LED防爆燈在電子產品指示器中占據主導地位,現在甚至在交通信號燈和剎車燈中的使用超過了白熾燈。這種狀況還僅僅是個開端。
要點
● LED 將最終成為一種主要的關鍵技術,并逐步取代白熾燈等產品。
● 促使人們使用 LED 的最重要因素是它具有較低的長期成本。即使永遠不會降到與白熾燈相當水平,LED 的初始成本也正在快速下降,而其它照明技術的這一成本則維持不變。
● LED 已經大舉打入許多有利可圖的應用領域,如劇院照明。
使照明器材行業從黯然衰退中重現輝煌,這可不是件簡單任務。不過,20世紀的確把照明技術等同于白熾燈技術。比較新式的照明器材,如小型熒光燈和高亮度放電燈,繼續在迅速發展,但它們不再處于技術前沿?,F在,照明器材的創新大多集中在固態光源上,主要是 LED(發光二極管)。然而,盡管 LED 是占主導地位的指示器,但它們迄今已在專業照明系統中取得了最大成功。幾乎可以肯定的是,還得再過幾年,也許更長時間,才能成熟到取代老式照明燈,擰入大多數燈座。
照明器材行業的某些觀察家至少把造成這種局面的部分責任歸于該成熟行業的垂直整合結構。白熾燈和熒光燈制造商不會從第三方購進其產品的主要元件。而照目前的情況來看,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在內的幾個網上術語匯編,對照明術語如“電燈”作了解釋。)
盡管存在著與照明器材行業的結構和商業慣例不相容這種情況,但照明工程師們仍然對 LED 保持著濃厚的興趣,因為在所有電照明器材中,只有固態發光器才是足夠新穎的,可以從技術的飛速進步中不斷獲益,使成本大幅度下降。老式照明技術的成本保持恒定不變,只有固態光源才能顯著降低 COL(照明成本)。
根據某些估計,去年 LED 燈的 COL 已經低于鹵素燈。大約到 2007 年,LED 燈的成本——現在稍低于 27 美元/MlmH(百萬流明小時)——應降低約 75%。價格如此下降將使 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,當電燈無法正常工作時更換電燈所需的勞動成本,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,而且它們很快就會燒壞。從白熾燈燒毀意義上說,LED燈很難燒壞。它的光輸出的下降速度慢得幾乎難以覺察。計算 LED 的 COL 時一般都假定: LED 燈的光輸出降到一半時, 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,而普通白熾燈的壽命只有 1000 小時。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),更換電燈的勞動成本是 15 美元(在工業系統中,這是一個合理的勞動成本值)。COL計算沒有把 TVM(資金的時間價值)考慮在內,而TVM說明美元的購買力隨時間而減少。若把TVM考慮進去,則多少會加快 LED 在成本上達到與熒光燈相同的速度。
誠然,成本并不是照明技術的一切。審美問題也很重要,而且從審美的觀點來看,今天的白光 LED 并不是人人都想要的。事實上,市售的大多數白光 LED 其實是激發白磷光體來擴展寬輸出光譜的藍光 LED。其他發白光的 LED都使用 UV(紫外光)發光器來激發光輸出或多或少是白光的組合磷光體。這樣發出的光都是一種“冷”光,大多數人感到不如白熾燈甚至新型熒光燈發出的光柔和、悅目。而且,與白熾燈相比,這種 LED 燈的光譜會因樣品不同而相差較大,而且也會隨工作條件的變化而發生較大變化。
對于這一問題,LED 燈設計師發明了一個解決方法,這種方法在專業照明系統,如劇院照明系統中很適用,但對普通照明來說,目前還過于昂貴。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可見光譜范圍調節其輸出顏色的燈。這樣的燈有可能實現動態的視覺效果,而且有朝一日會變得價格低廉,低到足以全面解決白光 LED 的“溫暖”問題。但更有可能的是,有人將會首先完善另一種低成本的方法——也許是在一個發光器系統中增加一只低亮度黃光 LED。
每盞燈都有一個微處理器?
盡管現在的照明器材市場對價格很敏感,但許多基于 LED 的照明燈現在卻具有令人難以置信的先進技術水平。目前,內含三只 LED 和一個 8 位微處理器的燈是很常見的,不過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格可以比普通照明產品更高。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合??删幊棠芰σ笤谡彰骺刂破骱投啾K燈之間進行通信,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,照明工業開發了 DMX512 通信協議。DMX512 可以在以太網物理層上運行。由于以太網在辦公室和工廠已經普及,所以一些照明器材制造商認為 DMX512 與以太網結合順理成章,照明控制功能與其他樓宇控制功能必然共享以太網物理層。
和其它成熟市場一樣,防爆燈照明市場也是分得很細的。各個細分市場都有不同的要求,需要專門設計的產品。一個局外人也許會很容易地——而且錯誤地——得出一個結論,認為一種產品可滿足多個細分市場的要求。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。