LED初露鋒芒
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作者：Dan Strassberg
時(shí)間：2005-09-05
來(lái)源：EDN電子設計技術(shù)
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LED初露鋒芒
● 貿易展覽會(huì )、儀式、音樂(lè )會(huì )和時(shí)裝表演的事件照明；
● 視覺(jué)商品、店鋪設計、陳列品和化妝品的零售照明；
● 商業(yè)性戲劇、電視演播室、電影布景、舞蹈和攝影的舞臺照明；
● 地面、水景、噴泉、游泳池和溫泉的景觀(guān)照明；
● 起居室與家庭影院的住宅照明；
● 展覽會(huì )、天文館、動(dòng)物園、水族館和紀念館的陳列品與教學(xué)照明；
● 飛機、火車(chē)、汽車(chē)和輪船環(huán)境的運輸照明；
● 雕塑、各種媒體、圖像和表演的美術(shù)照明；
● 成像與色彩療法的科技照明。
在這些細分市場(chǎng)中，目前最引人注目的 LED 燈市場(chǎng)就是交通運輸。LED 正在快速地進(jìn)入汽車(chē)剎車(chē)燈市場(chǎng)。當汽車(chē)急剎車(chē)時(shí)，LED 剎車(chē)燈具有附加的安全余量，因為它們達到最大亮度要比白熾燈快100ms。它的優(yōu)勢還不止這些；LED 剎車(chē)燈要比帶相關(guān)透鏡的白熾燈體積小，所以，LED 剎車(chē)燈可適當增加行李箱空間。LED 燈也比其它類(lèi)型的燈更牢固，這使它們更經(jīng)受得住汽車(chē)的顛簸和震動(dòng)。與白熾燈相比，LED 燈通常還能做成更有創(chuàng )意的款式，成本也更低。此外，LED 在汽車(chē)中的應用遠不只是剎車(chē)燈， LED在汽車(chē)中另外兩個(gè)用途是組合儀表照明和車(chē)內照明。
● 視覺(jué)商品、店鋪設計、陳列品和化妝品的零售照明；
● 商業(yè)性戲劇、電視演播室、電影布景、舞蹈和攝影的舞臺照明；
● 地面、水景、噴泉、游泳池和溫泉的景觀(guān)照明；
● 起居室與家庭影院的住宅照明；
● 展覽會(huì )、天文館、動(dòng)物園、水族館和紀念館的陳列品與教學(xué)照明；
● 飛機、火車(chē)、汽車(chē)和輪船環(huán)境的運輸照明；
● 雕塑、各種媒體、圖像和表演的美術(shù)照明；
● 成像與色彩療法的科技照明。
在這些細分市場(chǎng)中，目前最引人注目的 LED 燈市場(chǎng)就是交通運輸。LED 正在快速地進(jìn)入汽車(chē)剎車(chē)燈市場(chǎng)。當汽車(chē)急剎車(chē)時(shí)，LED 剎車(chē)燈具有附加的安全余量，因為它們達到最大亮度要比白熾燈快100ms。它的優(yōu)勢還不止這些；LED 剎車(chē)燈要比帶相關(guān)透鏡的白熾燈體積小，所以，LED 剎車(chē)燈可適當增加行李箱空間。LED 燈也比其它類(lèi)型的燈更牢固，這使它們更經(jīng)受得住汽車(chē)的顛簸和震動(dòng)。與白熾燈相比，LED 燈通常還能做成更有創(chuàng )意的款式，成本也更低。此外，LED 在汽車(chē)中的應用遠不只是剎車(chē)燈， LED在汽車(chē)中另外兩個(gè)用途是組合儀表照明和車(chē)內照明。
基于 LED 的交通信號燈一直在快速地取代白熾燈，因為這種固態(tài)光源的能耗成本更低，壽命更長(cháng)，更換成本更低（當你把勞動(dòng)成本包括在內時(shí)）。即使不考慮因每盞燈使用大量 LED而使可靠性提高這一因素，LED 燈的更換成本大大低于白熾燈。事實(shí)上，新型交通信號燈需要多個(gè) LED的時(shí)間也許不長(cháng) 了。自從五年前推出 LED 交通信號燈以來(lái)，技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)使每只LED的光輸出增加了約 20 倍。只要再將LED的光輸出增大三分之一，就可以在交通燈設計中只使用一只LED——再加上一個(gè)漫散器，使光線(xiàn)似乎不是從一個(gè)針尖大的光源，而是從一個(gè)較大的光源發(fā)出的。
