| 本文作者：
Tony Armstrong
凌力爾特公司 電源產(chǎn)品 產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)
普通 LED 照明市場(chǎng)因其非常分散而與模擬 IC 市場(chǎng)相類(lèi)似。例如，其細(xì)分市場(chǎng)包括替換燈泡、燈條、燈串、室外區(qū)域照明、工業(yè)、商業(yè)、住宅、消費(fèi)類(lèi)便攜式產(chǎn)品、娛樂(lè)、零售展示用照明、離網(wǎng)和安全 / 安保。
要注意的是，在 2018 年 259 億美元的 LED 總體市場(chǎng)預(yù)測(cè)規(guī)模中，普通 LED 照明市場(chǎng)所占的比例大約為 57%。其他的市場(chǎng)是標(biāo)示牌、汽車(chē)照明、移動(dòng)設(shè)備、顯示器中的背光源、監(jiān)視器等等。
普通照明 LED 應(yīng)用在商業(yè)和住宅市場(chǎng)中均繼續(xù)獲得動(dòng)力，它們進(jìn)一步加速成長(zhǎng)。根據(jù) LEDinside (TrendForce 的一個(gè)部門(mén)) 的分析，“在面向商業(yè)用途的高亮度 LED 照明系統(tǒng)中出現(xiàn)了顯著的增長(zhǎng)。這是因?yàn)閷?duì)于大多數(shù)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，針對(duì)家用的 LED 照明仍然過(guò)于昂貴。在其長(zhǎng)期效益優(yōu)勢(shì)、節(jié)能和環(huán)保屬性、以及相關(guān)減稅政策的支持之下，LED 照明在停車(chē)場(chǎng)、辦公空間、廠房和庫(kù)房等商業(yè)場(chǎng)所中的使用量將大幅度增長(zhǎng)。LED 燈不僅能夠替代高壓鈉燈、鹵素?zé)艉桶谉霟襞�，而且還可在某些場(chǎng)地中取代 CFL 和熒光燈。據(jù)估計(jì)，LED 商業(yè)照明的快速成長(zhǎng)和廣泛使用發(fā)生在 2011 年，但是把 LED 用于家庭照明則直到 2012 年才開(kāi)始快速發(fā)展。”
商業(yè) / 工業(yè)應(yīng)用在向 LED 過(guò)渡的過(guò)程中起引領(lǐng)作用是毫不奇怪的，因?yàn)樵谏虡I(yè)樓宇的能源消費(fèi)總量中，照明通常占到了 25% 至 40%。由于這些應(yīng)用需要提供長(zhǎng)時(shí)間的高強(qiáng)度光，所以節(jié)省電能的經(jīng)濟(jì)回報(bào)是相對(duì)短期的。其次，LED 燈具的長(zhǎng)壽命極大地降低了更換燈泡的成本。這些更換成本不僅包括燈泡本身的價(jià)格，還包括實(shí)際更換時(shí)的人工成本，而在某些應(yīng)用 (比如：天井燈) 中這種人工成本是巨大的。
LED 照明之高成長(zhǎng)率的主要背后推手是其功耗較之傳統(tǒng)照明方式有了大幅下降。與白熾燈照明相比，LED 提供相同照明等級(jí) (以流明為單位) 所需的電能低于 20%。如在表 1 中可以看到的那樣，LED 照明還擁有其他的優(yōu)勢(shì)，但也帶來(lái)了一些額外的挑戰(zhàn)。LED 的優(yōu)勢(shì)包括比白熾燈泡高幾個(gè)數(shù)量級(jí)的壽命，這就大幅度地降低了更換成本。另外，能夠采用以前安裝好的 TRIAC 調(diào)光器對(duì) LED 進(jìn)行調(diào)光也是一個(gè)主要的好處，特別是在住宅照明中。即時(shí)接通消除了與 CFL 有關(guān)的預(yù)熱時(shí)間，而且 LED 對(duì)電源循環(huán)不敏感，這一點(diǎn)與 CFL 是相像的。此外，LED 照明燈具還不含任何需要管理和處置的有毒材料，而 CFL 的操作則采用了有毒的汞氣。最后，LED 實(shí)現(xiàn)了非常扁平的新外形，而這是其他技術(shù)做不到的。
表 1：LED、CFL 和白熾光源的比較
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光特性 / 光源
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LED
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CFL
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白熾
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功效 (流明 / 瓦)
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80 至 180
未來(lái) > 200
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40 至 70
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10 至 15
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用電量 (W)
(相當(dāng)于 60W 燈泡)
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8~10
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13~15
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60
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壽命 (小時(shí))
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>25,000
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2,000 至 10,000
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1,000 至 2,000
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驅(qū)動(dòng)器電源
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DC
