04年初期LED市场就初露锋芒

LED在电子产品指示器中占据主导地位，现在甚至在交通信号灯和刹车灯中的使用超过了白炽灯。这种状况还仅仅是个开端。 　　要点 　　●LED将最终成为一种主要的关键技术，并逐步取代白炽灯等产品。 　　●促使人们使用LED的最重要因素是它具有较低的长期成本。即使永远不会降到与白炽灯相当水平，LED的初始成本也正在快速下降，而其它照明技术的这一成本则维持不变。 　　●LED已经大举打入许多有利可图的应用领域，如剧院照明。 　　使照明器材行业从黯然衰退中重现辉煌，这可不是件简单任务。不过，20世纪的确把照明技术等同于白炽灯技术。比较新式的照明器材，如小型荧光灯和高亮度放电灯，继续在迅速发展，但它们不再处于技术前沿。现在，照明器材的创新大多集中在固态光源上，主要是LED（发光二极管）。然而，尽管LED是占主导地位的指示器，但它们迄今已在专业照明系统中取得了最大成功。几乎可以肯定的是，还得再过几年，也许更长时间，才能成熟到取代老式照明灯，拧入大多数灯座。 　　照明器材行业的某些观察家至少把造成这种局面的部分责任归于该成熟行业的垂直整合结构。白炽灯和荧光灯制造商不会从第三方购进其产品的主要元件。而照目前的情况来看，这正好是大多数LED灯制造商所面对的局面：主要的电灯制造商都不生产作为LED灯核心部件的半导体芯片。（包括参考文献1、2和3在内的几个网上术语汇编，对照明术语如“电灯”作了解释。） 　　尽管存在着与照明器材行业的结构和商业惯例不相容这种情况，但照明工程师们仍然对LED保持着浓厚的兴趣，因为在所有电照明器材中，只有固态发光器才是足够新颖的，可以从技术的飞速进步中不断获益，使成本大幅度下降。老式照明技术的成本保持恒定不变，只有固态光源才能显著降低COL（照明成本）。 　　根据某些估计，去年LED灯的COL已经低于卤素灯。大约到2007年，LED灯的成本——现在稍低于27美元/MlmH（百万流明小时）——应降低约75%。价格如此下降将使LED灯的COL与荧光灯的7美元/MlmH大致相同。这种改善在很大程度上源自光输出的增强，但即使不考虑光输出的增加，照明所用的LED灯的价格也正在下降。 　　“照明成本”的含义 　　这里需要解释一下照明成本(COL)的含义。COL不仅涉及电灯的初始成本，还涉及电灯所消耗的能源的成本，当电灯无法正常工作时更换电灯所需的劳动成本，以及所需电灯更换的平均频率。白炽灯的初始成本很低，但它们将电能转换成光能的效率比较低，而且它们很快就会烧坏。从白炽灯烧毁意义上说，LED灯很难烧坏。它的光输出的下降速度慢得几乎难以觉察。计算LED的COL时一般都假定：LED灯的光输出降到一半时，LED灯的使用寿命就终止。 　　照明工程师们一般假定典型LED灯的寿命是75000小时，而普通白炽灯的寿命只有1000小时。获得上述COL值的其他假设是：电能成本为10美分/kWH（千瓦小时），更换电灯的劳动成本是15美元（在工业系统中，这是一个合理的劳动成本值）。COL计算没有把TVM（资金的时间价值）考虑在内，而TVM说明美元的购买力随时间而减少。若把TVM考虑进去，则多少会加快LED在成本上达到与荧光灯相同的速度。（如欲获得更多的信息，请访问北美照明工程学会网站，其网址为www.iesna.org。） 　　诚然，成本并不是照明技术的一切。审美问题也很重要，而且从审美的观点来看，今天的白光LED并不是人人都想要的。事实上，市售的大多数白光LED其实是激发白磷光体来扩展宽输出光谱的蓝光LED。其他发白光的LED都使用UV（紫外光）发光器来激发光输出或多或少是白光的组合磷光体。这样发出的光都是一种“冷”光，大多数人感到不如白炽灯甚至新型荧光灯发出的光柔和、悦目。而且，与白炽灯相比，这种LED灯的光谱会因样品不同而相差较大，而且也会随工作条件的变化而发生较大变化。 　　对于这一问题，LED灯设计师发明了一个解决方法，这种方法在专业照明系统，如剧院照明系统中很适用，但对普通照明来说，目前还过于昂贵。假如你用组合在一起的红、绿和蓝三只LED替代一只蓝光或UV发光器，并且用可变占空因数的脉冲波形去激励这三只LED，那你就可以得到一盏你可在整个可见光谱范围调节其输出颜色的灯。这样的灯有可能实现动态的视觉效果，而且有朝一日会变得价格低廉，低到足以全面解决白光LED的“温暖”问题。但更有可能的是，有人将会首先完善另一种低成本的方法——也许是在一个发光器系统中增加一只低亮度黄光LED。 　　每盏灯都有一个微处理器？ 　　尽管现在的照明器材市场对价格很敏感，但许多基于LED的照明灯现在却具有令人难以置信的先进技术水平。目前，内含三只LED和一个8位微处理器的灯是很常见的，不过照明工程师们试图将这种智能用于有利可图的照明系统，因为这种照明系统的价格可以比普通照明产品更高。内含微处理器的常常应用于剧院照明等需要可编程能力的场合。可编程能力要求在照明控制器和多盏灯之间进行通信，而且一般还要求每盏灯内都有微处理器或ASIC的智能芯片。针对这些应用系统，照明工业开发了DMX512通信协议。DMX512可以在以太网物理层上运行。由于以太网在办公室和工厂已经普及，所以一些照明器材制造商认为DMX512与以太网结合顺理成章，照明控制功能与其他楼宇控制功能必然共享以太网物理层。 　　