照亮第三世界
照明器材行業(yè)的分析家看到，LED 照明在欠發(fā)達國家有著(zhù)光明的前景，因為欠發(fā)達國家缺乏工業(yè)化國家具有的配電網(wǎng)基礎設施。這些分析家認為，這一現象帶來(lái)的影響將與無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在缺乏有線(xiàn)通信基礎設施地區造成的影響相同。在許多欠發(fā)達地區，只有白天才能從事生產(chǎn)勞動(dòng)。由于使用煤油燈等裝置，從理論上說(shuō)，晚上從事勞動(dòng)或閱讀是可能的，但煤油燈燃料的分銷(xiāo)基礎設施時(shí)不時(shí)運轉不正常。LED 燈可由太陽(yáng)能電池供電，并裝有蓄電池以存儲白天來(lái)自太陽(yáng)能電池的電能，因此它不需要燃料分銷(xiāo)基礎設施，而且還可能使每年從事生產(chǎn)勞動(dòng)的時(shí)間增加大約三分之一。
有幾家公司為那些對不大的技術(shù)改造感興趣的人提供一種LED照明技術(shù)，其目標再簡(jiǎn)單不過(guò)了——為那些忙碌而又不會(huì )按指法打字的筆記本電腦用戶(hù)提供鍵盤(pán)照明。如果你正在一間昏暗的房間中工作，周?chē)鷽](méi)有交流電插座，又需要讀出鍵帽上的字符，那你很快就會(huì )發(fā)現僅靠個(gè)人電腦屏幕發(fā)出的光來(lái)照明是不夠的。在這種情況下，把一盞LED 燈插入電腦 USB 端口，就是一種理想的解決辦法。這種燈從 USB 端口獲得的是電能，而不是數據。Levenger 公司提供一款這樣的燈，其價(jià)格是 19.95 美元。它有一根長(cháng) 18 英寸的鵝頸狀臂，臂的一端是五只白光 LED，另一端則是一個(gè)插頭，可插入 USB 1.1 或 USB 2.0 端口。
為L(cháng)ED 燈設計燈具（或在照明器材行業(yè)中稱(chēng)為“光源”），需要注意白熾燈和熒光燈燈具設計師很少需要關(guān)注的一些問(wèn)題。最明顯的兩個(gè)問(wèn)題就是電源和熱管理。大多數白熾燈直接由交流電線(xiàn)供電，因此不需要電源。熒光燈使用鎮流器來(lái)完成電源的功能。白熾燈的熱管理主要是防止對用戶(hù)造成傷害：他們可能接觸滾燙的燈具裝置而被燙傷，或者滾燙的燈具可能引起火災。熒光燈一般不存在這兩個(gè)問(wèn)題，因為它們的耗電較少。
像熒光燈一樣，LED 燈也有很高的效率；與熒光燈相比，LED 燈的效率或許會(huì )稍高一些，或許稍低一些，視所發(fā)光的顏色而定。然而，隨著(zhù) LED 燈的光輸出的增加（輸入功率也隨之上升），光源設計中的發(fā)熱問(wèn)題就日趨突出。因為白熾燈的燈絲為了完成它的發(fā)光功能，必須燒到白熱狀態(tài)，并承受極高溫度；而 LED 則不同，它是半導體器件，因此，過(guò)高的溫度會(huì )縮短甚至終止其使用壽命。由于強制空氣冷卻通常在光源中是不可取的，所以隨著(zhù)功率電平的提高，散熱片和其它增強自然對流冷卻的方法就在 LED 燈和光源設計中發(fā)揮日益重要的作用。
談到電源， LED 在照明領(lǐng)域里的地位不斷提高，恰逢供電技術(shù)發(fā)展的好時(shí)機。隨著(zhù)硅集成電路電源電壓的直線(xiàn)下降，LED 工作電壓越來(lái)越多地處于電源輸出電壓的最佳區間。大多數為低電壓 IC 供電的技術(shù)也都適用于 為L(cháng)ED，特別是大功率 LED供電。再則，LED電源還應能利用低電壓IC電源產(chǎn)量逐漸上升帶來(lái)的規模經(jīng)濟。
