固態(tài)照明的能效問(wèn)題

　　固態(tài)照明（SSL）技術(shù)宣稱(chēng)在能效方面取得了重大進(jìn)步，能夠實(shí)現大幅度的節能效果。2005年有一篇研究文章《高能效照明技術(shù)》（Energy Efficient Lighting Technology Options）指出，美國每年在照明方面要用掉7650億度的電力。通過(guò)提高照明系統的能效，可以在很大程度上改善全國的用電狀況。

　　最近在波士頓召開(kāi)的2007年度美國能源部（DOE）SSL能效研討會(huì )上，與會(huì )者了解到DOE已經(jīng)開(kāi)始支持SSL照明裝置的推廣工作。目前兩項正在進(jìn)行中的DOE研究項目包括制訂SSL照明裝置的能源之星（Energy Star）計劃性能目標，以及開(kāi)發(fā)用于驗證SSL照明裝置性能的測試程序。這些項目仍處于規劃起草階段，讀者可以從 www.em.avnet.com/lightspeed上下載有關(guān)資料。DOE之所以對SSL技術(shù)如此感興趣，是因為其他照明技術(shù)的能效幾乎都已達到了極限，而基于LED照明技術(shù)的能效有望在今后10年內提高一到兩倍。

　　能效的數值表示

　　自從出現標準的白熾燈以來(lái)，我們一直根據光源消耗的功率（瓦特），而不是根據它們所產(chǎn)生的亮度來(lái)標定它們的能效。這種

　　光源的性能，即能效，可以用它的功率與它所產(chǎn)生的亮度二者的比值來(lái)衡量，用流明/瓦（lm/W）來(lái)表示。一只普通的Philips 60W磨砂白熾燈能夠產(chǎn)生890流明的亮度，因此該光源的能效就是15.8lm/W。

　　根據燈泡封裝類(lèi)型的不同，照明裝置的實(shí)際性能可能會(huì )出現大幅度下降。例如，如果將一個(gè)標準白熾燈放在凹進(jìn)式光源中，用一個(gè)反光鏡反射光源，那么由于反光鏡的損耗我們最終只能得到50%的照明效率。整個(gè)照明裝置的能效就變成了7.5lm/W。

　　對于其他類(lèi)型的光源也可以采用類(lèi)似的計算方法。但是，對于基于熒光燈、緊湊型熒光燈（CCFL）和LED的照明裝置，我們在計算時(shí)必須考慮鎮流器損耗和隔離直流-交流的恒流控制損耗。表1對比了各種照明光源的能效。接下來(lái)，我們來(lái)分析基于LED的照明裝置能效計算方法。

　　LED燈的能效計算

　　我們經(jīng)常能夠看到某些LED制造商聲稱(chēng)又進(jìn)一步提高了LED照明光源的lm/W性能。DOE制訂的研究計劃是將商用照明領(lǐng)域的SSL光源效率從當前的30lm/W提高到150lm/W以上。{{分頁(yè)}}

　　根據當前SSL凹進(jìn)式照明裝置的能源之星計劃草案，我們可以計算出利用現有的元件構成的SLL照明裝置的總體能效。對于孔徑略大于4英寸、相關(guān)色溫（CCT）為3000K的照明裝置，它的最小亮度為500lm，最小光源效率為35lm/W。

　　我們使用一種常見(jiàn)的暖白色LED燈作為照明光源的基本例子。該LED的額定指標為3000K CCT、350mA、3.8V的最大正向壓降。LED燈是按照亮度進(jìn)行分類(lèi)標識的，我們在這里選擇最小60lm@350mA的一部分。在測試條件下， LED結溫為25℃，電流脈沖作用時(shí)間為25ms。在實(shí)際工作過(guò)程中，LED的結溫將會(huì )根據照明器材的熱設計效果上升到某個(gè)穩定值。對于任何LED而言，隨著(zhù)溫度的上升，其產(chǎn)生的亮度就會(huì )下降。相比測試值，工作在60℃下的LED的亮度將會(huì )降低10%。這就意味著(zhù)在穩定工作狀態(tài)下LED實(shí)際產(chǎn)生的亮度大小為54lm。

　　要想獲得所需的照明亮度，我們至少需要10個(gè)這樣大小的LED，這里我們采用5個(gè)LED兩排并列的方式來(lái)實(shí)現。利用Light Tech公司的LED-18W直流700mA恒流源驅動(dòng)器就能夠驅動(dòng)兩排350mA的LED。它的能效為80%，可以產(chǎn)生24V的輸出電壓。

　　通過(guò)計算，10個(gè)工作在350mA、3.8V下的LED總功耗為13.3W。因此，該光源的能效就等于54lm