本值)。COL计算没有把 TVM(资金的时间价值)考虑在内,而TVM说明美元的购买力随时间而减少。若把TVM考虑进去,则多少会加快 LED 在成本上达到与荧光灯相同的速度。
诚然,成本并不是照明技术的一切。审美问题也很重要,而且从审美的观点来看,今天的白光 LED 并不是人人都想要的。事实上,市售的大多数白光 LED 其实是激发白磷光体来扩展宽输出光谱的蓝光 LED。其他发白光的 LED都使用 UV(紫外光)发光器来激发光输出或多或少是白光的组合磷光体。这样发出的光都是一种“冷”光,大多数人感到不如白炽灯甚至新型荧光灯发出的光柔和、悦目。而且,与白炽灯相比,这种 LED 灯的光谱会因样品不同而相差较大,而且也会随工作条件的变化而发生较大变化。
对于这一问题,LED 灯设计师发明了一个解决方法,这种方法在专业照明系统,如剧院照明系统中很适用,但对普通照明来说,目前还过于昂贵。假如你用组合在一起的红、绿和蓝三只LED替代一只蓝光或UV发光器,并且用可变占空因数的脉冲波形去激励这三只LED,那你就可以得到一盏你可在整个可见光谱范围调节其输出颜色的灯。这样的灯有可能实现动态的视觉效果,而且有朝一日会变得价格低廉,低到足以全面解决白光 LED 的“温暖”问题。但更有可能的是,有人将会首先完善另一种低成本的方法——也许是在一个发光器系统中增加一只低亮度黄光 LED。
每盏灯都有一个微处理器?
尽管现在的照明器材市场对价格很敏感,但许多基于 LED 的照明灯现在却具有令人难以置信的先进技术水平。目前,内含三只 LED 和一个 8 位微处理器的灯是很常见的,不过照明工程师们试图将这种智能用于有利可图的照明系统,因为这种照明系统的价格可以比普通照明产品更高。内含微处理器的常常应用于剧院照明等需要可编程能力的场合。可编程能力要求在照明控制器和多盏灯之间进行通信,而且一般还要求每盏灯内都有微处理器或 ASIC的智能芯片。针对这些应用系统,照明工业开发了 DMX512 通信协议。DMX512 可以在以太网物理层上运行。由于以太网在办公室和工厂已经普及,所以一些照明器材制造商认为 DMX512 与以太网结合顺理成章,照明控制功能与其他楼宇控制功能必然共享以太网物理层。
和其它成熟市场一样,照明市场也是分得很细的。各个细分市场都有不同的要求,需要专门设计的产品。一个局外人也许会很容易地——而且错误地——得出一个结论,认为一种产品可满足多个细分市场的要求。然而,这一结论很可能忽略了各种不同应用系统之间的细微差别。