參考文獻
1. Lighting Research Center, www.lrc.rpi.edu/programs/nlpip/glossary.asp.
2. US Department of Energy, www.eere.energy.gov/buildings/homes/lightingterms.cfm.
3. Philips, www.lighting.philips.com/glossary/index.php.
照亮第三世界
照明器材行業(yè)的分析家看到，LED 照明在欠發(fā)達國家有著(zhù)光明的前景，因為欠發(fā)達國家缺乏工業(yè)化國家具有的配電網(wǎng)基礎設施。這些分析家認為，這一現象帶來(lái)的影響將與無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在缺乏有線(xiàn)通信基礎設施地區造成的影響相同。在許多欠發(fā)達地區，只有白天才能從事生產(chǎn)勞動(dòng)。由于使用煤油燈等裝置，從理論上說(shuō)，晚上從事勞動(dòng)或閱讀是可能的，但煤油燈燃料的分銷(xiāo)基礎設施時(shí)不時(shí)運轉不正常。LED 燈可由太陽(yáng)能電池供電，并裝有蓄電池以存儲白天來(lái)自太陽(yáng)能電池的電能，因此它不需要燃料分銷(xiāo)基礎設施，而且還可能使每年從事生產(chǎn)勞動(dòng)的時(shí)間增加大約三分之一。
有幾家公司為那些對不大的技術(shù)改造感興趣的人提供一種LED照明技術(shù)，其目標再簡(jiǎn)單不過(guò)了——為那些忙碌而又不會(huì )按指法打字的筆記本電腦用戶(hù)提供鍵盤(pán)照明。如果你正在一間昏暗的房間中工作，周?chē)鷽](méi)有交流電插座，又需要讀出鍵帽上的字符，那你很快就會(huì )發(fā)現僅靠個(gè)人電腦屏幕發(fā)出的光來(lái)照明是不夠的。在這種情況下，把一盞LED 燈插入電腦 USB 端口，就是一種理想的解決辦法。這種燈從 USB 端口獲得的是電能，而不是數據。Levenger 公司提供一款這樣的燈，其價(jià)格是 19.95 美元。它有一根長(cháng) 18 英寸的鵝頸狀臂，臂的一端是五只白光 LED，另一端則是一個(gè)插頭，可插入 USB 1.1 或 USB 2.0 端口。
為L(cháng)ED 燈設計燈具（或在照明器材行業(yè)中稱(chēng)為“光源”），需要注意白熾燈和熒光燈燈具設計師很少需要關(guān)注的一些問(wèn)題。最明顯的兩個(gè)問(wèn)題就是電源和熱管理。大多數白熾燈直接由交流電線(xiàn)供電，因此不需要電源。熒光燈使用鎮流器來(lái)完成電源的功能。白熾燈的熱管理主要是防止對用戶(hù)造成傷害：他們可能接觸滾燙的燈具裝置而被燙傷，或者滾燙的燈具可能引起火災。熒光燈一般不存在這兩個(gè)問(wèn)題，因為它們的耗電較少。
像熒光燈一樣，LED 燈也有很高的效率；與熒光燈相比，LED 燈的效率或許會(huì )稍高一些，或許稍低一些，視所發(fā)光的顏色而定。然而，隨著(zhù) LED 燈的光輸出的增加（輸入功率也隨之上升），光源設計中的發(fā)熱問(wèn)題就日趨突出。因為白熾燈的燈絲為了完成它的發(fā)光功能，必須燒到白熱狀態(tài)，并承受極高溫度；而 LED 則不同，它是半導體器件，因此，過(guò)高的溫度會(huì )縮短甚至終止其使用壽命。由于強制空氣冷卻通常在光源中是不可取的，所以隨著(zhù)功率電平的提高，散熱片和其它增強自然對流冷卻的方法就在 LED 燈和光源設計中發(fā)揮日益重要的作用。
談到電源， LED 在照明領(lǐng)域里的地位不斷提高，恰逢供電技術(shù)發(fā)展的好時(shí)機。隨著(zhù)硅集成電路電源電壓的直線(xiàn)下降，LED 工作電壓越來(lái)越多地處于電源輸出電壓的最佳區間。大多數為低電壓 IC 供電的技術(shù)也都適用于 為L(cháng)ED，特別是大功率 LED供電。再則，LED電源還應能利用低電壓IC電源產(chǎn)量逐漸上升帶來(lái)的規模經(jīng)濟。
參考文獻
1. Lighting Research Center, www.lrc.rpi.edu/programs/nlpip/glossary.asp.
2. US Department of Energy, www.eere.energy.gov/buildings/homes/lightingterms.cfm.
3. Philips, www.lighting.philips.com/glossary/index.php.
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