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AC
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離線 AC
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可采用 TRIAC 進(jìn)行調(diào)光
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是
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否
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是
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即時(shí)接通
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是
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否
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是
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功率因數(shù)
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0.5 (未采用 PFC)
>0.90 (采用 PFC)
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0.5
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1
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對(duì)電源循環(huán)敏感
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否
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是
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是
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包含有毒的汞
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否
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是
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否
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失效模式
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無(wú)
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有，可能會(huì)失火、冒煙、
或發(fā)出某種氣味
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一些
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60W (或同等) 燈泡的成本
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~8 美元
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3 美元
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1 美元
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不過(guò)，推動(dòng)至家用 LED 照明轉(zhuǎn)變的另一個(gè)影響因素是這樣的事實(shí)：在 2013 年底，大多數(shù)美國(guó)家庭中常用的 40W 和 60W 白熾燈泡禁止在美國(guó)制造或從國(guó)外進(jìn)口 (不過(guò)，它們?nèi)匀豢梢圆少?gòu))。另外還應(yīng)注意的是，75W 和 100W 燈泡在 2012 年就逐步淘汰。美國(guó)環(huán)保署 (EPA) 對(duì)于改善電至光輸出功效的要求是導(dǎo)致這些產(chǎn)品逐漸消亡的主要推動(dòng)因素。居支配地位的理由是幫助降低電力消耗 (因而就減少了發(fā)電量)，因?yàn)槭聦?shí)上住宅家居照明在總耗電量中所占的比例在 14% 左右 (信息來(lái)源：美國(guó)能源信息管理局)。因此，產(chǎn)生等值光強(qiáng)度輸出所需電能僅為其他光源 1/8 的固態(tài) LED 已經(jīng)涌入了我們的現(xiàn)代世界。
Cree 公司在美國(guó)家得寶 (Home Depot) 出售其 60W LED 產(chǎn)品的價(jià)格低至 7.97 美元。這款 Cree 燈泡是專(zhuān)為擁有 25,000 小時(shí)的壽命而設(shè)計(jì)的，并且與同等的傳統(tǒng)白熾燈泡相比其電能節(jié)省幅度達(dá)到 84%。此外，而且對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)更加重要的是，Cree 聲稱：通過(guò)用他們的 LED 燈泡替代家中 5 個(gè)最常用照明燈具中的白熾燈泡，消費(fèi)者每年可以平均節(jié)省約 60 美元的電費(fèi)。因此，雖然大多數(shù)消費(fèi)者對(duì)于花 8 美元購(gòu)買(mǎi)一只 60W LED 燈泡仍然猶豫不前，但是他們?cè)僖膊荒苜?gòu)買(mǎi)與之同等的白熾燈泡了。好消息是：諸如 Philips 和 Feit 等競(jìng)爭(zhēng)供應(yīng)商繼續(xù)提供特殊的價(jià)格激勵(lì)，其中此類(lèi)燈泡的平均成本略低于每只 3 美元。
