LED初露鋒芒

LED在電子產(chǎn)品指示器中占據主導地位，現在甚至在交通信號燈和剎車(chē)燈中的使用超過(guò)了白熾燈。這種狀況還僅僅是個(gè)開(kāi)端。
　　要點(diǎn)
　　●  LED 將最終成為一種主要的關(guān)鍵技術(shù)，并逐步取代白熾燈等產(chǎn)品。
　　●  促使人們使用 LED 的最重要因素是它具有較低的長(cháng)期成本。即使永遠不會(huì )降到與白熾燈相當水平，LED 的初始成本也正在快速下降，而其它照明技術(shù)的這一成本則維持不變。
　　●  LED 已經(jīng)大舉打入許多有利可圖的應用領(lǐng)域，如劇院照明。
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　　使照明器材行業(yè)從黯然衰退中重現輝煌，這可不是件簡(jiǎn)單任務(wù)。不過(guò)，20世紀的確把照明技術(shù)等同于白熾燈技術(shù)。比較新式的照明器材，如小型熒光燈和高亮度放電燈，繼續在迅速發(fā)展，但它們不再處于技術(shù)前沿?，F在，照明器材的創(chuàng )新大多集中在固態(tài)光源上，主要是 LED（發(fā)光二極管）。然而，盡管 LED 是占主導地位的指示器，但它們迄今已在專(zhuān)業(yè)照明系統中取得了最大成功。幾乎可以肯定的是，還得再過(guò)幾年，也許更長(cháng)時(shí)間，才能成熟到取代老式照明燈，擰入大多數燈座。
　　照明器材行業(yè)的某些觀(guān)察家至少把造成這種局面的部分責任歸于該成熟行業(yè)的垂直整合結構。白熾燈和熒光燈制造商不會(huì )從第三方購進(jìn)其產(chǎn)品的主要元件。而照目前的情況來(lái)看，這正好是大多數 LED 燈制造商所面對的局面：主要的電燈制造商都不生產(chǎn)作為 LED 燈核心部件的半導體芯片。（包括參考文獻 1、2 和 3在內的幾個(gè)網(wǎng)上術(shù)語(yǔ)匯編，對照明術(shù)語(yǔ)如“電燈”作了解釋。）
　　盡管存在著(zhù)與照明器材行業(yè)的結構和商業(yè)慣例不相容這種情況，但照明工程師們仍然對 LED 保持著(zhù)濃厚的興趣，因為在所有電照明器材中，只有固態(tài)發(fā)光器才是足夠新穎的，可以從技術(shù)的飛速進(jìn)步中不斷獲益，使成本大幅度下降。老式照明技術(shù)的成本保持恒定不變，只有固態(tài)光源才能顯著(zhù)降低 COL（照明成本）。
　　根據某些估計，去年 LED 燈的 COL 已經(jīng)低于鹵素燈。大約到 2007 年，LED 燈的成本——現在稍低于 27 美元/MlmH（百萬(wàn)流明小時(shí)）——應降低約 75%。價(jià)格如此下降將使 LED 燈的 COL 與熒光燈的 7 美元/MlmH 大致相同。這種改善在很大程度上源自光輸出的增強，但即使不考慮光輸出的增加，照明所用的 LED 燈的價(jià)格也正在下降。
　　“照明成本”的含義
　　這里需要解釋一下照明成本 (COL) 的含義。COL 不僅涉及電燈的初始成本，還涉及電燈所消耗的能源的成本，當電燈無(wú)法正常工作時(shí)更換電燈所需的勞動(dòng)成本，以及所需電燈更換的平均頻率。白熾燈的初始成本很低，但它們將電能轉換成光能的效率比較低，而且它們很快就會(huì )燒壞。從白熾燈燒毀意義上說(shuō)，LED燈很難燒壞。它的光輸出的下降速度慢得幾乎難以覺(jué)察。計算 LED 的 COL 時(shí)一般都假定： LED 燈的光輸出降到一半時(shí)， LED 燈的使用壽命就終止。

