有許多人聲稱自己是電燈的發明者,在19世紀中葉的許多發展為世界變得更亮一點鋪平了道路。
我們可能無法查明確切的“發現”!但我們知道的是,1879年,托馬斯·愛迪生(Thomas Edison)申請了第一個商業上成功的帶有碳化竹絲的電燈泡專利。除了細絲材料的微小改進,包括20世紀初期從碳到鎢的轉變,我們從那時起直到最近基本上一直在使用愛迪生的古老技術。
白熾燈泡迅速普及,提供了低成本和高質量的照明。但在過去的一二十年中,照明技術發生了根本性的變化,在大多數住宅和商業設施中,LED取代了傳統的白熾燈
1、LED接替
LED燈自20世紀60年代就出現了,但是直到20世紀90年代藍色LED的發明才使白色LED燈泡得以制造。從那時起,因其價格穩步下降已成為許多市場上的主導技術,以與傳統燈泡競爭。
在全球住宅銷售中,在2018年LED也已超過日光燈,達到40%的市場份額。今天,1個LED燈泡可能會在許多國家零售2~5美元,在一些地區價格甚至更低。例如,在印度,政府通過對當地制造商減稅收和關稅,成功地推動了LED照明的采用。
與白熾燈泡相比,LED具有多種優點:它們使用時間長得多,產生的熱量更少,功耗更少,從而降低了使用壽命成本,而且它們更低的耗電量使它們更環保。LED也比大多數日光燈使用的功率更小,并且具有在打開時立即達到全亮度的優點。
2、更綠色
照明占全球用電量的很大一部分,據歐盟委員會估計約為15%。在美國,住宅和工業/商業領域的照明使用總能源(不僅僅是電力)的7%。
隨著氣候危機的到來,我們需要減少照明的耗電量——而且需要大幅削減,以使簽署《巴黎協定》的國家能夠實現其溫室氣體減排目標。
LED可以幫助實現這一點:住宅LED燈通常為其消耗的每瓦特提供超過90流明的照明能效(lm/W),而供應商聲稱一些新型號為200 lm/W或更多。相比之下,傳統燈泡可能會達到15 lm/W,鹵素燈25 lm/W,“節能”日光燈通常在55~60 lm/W左右。
對于企業來說,選擇的燈源通常是日光燈,相對能效在100 lm/W左右。但它所產生的光的質量是刺眼的,LED產生的更暖的光通常是大多數人的首選——更新的LED以日光燈一半的電力提供相同數量的光,這是雙贏的。
較低的電力消耗也創造了新的機會,使以前沒有的電燈成為可能——特別是沒有主電網的太陽能電燈。例如,2010—2017年間,部署了1.3億盞太陽能燈,主要在非洲和亞洲。日落后有干凈、安全的照明,這可以大大提高人們的生活質量,及孩子能在家學習。
政府法規加快了在某些地區轉向LED。例如,在歐盟,對于LED燈有最低能效標準,不再允許出售其他能效較低的燈。
3、推動高能效
對于住宅和商業照明,我們需要為我們的LED供電高壓交流電 (AC) 電源。但是LED需要更低的電壓和直流電 (DC) 。為了在恰當的電壓下將交流電轉換為直流電,我們需要適當的驅動器和其他電源管理器件-這些不可避免地帶來了一些低能效,我們顯然希望將其對能效的影響最小化。
根據電流和顏色的不同,LED的正向電壓可能從小于2 V到4.5 V不等。像安森美半導體這樣的公司一直是LED采用的推動者,通過利用他們在電源管理的專知來開發所需的器件以可靠和高效地驅動LED。
例如,安森美半導體的NCL30082是個LED驅動器(如圖2),設計用于采用交流輸入電源。它包括一個提供高能效的脈寬調制 (PWM) 電流模式控制器,一種減少所需的外部器件數的新的控制方法。該驅動器還支持LED調光。安森美半導體也提供輸入橋整流器和超結MOSFET,完善電源轉換電路,以驅動LED。
NCL30082內部電路架構
同LED驅動器一樣,照明應用需要其他器件來創建一個完整的系統。這包括傳感器,如檢測環境光水平,以便LED亮度可以自動調整,或檢測到在辦公室有人時開燈。
有些應用中需要的另一個器件是LED旁路分流器,如安森美半導體的NUD4700。這確保了如果一個LED失敗,分流可使電流在失效的LED周圍流過,使LED串的其余部分保持點亮(如圖3)。
LED旁路分流最大程度地減小失效LED的影響
4、展望未來:照明變得更智能
“智能”或“聯接”照明是又一個增長趨勢,這不僅是因為它為LED燈具供應商提供了一個機會來區分他們的產品,并增加利潤率。更重要的是,它可以通過自動化和用戶控制而不僅僅是使用LED來進一步節省電力,例如,在一天中的特定時間自動調整照明條件,如在周末關閉辦公室燈。
燈具可以使用電力線聯網控制,如行業標準的KNX?網絡,或無線技術,如Zigbee?技術和藍牙?技術。隨著LED本身價格的下降,這些聯網產品的成本近年來急劇下降,因此智能LED燈泡對于住宅使用變得越來越負擔得起。
互聯照明現已成為智能家居和樓宇領域中增長潛力最大的領域。隨著越來越多的消費者開始在自己的房屋中添加智能家居技術,包括語音控制助手如Amazon?Alexa?語音控制助手,智能照明市場在未來幾年可能會快速增長。LED可以調光并且顏色可以變化,從而實現家庭照明的新發展,使其能對環境光、一天中的時間、甚至電視輸出作出響應。安森美半導體的互聯照明平臺是個模塊化套件,讓工程師能測試配有藍牙技術、Zigbee技術或其他無線技術的各種LED電源方案。
盡管LED技術已取得很大進展,但預計在未來幾年內將進一步降低功耗,規模經濟將繼續推動價格下降。
安森美半導體等供應商一直致力提高住宅、商業和汽車應用中LED照明所需的電子產品的能效和性能。無論用于什么用途,LED照明的創新都說明未來是光明的。
責任編輯:gt
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