隨著工業(yè)的發(fā)展,在工業(yè)化過程中二氧化碳排放的大量增加,氣候惡化,各地洪澇旱災、冰雹雪災時有創(chuàng)紀錄之勢,嚴重威脅著人類的生存。為共同應對威脅,2009年12月,各國首腦聚集哥本哈根,商討節(jié)能減排大計,各地積極制定和推行低碳計劃。作為綠色、環(huán)保節(jié)能的LED照明,越來越受各國青睞,中國的“十城萬盞”,美國洛杉磯的“十四萬盞計劃”正如火如荼推行。而調光技術在LED照明中的成功應用將進一步提高節(jié)能減排的效果。
Led調光越來越重要
一、調光的必要性
電能作為一種綠色能源,在各國能源應用領域中占越來越大的比重。據中國工程院院士陳良惠調查得出結論,估計在2010年,全國的用電量將達2.7萬億度,其中照明用電量將超過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)約能源的效果可見一斑。
調光技術的應用將進一步降低耗能,節(jié)省照明用電。目前,公共照明用電占整個照明領域三分之一,高達1000億度。在國內,城市一般從傍晚5:30或6:00開始亮燈,然而小型城市在夜晚9點后、大中城市在午夜12點后,道路上路人,即使在北京、上海及廣州等繁華的都市,凌晨2、3點之后,道路上也罕見行人和車輛。從這一段時間開始至清晨6點路燈熄滅,在低交通流量的道路上仍保持較高的照度顯然沒有十分的必要。若能采用調光技術,使得LED路燈的輸出功率在午夜12點后隨著交通流量的減少而降低至一半,將節(jié)約用電高達500億度,相當于節(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),節(jié)能效果非常顯著。
采用調光技術,降低輸出功率,將顯著改善LED燈具 的工作環(huán)境,延長燈具壽命,提高可靠性。影響LED燈具可靠性的關鍵因素是溫度。無論是LED驅動電源還是LED芯片,環(huán)境溫度越高,其壽命和可靠性會急劇下降。圖一為LED驅動電源壽命與溫度關系,當環(huán)境溫度為25℃時LED電源壽命高達320,000小時,而當溫度上升至60℃時,LED電源的壽命將縮短至只有35,000小時。
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的光衰和它的結溫有密切的關系,所謂結溫就是半導體PN結的溫度,結溫越高,LED光源越早出現光衰,也就是壽命越短。從圖上可以看出,假如結溫為105℃,亮度降至70%的LED光源壽命只有一萬多小時;結溫95℃時LED光源壽命就有2萬小時;而結溫降低到75℃,壽命就可長達到5萬小時,65℃時壽命更可以延長至9萬小時。綜上所述,延長LED光源壽命的關鍵就是要降低結溫。
采用調光技術,隨著輸出功率地降低,驅動電源自身損耗也將降低,其殼溫也將同時下降。如圖三所示200WLED驅動電源輸出功率與外殼殼溫曲線。當環(huán)境溫度為25℃滿載輸出時,外殼溫度為50℃,而采用調光技術控制輸出只有50%功率時,其外殼溫度下降至40℃,壽命也將翻倍,可靠性可提高25%-40%。
傳統(tǒng)白熾燈或HID由于無法調光,七十年代日本能源危機下,曾采用間隔點燈方法試圖節(jié)能。但由于路面照度不均勻,導致路人的視覺出現問題,治安和道路交通事故大幅上升,zui后不得不放棄間隔點燈法。調光技術的迅速發(fā)展,會將LED照明調光系統(tǒng)帶入一個嶄新的領域,從而將綠色環(huán)保節(jié)能的LED照明應用進行大范圍的普及與推廣。
二、LED燈具主要調光技術簡介
在LED剛開始應用于道路等公共照明時,在推廣初期,有些LED燈 廠為了達到調光節(jié)能的目的,借鑒了間隔點燈的思路,將一盞LED燈的LED芯片分成兩部分,分別控制其驅動電流的通和斷,在午夜12點前,所有LED全部點亮,12點之后斷開一半,以達到節(jié)能目的。此種調光方式能達到一定的節(jié)能效果,照度的均勻度較傳統(tǒng)間隔點燈方式有明顯改善,但是仍將影響LED燈具 的配光曲線。為了進一步改善LED燈具的光效和配光曲線,有些LED燈廠又考慮將LED芯片采用間隔方式排布,在調光時只看到間隔的亮或者滅,在一定程度上改善了均勻度和配光。
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