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汽車照明的不同光源對比:LED燈優勢明顯

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所屬頻道:新聞中心

關鍵詞:汽車照明,LED照明

      普通LED照明市場因其非常分散而與模擬IC市場相類似。例如,其細分市場包括替換燈泡、燈條、燈串、室外區域照明、工業、商業、住宅、消費類便攜式產品、娛樂、零售展示用照明、離網和安全/安保。

      要注意的是,在2018年259億美元的LED總體市場預測規模中,普通LED照明市場所占的比例大約為57%。其他的市場是標示牌、汽車照明、移動設備、顯示器中的背光源、監視器等等。

      普通照明LED應用在商業和住宅市場中均繼續獲得動力,它們進一步加速成長。根據行業結構數據分析,“在面向商業用途的高亮度LED照明系統中出現了顯著的增長。這是因為對于大多數消費者來說,針對家用的LED照明仍然過于昂貴。在其長期效益優勢、節能和環保屬性、以及相關減稅政策的支持之下,LED照明在停車場、辦公空間、廠房和庫房等商業場所中的使用量將大幅度增長。LED燈不僅能夠替代高壓鈉燈、鹵素燈和白熾燈泡,而且還可在某些場地中取代CFL和熒光燈。據估計,LED商業照明的快速成長和廣泛使用發生在2011年,但是把LED用于家庭照明則直到2012年才開始快速發展。”

      商業/工業應用在向LED過渡的過程中起引領作用是毫不奇怪的,因為在商業樓宇的能源消費總量中,照明通常占到了25%至40%。由于這些應用需要提供長時間的高強度光,所以節省電能的經濟回報是相對短期的。其次,LED燈具的長壽命極大地降低了更換燈泡的成本。這些更換成本不僅包括燈泡本身的價格,還包括實際更換時的人工成本,而在某些應用(比如:天井燈)中這種人工成本是巨大的。

      LED照明之高成長率的主要背后推手是其功耗較之傳統照明方式有了大幅下降。與白熾燈照明相比,LED提供相同照明等級(以流明為單位)所需的電能低于20%。如在表1中可以看到的那樣,LED照明還擁有其他的優勢,但也帶來了一些額外的挑戰。LED的優勢包括比白熾燈泡高幾個數量級的壽命,這就大幅度地降低了更換成本。另外,能夠采用以前安裝好的TRIAC調光器對LED進行調光也是一個主要的好處,特別是在住宅照明中。即時接通消除了與CFL有關的預熱時間,而且LED對電源循環不敏感,這一點與CFL是相像的。此外,LED照明燈具還不含任何需要管理和處置的有毒材料,而CFL的操作則采用了有毒的汞氣。最后,LED實現了非常扁平的新外形,而這是其他技術做不到的。

    表1:LED、CFL和白熾光源的比較

      不過,推動至家用LED照明轉變的另一個影響因素是這樣的事實:在2013年底,大多數美國家庭中常用的40W和60W白熾燈泡禁止在美國制造或從國外進口(不過,它們仍然可以采購)。另外還應注意的是,75W和100W燈泡在2012年就逐步淘汰。美國環保署(EPA)對于改善電至光輸出功效的要求是導致這些產品逐漸消亡的主要推動因素。居支配地位的理由是幫助降低電力消耗(因而就減少了發電量),因為事實上住宅家居照明在總耗電量中所占的比例在14%左右(信息來源:美國能源信息管理局)。因此,產生等值光強度輸出所需電能僅為其他光源1/8的固態LED已經涌入了我們的現代世界。

      Cree公司在美國家得寶(Home Depot)出售其60WLED產品的價格低至7.97美元。這款Cree燈泡是專為擁有25,000小時的壽命而設計的,并且與同等的傳統白熾燈泡相比其電能節省幅度達到84%。此外,而且對消費者來說更加重要的是,Cree聲稱:通過用他們的LED燈泡替代家中5個最常用照明燈具中的白熾燈泡,消費者每年可以平均節省約60美元的電費。因此,雖然大多數消費者對于花8美元購買一只60WLED燈泡仍然猶豫不前,但是他們再也不能購買與之同等的白熾燈泡了。好消息是:諸如Philips和Feit等競爭供應商繼續提供特殊的價格激勵,其中此類燈泡的平均成本略低于每只3美元。

      這種逐步發展的照明順序(從白熾燈泡到固態電子)類似于目前汽車行業中出現的車用照明技術遷移。雖然紅光LED在汽車尾燈中的使用已經超過了10年,然而汽車內部和前向照明系統的變化只是近期才在LED使用率上取得了顯著的進步。例如:車內指示燈和儀表板背光燈中的LED使用率分別超過了70%和45%。與之形成鮮明對比的是:目前晝間行駛燈(DRL)中的LED采用率高于55%,而車前燈中的LED采用率則約為5%。

      那么,LED車前燈為何沒有像其他形式的汽車LED照明那樣取得快速發展呢?答案當然是成本。作為在車前燈中使用LED的替代方案是:白熾燈泡、鹵素燈泡或HID氙氣燈泡。性能相當的LED其成本可比鹵素車前燈(最初于1962年在歐洲推出,但直到1978年才在美國得到推廣使用)高出100%之多,并且高達HID氙氣燈泡的1.5倍(相比于較低性能的鹵素替代方案,實現與HID氙氣車前燈相當的性能需要采用貴得多的LED解決方案)。

      一般而言,在發光方面LED車前燈介于鹵素燈和HID氙氣燈之間,但其提供的光線聚焦度高得多,而且還能用來創建不同的形狀。另外,憑借其小尺寸,LED可提供更大的操控余地,汽車制造商能夠設計出各種各樣的車燈形狀和組件以與其車型完美地匹配。雖然LED在其點亮時并不發熱,但是當電力通過時它們確實會在發射極的底部產生一定的熱量,從而對相鄰的組件和連接電纜形成某種潛在的風險。為此,LED車前燈需要冷卻系統(比如:散熱器或風扇)以阻止其熔化。此外,這些冷卻系統位于引擎室,對于某些其他系統保持合適溫度而言是一個不那么冷卻的區域。這也是LED車前燈更難設計和難以在車中實現的另一原因,以及它比HID更昂貴。圖1示出了LED車前燈配置的一種代表。

    圖1:矩陣式LED車前燈是怎樣散射光的

      再者,奧迪(Audi)最近宣布在其高性能R8車系中推出了一款可任選的激光遠光燈。該系統的卓越之處是不會把光照射到行駛在其前方的車輛上,因此遠光燈可以保持接通并自我調節,即使其前方有多達8輛汽車也不例外。與LED遠光燈相比,Audi的激光聚光燈能夠沿著行駛的道路把其光束投射兩倍之遠(超過500英尺),從而為駕駛者提供更大的能見距離。

      表2 概要列出了用于為汽車提供前照燈的不同方法之優缺點。

    表2:不同汽車照明燈泡的比較

      總之,白熾燈泡作為應對照明需求之首選的支配地位曾有令人暈眩的日子,而這樣的時光即將結束。已經有很長一段時間了,但是通常與LED產品有關的成本結構在過去5年有了大幅度的下降。如此一來,其價位現在足夠低了,不僅被消費者所接受,同時也受到了主要產業(例如:交通市場區段)的歡迎。沒錯,我相信對于LED燈而言未來是光明的。
     

    (審核編輯: 滄海一土)

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