在很多家庭、機構、政府和工業(yè)應用中,高亮度(HB)白光LED(發(fā)光二極管)正在迅速取代白熾燈。在過去的一年中,白光LED照明系統(tǒng)在總的照明應用中占到50%以上,最終超過了彩色LED應用,彩色LED應用主要受彩色照明的美感需求驅動。白光LED照明增長的新驅動力相當簡單:較低的能耗導致低得多的電費。
在很多情況下,LED更高的效率可將功耗降低多達88%.它們還極大地降低了為照明而發(fā)電和傳輸電能所導致的二氧化碳排放量。根據StrategiesUnlimited公司的研究,到2012年,總的高亮度白光LED照明市場預計將超過50億美元,對應于2009年至2012年的28%年復合增長率(CAGR)。這僅僅是個開始,因為在LED發(fā)光效率的提高繼續(xù)加速了商業(yè)/住宅照明市場從白熾燈、熒光燈和高壓鈉燈向高亮度白光LED轉變的同時,LED從商業(yè)化角度來看甚至會變得更具有成本效益。
根據一些計算,從傳統(tǒng)白熾燈和熒光燈轉向LED照明可使當前全球總能耗節(jié)省高達10%.隨著人們加速努力降低發(fā)電產生的二氧化碳的總排放量,全球照明能源需求降低10%的潛力對這種轉變起到了極大的推動作用。
什么因素支持如此巨大的增長潛力?首先,目前這一代LED的發(fā)光效率比白熾燈高10倍,是熒光燈和高壓鈉燈(HPS)的兩倍多,從而極大地降低了提供所需光輸出(以流明量度)所必需的電力。隨著LED的進一步開發(fā),它們靠電力發(fā)光的效率會繼續(xù)提高,而且預計在未來幾年內將翻一番。
其次,在一個非常關注環(huán)保的世界上,LED照明不需要處理、接觸和清除熒光燈中常見的有毒水銀蒸氣。今天用于大多數住宅照明系統(tǒng)的冷陰極熒光燈(CCFL)含有多達5mg的水銀,而更大的燈含有的水銀會多得多!
第三,白熾燈每用1,000小時就需要更換,而熒光燈可持續(xù)使用長達1萬小時,相比之下,LED的壽命超過10萬小時。在大多數應用中,這允許LED永久地嵌入到最終應用之中,而無需附屬裝置。
實例包括室內和室外商業(yè)及住宅照明,如路燈、室內和室外工業(yè)照明以及諸如發(fā)電廠和提煉廠等有害環(huán)境中的照明。有些應用(如提煉廠)24小時不間斷運行的,LED將持續(xù)使用長達11年,這意味著它們將從不需要更換。另外,LED比其它類型的照明燈小和扁幾個數位級,能以非常扁平的外形尺寸制造,因此它們可以永久地置入內部和外部應用中。
LED的小尺寸還使置入LED外殼中的反射器能夠制作得更精細,從而更高效率地聚焦光。白光LED提供純的“全光譜”白色光,在色譜中沒有縫隙,從而就需要可靠視敏度的任務而言,可以非常容易地看清楚。例如,查看色標導線、讀取彩色標志或區(qū)分水蒸氣和火焰造成的煙霧。相反,在橙黃色的高壓鈉燈照明環(huán)境中完成同樣的任務可能很困難,因為在這種照明環(huán)境中無法準確區(qū)分顏色。
與人眼能察覺到的變化相比,LED還能以快得多的速度調光以及接通/斷開,這極大地降低了功耗。LED照明可以調光或斷開,直到需要時,再即時接通至最大光強,而熒光燈或高壓鈉燈需要長達30秒或更長的時間才能達到最大光強。
然而,照明系統(tǒng)設計師面臨的最大挑戰(zhàn)之一是,如何優(yōu)化最新一代LED的所有好處。因為LED通常需要一個準確和高效率的DC電流源和一種調光方法,所以LED驅動器IC在多種應用中必須設計到滿足這些需求。電源解決方案必須是高效率、堅固、非常緊湊和具成本效益。可以證明,就驅動照明從白熾燈、熒光燈和高壓鈉燈照明陣列向LED轉變而言,增長最快的應用將出現在通用內部/外部照明應用中,因為在這類應用中,功耗節(jié)省的回報是最大的。
諸如尺寸小、使用壽命長、功耗低、易于調光和快速接通時間等好處已經加速了高亮度LED在工業(yè)和住宅照明等很多已有照明應用中被采用。LED的長壽命和小尺寸使得在各種應用中引入新配置成為可能,這些應用包括在冰箱正面提供照明的白光LED陣列、以至照亮整個大學校園的更復雜系統(tǒng)等。以下圖顯示的是美國紐約VerrazanoNarrows大橋,這個大橋完全由高亮度LED照明。LED的高效率極大地降低了所需的電力,而它們的長壽命和耐用性在相對苛刻的海洋環(huán)境中尤其重要。