和其它成熟市场一样，照明市场也是分得很细的。各个细分市场都有不同的要求，需要专门设计的产品。一个局外人也许会很容易地——而且错误地——得出一个结论，认为一种产品可满足多个细分市场的要求。然而，这一结论很可能忽略了各种不同应用系统之间的细微差别。 　　美国ColorKinetics公司提供了如下一份照明细分市场清单： 　　●学校、教堂、医院和公司的建筑照明； 　　●饭店、旅游胜地、餐馆、游轮和温泉浴场的迎宾照明； 　　●建筑、桥梁、体育场、体育馆和机场的市政照明； 　　●贸易展览会、仪式、音乐会和时装表演的事件照明； 　　●视觉商品、店铺设计、陈列品和化妆品的零售照明； 　　●商业性戏剧、电视演播室、电影布景、舞蹈和摄影的舞台照明； 　　●地面、水景、喷泉、游泳池和温泉的景观照明； 　　●起居室与家庭影院的住宅照明； 　　●展览会、天文馆、动物园、水族馆和纪念馆的陈列品与教学照明； 　　●飞机、火车、汽车和轮船环境的运输照明； 　　●雕塑、各种媒体、图像和表演的美术照明； 　　●成像与色彩疗法的科技照明。 　　在这些细分市场中，目前最引人注目的LED灯市场就是交通运输。LED正在快速地进入汽车刹车灯市场。当汽车急刹车时，LED刹车灯具有附加的安全余量，因为它们达到最大亮度要比白炽灯快100ms。它的优势还不止这些；LED刹车灯要比带相关透镜的白炽灯体积小，所以，LED刹车灯可适当增加行李箱空间。LED灯也比其它类型的灯更牢固，这使它们更经受得住汽车的颠簸和震动。与白炽灯相比，LED灯通常还能做成更有创意的款式，成本也更低。此外，LED在汽车中的应用远不只是刹车灯，LED在汽车中另外两个用途是组合仪表照明和车内照明。 　　基于LED的交通信号灯一直在快速地取代白炽灯，因为这种固态光源的能耗成本更低，寿命更长，更换成本更低（当你把劳动成本包括在内时）。即使不考虑因每盏灯使用大量LED而使可靠性提高这一因素，LED灯的更换成本大大低于白炽灯。事实上，新型交通信号灯需要多个LED的时间也许不长了。自从五年前推出LED交通信号灯以来，技术进步已经使每只LED的光输出增加了约20倍。只要再将LED的光输出增大三分之一，就可以在交通灯设计中只使用一只LED——再加上一个漫散器，使光线似乎不是从一个针尖大的光源，而是从一个较大的光源发出的。 　　照亮第三世界 　　照明器材行业的分析家看到，LED照明在欠发达国家有着光明的前景，因为欠发达国家缺乏工业化国家具有的配电网基础设施。这些分析家认为，这一现象带来的影响将与无线通信技术在缺乏有线通信基础设施地区造成的影响相同。在许多欠发达地区，只有白天才能从事生产劳动。由于使用煤油灯等装置，从理论上说，晚上从事劳动或阅读是可能的，但煤油灯燃料的分销基础设施时不时运转不正常。LED灯可由太阳能电池供电，并装有蓄电池以存储白天来自太阳能电池的电能，因此它不需要燃料分销基础设施，而且还可能使每年从事生产劳动的时间增加大约三分之一。 　　有几家公司为那些对不大的技术改造感兴趣的人提供一种LED照明技术，其目标再简单不过了——为那些忙碌而又不会按指法打字的笔记本电脑用户提供键盘照明。如果你正在一间昏暗的房间中工作，周围没有交流电插座，又需要读出键帽上的字符，那你很快就会发现仅靠个人电脑屏幕发出的光来照明是不够的。在这种情况下，把一盏LED灯插入电脑USB端口，就是一种理想的解决办法。这种灯从USB端口获得的是电能，而不是数据。Levenger公司提供一款这样的灯，其价格是19.95美元。它有一根长18英寸的鹅颈状臂，臂的一端是五只白光LED，另一端则是一个插头，可插入USB1.1或USB2.0端口。 　　为LED灯设计灯具（或在照明器材行业中称为“光源”），需要注意白炽灯和荧光灯灯具设计师很少需要关注的一些问题。最明显的两个问题就是电源和热管理。大多数白炽灯直接由交流电线供电，因此不需要电源。荧光灯使用镇流器来完成电源的功能。白炽灯的热管理主要是防止对用户造成伤害：他们可能接触滚烫的灯具装置而被烫伤，或者滚烫的灯具可能引起火灾。荧光灯一般不存在这两个问题，因为它们的耗电较少。 　　像荧光灯一样，LED灯也有很高的效率；与荧光灯相比，LED灯的效率或许会稍高一些，或许稍低一些，视所发光的颜色而定。然而，随着LED灯的光输出的增加（输入功率也随之上升），光源设计中的发热问题就日趋突出。因为白炽灯的灯丝为了完成它的发光功能，必须烧到白热状态，并承受极高温度；而LED则不同，它是半导体器件，因此，过高的温度会缩短甚至终止其使用寿命。由于强制空气冷却通常在光源中是不可取的，所以随着功率电平的提高，散热片和其它增强自然对流冷却的方法就在LED灯和光源设计中发挥日益重要的作用。 　　谈到电源，LED在照明领域里的地位不断提高，恰逢供电技术发展的好时机。随着硅集成电路电源电压的直线下降，LED工作电压越来越多地处于电源输出电压的最佳区间。大多数为低电压IC供电的技术也都适用于为LED，特别是大功率LED供电。再则，LED电源还应能利用低电压IC电源产量逐渐上升带来的规模经济。



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