LED 無所不在
普通 LED 照明市場因其非常分散而與模擬 IC 市場相類似。例如,其細(xì)分市場包括替換燈泡、燈條、燈串、室外區(qū)域照明、工業(yè)、商業(yè)、住宅、消費(fèi)類便攜式產(chǎn)品、娛樂、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 總體市場預(yù)測規(guī)模中,普通 LED 照明市場所占的比例大約為 57%。其他的市場是標(biāo)示牌、汽車照明、移動設(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)和住宅市場中均繼續(xù)獲得動力,它們進(jìn)一步加速成長。根據(jù) LEDinside (TrendForce 的一個部門) 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。這是因?yàn)閷τ诖蠖鄶?shù)消費(fèi)者來說,針對家用的 LED 照明仍然過于昂貴。在其長期效益優(yōu)勢、節(jié)能和環(huán)保屬性、以及相關(guān)減稅政策的支持之下,LED 照明在停車場、辦公空間、廠房和庫房等商業(yè)場所中的使用量將大幅度增長。LED 燈不僅能夠替代高壓鈉燈、鹵素?zé)艉桶谉霟襞,而且還可在某些場地中取代 CFL 和熒光燈。據(jù)估計,LED 商業(yè)照明的快速成長和廣泛使用發(fā)生在 2011 年,但是把 LED 用于家庭照明則直到 2012 年才開始快速發(fā)展。”
商業(yè) / 工業(yè)應(yīng)用在向 LED 過渡的過程中起引領(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)用需要提供長時間的高強(qiáng)度光,所以節(jié)省電能的經(jīng)濟(jì)回報是相對短期的。其次,LED 燈具的長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格,還包括實(shí)際更換時的人工成本,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 (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,但也帶來了一些額外的挑戰(zhàn)。LED 的優(yōu)勢包括比白熾燈泡高幾個數(shù)量級的壽命,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 LED 進(jìn)行調(diào)光也是一個主要的好處,特別是在住宅照明中。即時接通消除了與 CFL 有關(guān)的預(yù)熱時間,而且 LED 對電源循環(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
不過,推動至家用 LED 照明轉(zhuǎn)變的另一個影響因素是這樣的事實(shí):在 2013 年底,大多數(shù)美國家庭中常用的 40W 和 60W 白熾燈泡禁止在美國制造或從國外進(jìn)口 (不過,它們?nèi)匀豢梢圆少?。另外還應(yīng)注意的是,75W 和 100W 燈泡在 2012 年就逐步淘汰。美國環(huán)保署 (EPA) 對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 (信息來源:美國能源信息管理局)。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 公司在美國家得寶 (Home Depot) 出售其 60W LED 產(chǎn)品的價格低至 7.97 美元。這款 Cree 燈泡是專為擁有 25,000 小時的壽命而設(shè)計的,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,而且對消費(fèi)者來說更加重要的是,Cree 聲稱:通過用他們的 LED 燈泡替代家中 5 個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)者對于花 8 美元購買一只 60W LED 燈泡仍然猶豫不前,但是他們再也不能購買與之同等的白熾燈泡了。好消息是:諸如 Philips 和 Feit 等競爭供應(yīng)商繼續(xù)提供特殊的價格激勵,其中此類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) 類似于目前汽車行業(yè)中出現(xiàn)的車用照明技術(shù)遷移。雖然紅光 LED 在汽車尾燈中的使用已經(jīng)超過了 10 年,然而汽車內(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:車內(nèi)指示燈和儀表板背光燈中的 LED 使用率分別超過了 70% 和 45%。與之形成鮮明對比的是:目前晝間行駛燈 (DRL) 中的 LED 采用率高于 55%,而車前燈中的 LED 采用率則約為 5%。
那么,LED 車前燈為何沒有像其他形式的汽車 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 其成本可比鹵素車前燈 (最初于 1962 年在歐洲推出,但直到 1978 年才在美國得到推廣使用) 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,汽車制造商能夠設(shè)計出各種各樣的車燈形狀和組件以與其車型完美地匹配。雖然 LED 在其點(diǎn)亮?xí)r并不發(fā)熱,但是當(dāng)電力通過時它們確實(shí)會在發(fā)射極的底部產(chǎn)生一定的熱量,從而對相鄰的組件和連接電纜形成某種潛在的風(fēng)險。為此,LED 車前燈需要冷卻系統(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,對于某些其他系統(tǒng)保持合適溫度而言是一個不那么冷卻的區(qū)域。這也是 LED 車前燈更難設(shè)計和難以在車中實(shí)現(xiàn)的另一原因,以及它比 HID 更昂貴。圖 1 示出了 LED 車前燈配置的一種代表。
圖 1:矩陣式 LED 車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)的卓越之處是不會把光照射到行駛在其前方的車輛上,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 500 英尺),從而為駕駛者提供更大的能見距離。
表 2 概要列出了用于為汽車提供前照燈的不同方法之優(yōu)缺點(diǎn)。
表 2:不同汽車照明燈泡的比較
總之,白熾燈泡作為應(yīng)對照明需求之首選的支配地位曾有令人暈眩的日子,而這樣的時光即將結(jié)束。已經(jīng)有很長一段時間了,但是通常與 LED 產(chǎn)品有關(guān)的成本結(jié)構(gòu)在過去 5 年有了大幅度的下降。如此一來,其價位現(xiàn)在足夠低了,不僅被消費(fèi)者所接受,同時也受到了主要產(chǎn)業(yè) (例如:交通市場區(qū)段) 的歡迎。沒錯,我相信對于 LED 燈而言未來是光明的。
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