節(jié)能燈的發(fā)展：LED照明調(diào)光技術(shù)
日期：2015/8/24 14:56:50 點(diǎn)擊：4302
隨著全球工業(yè)的發(fā)展，在工業(yè)化過(guò)程中二氧化碳排放的大量增加，全球氣候惡化，各地洪澇旱災(zāi)、冰雹雪災(zāi)時(shí)有創(chuàng)紀(jì)錄之勢(shì)，嚴(yán)重威脅著人類的生存。為共同應(yīng)對(duì)威脅，2009年12月,各國(guó)首腦聚集哥本哈根，商討節(jié)能減排大計(jì)，各地積極制定和推行低碳計(jì)劃。作為綠色、環(huán)保節(jié)能的LED照明，越來(lái)越受各國(guó)青睞，中國(guó)的“十城萬(wàn)盞”，美國(guó)洛杉磯的“十四萬(wàn)盞計(jì)劃”正如火如荼推行。而調(diào)光技術(shù)在LED照明中的成功應(yīng)用將進(jìn)一步提高節(jié)能減排的效果。
一、調(diào)光的必要性
電能作為一種綠色能源，在各國(guó)能源應(yīng)用領(lǐng)域中占越來(lái)越大的比重。據(jù)中國(guó)工程院院士陳良惠調(diào)查得出結(jié)論，估計(jì)在2010年，全國(guó)的用電量將達(dá)2.7萬(wàn)億度，其中照明用電量將超過(guò)3000億度。因LED照明耗電僅為傳統(tǒng)白熾燈和HID燈的1/3，若采用LED燈替換現(xiàn)有的傳統(tǒng)燈具，將有望節(jié)省電能2/3。其節(jié)約能源的效果可見(jiàn)一斑。
調(diào)光技術(shù)的應(yīng)用將進(jìn)一步降低耗能，節(jié)省照明用電。目前，公共照明用電占整個(gè)照明領(lǐng)域三分之一，高達(dá)1000億度。在國(guó)內(nèi)，城市一般從傍晚5：30或6：00開(kāi)始亮燈，然而小型城市在夜晚9點(diǎn)后、大中城市在午夜12點(diǎn)后，道路上路人稀少，即使在北京、上海及廣州等繁華的都市，凌晨2、3點(diǎn)之后，道路上也罕見(jiàn)行人和車輛。從這一段時(shí)間開(kāi)始至清晨6點(diǎn)路燈熄滅，在低交通流量的道路上仍保持較高的照度顯然沒(méi)有十分的必要。若能采用調(diào)光技術(shù)，使得LED路燈的輸出功率在午夜12點(diǎn)后隨著交通流量的減少而降低至一半，將節(jié)約用電高達(dá)500億度，相當(dāng)于節(jié)約了2009年三峽電站全年發(fā)電量的大約八分之五（三峽電站2009年發(fā)電798.5億千瓦時(shí)），節(jié)能效果非常顯著。
采用調(diào)光技術(shù)，降低輸出功率，將顯著改善LED燈具的工作環(huán)境，延長(zhǎng)燈具壽命，提高可靠性。影響LED燈具可靠性的關(guān)鍵因素是溫度。無(wú)論是LED驅(qū)動(dòng)電源還是LED芯片，環(huán)境溫度越高，其壽命和可靠性會(huì)急劇下降。圖一為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)電源壽命與溫度關(guān)系，當(dāng)環(huán)境溫度為25℃時(shí)LED電源壽命高達(dá)320,000小時(shí)，而當(dāng)溫度上升至60℃時(shí)，LED電源的壽命將縮短至只有35，000小時(shí)。
LED驅(qū)動(dòng)電源壽命與溫度曲線
溫度越高，LED芯片的光衰也明顯加劇。如圖二為Cree公司的LED光源光衰曲線。從圖中可以看出，LED的光衰和它的結(jié)溫有密切的關(guān)系，所謂結(jié)溫就是半導(dǎo)體PN結(jié)的溫度，結(jié)溫越高，LED光源越早出現(xiàn)光衰，也就是壽命越短。從圖上可以看出，假如結(jié)溫為105℃，亮度降至70%的LED光源壽命只有一萬(wàn)多小時(shí);結(jié)溫95℃時(shí)LED光源壽命就有2萬(wàn)小時(shí);而結(jié)溫降低到75℃，壽命就可長(zhǎng)達(dá)到5萬(wàn)小時(shí)，65℃時(shí)壽命更可以延長(zhǎng)至9萬(wàn)小時(shí)。綜上所述，延長(zhǎng)LED光源壽命的關(guān)鍵就是要降低結(jié)溫。
Cree公司的LED的光衰曲線
采用調(diào)光技術(shù)，隨著輸出功率地降低，驅(qū)動(dòng)電源自身?yè)p耗也將降低，其殼溫也將同時(shí)下降。如圖三所示200WLED驅(qū)動(dòng)電源輸出功率與外殼殼溫曲線。當(dāng)環(huán)境溫度為25℃滿載輸出時(shí)，外殼溫度為50℃，而采用調(diào)光技術(shù)控制輸出只有50%功率時(shí)，其外殼溫度下降至40℃，壽命也將翻倍，可靠性可提高25%-40%。