這種逐步發(fā)展的照明順序 (從白熾燈泡到固態(tài)電子) 類(lèi)似于目前汽車(chē)行業(yè)中出現(xiàn)的車(chē)用照明技術(shù)遷移。雖然紅光 LED 在汽車(chē)尾燈中的使用已經(jīng)超過(guò)了 10 年，然而汽車(chē)內(nèi)部和前向照明系統(tǒng)的變化只是近期才在 LED 使用率上取得了顯著的進(jìn)步。例如：車(chē)內(nèi)指示燈和儀表板背光燈中的 LED 使用率分別超過(guò)了 70% 和 45%。與之形成鮮明對(duì)比的是：目前晝間行駛燈 (DRL) 中的 LED 采用率高于 55%，而車(chē)前燈中的 LED 采用率則約為 5%。
那么，LED 車(chē)前燈為何沒(méi)有像其他形式的汽車(chē) LED 照明那樣取得快速發(fā)展呢? 答案當(dāng)然是成本。作為在車(chē)前燈中使用 LED 的替代方案是：白熾燈泡、鹵素?zé)襞莼?HID氙氣燈泡。性能相當(dāng)?shù)?LED 其成本可比鹵素車(chē)前燈 (最初于 1962 年在歐洲推出，但直到 1978 年才在美國(guó)得到推廣使用) 高出 100% 之多，并且高達(dá) HID 氙氣燈泡的 1.5 倍 (相比于較低性能的鹵素替代方案，實(shí)現(xiàn)與 HID 氙氣車(chē)前燈相當(dāng)?shù)男阅苄枰捎觅F得多的 LED 解決方案)。
一般而言，在發(fā)光方面 LED 車(chē)前燈介于鹵素?zé)艉?HID 氙氣燈之間，但其提供的光線聚焦度高得多，而且還能用來(lái)創(chuàng)建不同的形狀。另外，憑借其小尺寸，LED 可提供更大的操控余地，汽車(chē)制造商能夠設(shè)計(jì)出各種各樣的車(chē)燈形狀和組件以與其車(chē)型完美地匹配。雖然 LED 在其點(diǎn)亮?xí)r并不發(fā)熱，但是當(dāng)電力通過(guò)時(shí)它們確實(shí)會(huì)在發(fā)射極的底部產(chǎn)生一定的熱量，從而對(duì)相鄰的組件和連接電纜形成某種潛在的風(fēng)險(xiǎn)。為此，LED 車(chē)前燈需要冷卻系統(tǒng) (比如：散熱器或風(fēng)扇) 以阻止其熔化。此外，這些冷卻系統(tǒng)位于引擎室，對(duì)于某些其他系統(tǒng)保持合適溫度而言是一個(gè)不那么冷卻的區(qū)域。這也是 LED 車(chē)前燈更難設(shè)計(jì)和難以在車(chē)中實(shí)現(xiàn)的另一原因，以及它比 HID 更昂貴。圖 1 示出了 LED 車(chē)前燈配置的一種代表。
圖 1：矩陣式 LED 車(chē)前燈是怎樣散射光的
再者，奧迪 (Audi) 最近宣布在其高性能 R8 車(chē)系中推出了一款可任選的激光遠(yuǎn)光燈。該系統(tǒng)的卓越之處是不會(huì)把光照射到行駛在其前方的車(chē)輛上，因此遠(yuǎn)光燈可以保持接通并自我調(diào)節(jié)，即使其前方有多達(dá) 8 輛汽車(chē)也不例外。與 LED 遠(yuǎn)光燈相比，Audi 的激光聚光燈能夠沿著行駛的道路把其光束投射兩倍之遠(yuǎn) (超過(guò) 500 英尺)，從而為駕駛者提供更大的能見(jiàn)距離。
表 2 概要列出了用于為汽車(chē)提供前照燈的不同方法之優(yōu)缺點(diǎn)。
表 2：不同汽車(chē)照明燈泡的比較
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車(chē)前燈類(lèi)型
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優(yōu)點(diǎn)
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缺點(diǎn)
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白熾燈泡
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- 低成本
- 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單
- 易于更換
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鹵素?zé)襞?/font>
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- 易于更換
- 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單
- 不同的尺寸規(guī)格
- 具成本效益
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HID 氙氣燈泡
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- 壽命比鹵素?zé)襞莞L(zhǎng)
- 效率高于鹵素?zé)襞?/font>
- 可為駕駛者提供良好的能見(jiàn)度
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- 產(chǎn)生太多的眩光
- 成本高昂
- 比鹵素?zé)襞莞鼜?fù)雜的系統(tǒng)
- 包含可能有害的材料成分
- 達(dá)到明亮狀態(tài)需要幾秒鐘的時(shí)間
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LED
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- 小尺寸
- 壽命非常長(zhǎng)
- 能耗非常低
- 亮度高于鹵素?zé)簦?HID 暖
- 可為駕駛者提供出色的能見(jiàn)度
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- 生產(chǎn)成本高
- 在周?chē)h(huán)境中產(chǎn)生高溫
- 在溫度已經(jīng)很高的引擎室中進(jìn)行設(shè)計(jì)頗具難度
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總之，白熾燈泡作為應(yīng)對(duì)照明需求之首選的支配地位曾有令人暈眩的日子，而這樣的時(shí)光即將結(jié)束。已經(jīng)有很長(zhǎng)一段時(shí)間了，但是通常與 LED 產(chǎn)品有關(guān)的成本結(jié)構(gòu)在過(guò)去 5 年有了大幅度的下降。如此一來(lái)，其價(jià)位現(xiàn)在足夠低了，不僅被消費(fèi)者所接受，同時(shí)也受到了主要產(chǎn)業(yè) (例如：交通市場(chǎng)區(qū)段) 的歡迎。沒(méi)錯(cuò)，我相信對(duì)于 LED 燈而言未來(lái)是光明的。 |