　　照明工程師們一般假定典型 LED 燈的壽命是 75000 小時(shí)，而普通白熾燈的壽命只有 1000 小時(shí)。獲得上述 COL 值的其他假設是：電能成本為 10 美分/kWH（千瓦小時(shí)），更換電燈的勞動(dòng)成本是 15 美元（在工業(yè)系統中，這是一個(gè)合理的勞動(dòng)成本值）。COL計算沒(méi)有把 TVM（資金的時(shí)間價(jià)值）考慮在內，而TVM說(shuō)明美元的購買(mǎi)力隨時(shí)間而減少。若 把TVM考慮進(jìn)去，則多少會(huì )加快 LED 在成本上達到與熒光燈相同的速度。（如欲獲得更多的信息，請訪(fǎng)問(wèn)北美照明工程學(xué)會(huì )網(wǎng)站，其網(wǎng)址 為www.iesna.org。）
　　誠然，成本并不是照明技術(shù)的一切。審美問(wèn)題也很重要，而且從審美的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，今天的白光 LED 并不是人人都想要的。事實(shí)上，市售的大多數白光 LED 其實(shí)是激發(fā)白磷光體來(lái)擴展寬輸出光譜的藍光 LED。其他發(fā)白光的 LED都使用 UV（紫外光）發(fā)光器來(lái)激發(fā)光輸出或多或少是白光的組合磷光體。這樣發(fā)出的光都是一種“冷”光，大多數人感到不如白熾燈甚至新型熒光燈發(fā)出的光柔和、悅目。而且，與白熾燈相比，這種 LED 燈的光譜會(huì )因樣品不同而相差較大，而且也會(huì )隨工作條件的變化而發(fā)生較大變化。
　　對于這一問(wèn)題，LED 燈設計師發(fā)明了一個(gè)解決方法，這種方法在專(zhuān)業(yè)照明系統，如劇院照明系統中很適用，但對普通照明來(lái)說(shuō)，目前還過(guò)于昂貴。假如你用組合在一起的紅、綠和藍三只LED替代一只藍光或UV發(fā)光器，并且用可變占空因數的脈沖波形去激勵這三只LED，那你就可以得到一盞你可在整個(gè)可見(jiàn)光譜范圍調節其輸出顏色的燈。這樣的燈有可能實(shí)現動(dòng)態(tài)的視覺(jué)效果，而且有朝一日會(huì )變得價(jià)格低廉，低到足以全面解決白光 LED 的“溫暖”問(wèn)題。但更有可能的是，有人將會(huì )首先完善另一種低成本的方法——也許是在一個(gè)發(fā)光器系統中增加一只低亮度黃光 LED。
　　每盞燈都有一個(gè)微處理器？
　　盡管現在的照明器材市場(chǎng)對價(jià)格很敏感，但許多基于 LED 的照明燈現在卻具有令人難以置信的先進(jìn)技術(shù)水平。目前，內含三只 LED 和一個(gè) 8 位微處理器的燈是很常見(jiàn)的，不過(guò)照明工程師們試圖將這種智能用于有利可圖的照明系統，因為這種照明系統的價(jià)格可以比普通照明產(chǎn)品更高。內含微處理器的常常應用于劇院照明等需要可編程能力的場(chǎng)合?？删幊棠芰σ笤谡彰骺刂破骱投啾K燈之間進(jìn)行通信，而且一般還要求每盞燈內都有微處理器或 ASIC的智能芯片。針對這些應用系統，照明工業(yè)開(kāi)發(fā)了 DMX512 通信協(xié)議。DMX512 可以在以太網(wǎng)物理層上運行。由于以太網(wǎng)在辦公室和工廠(chǎng)已經(jīng)普及，所以一些照明器材制造商認為 DMX512 與以太網(wǎng)結合順理成章，照明控制功能與其他樓宇控制功能必然共享以太網(wǎng)物理層。
　　和其它成熟市場(chǎng)一樣，照明市場(chǎng)也是分得很細的。各個(gè)細分市場(chǎng)都有不同的要求，需要專(zhuān)門(mén)設計的產(chǎn)品。一個(gè)局外人也許會(huì )很容易地——而且錯誤地——得出一個(gè)結論，認為一種產(chǎn)品可滿(mǎn)足多個(gè)細分市場(chǎng)的要求。然而，這一結論很可能忽略了各種不同應用系統之間的細微差別。
　　美國 Color Kinetics 公司提供了如下一份照明細分市場(chǎng)清單：
　　●  學(xué)校、教堂、醫院和公司的建筑照明；
　　●  飯店、旅游勝地、餐館、游輪和溫泉浴場(chǎng)的迎賓照明；
　　●  建筑、橋梁、體育場(chǎng)、體育館和機場(chǎng)的市政照明；