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汽車照明的不同光源對(duì)比:LED燈優(yōu)勢(shì)明顯

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關(guān)鍵詞:汽車照明,LED照明

      普通LED照明市場(chǎng)因其非常分散而與模擬IC市場(chǎng)相類似。例如,其細(xì)分市場(chǎng)包括替換燈泡、燈條、燈串、室外區(qū)域照明、工業(yè)、商業(yè)、住宅、消費(fèi)類便攜式產(chǎn)品、娛樂、零售展示用照明、離網(wǎng)和安全/安保。

      要注意的是,在2018年259億美元的LED總體市場(chǎng)預(yù)測(cè)規(guī)模中,普通LED照明市場(chǎng)所占的比例大約為57%。其他的市場(chǎng)是標(biāo)示牌、汽車照明、移動(dòng)設(shè)備、顯示器中的背光源、監(jiān)視器等等。

      普通照明LED應(yīng)用在商業(yè)和住宅市場(chǎng)中均繼續(xù)獲得動(dòng)力,它們進(jìn)一步加速成長(zhǎng)。根據(jù)行業(yè)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)分析,“在面向商業(yè)用途的高亮度LED照明系統(tǒng)中出現(xiàn)了顯著的增長(zhǎng)。這是因?yàn)閷?duì)于大多數(shù)消費(fèi)者來說,針對(duì)家用的LED照明仍然過于昂貴。在其長(zhǎng)期效益優(yōu)勢(shì)、節(jié)能和環(huán)保屬性、以及相關(guān)減稅政策的支持之下,LED照明在停車場(chǎng)、辦公空間、廠房和庫房等商業(yè)場(chǎng)所中的使用量將大幅度增長(zhǎng)。LED燈不僅能夠替代高壓鈉燈、鹵素?zé)艉桶谉霟襞?,而且還可在某些場(chǎng)地中取代CFL和熒光燈。據(jù)估計(jì),LED商業(yè)照明的快速成長(zhǎng)和廣泛使用發(fā)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(fā)展。”

      商業(yè)/工業(yè)應(yīng)用在向LED過渡的過程中起引領(lǐng)作用是毫不奇怪的,因?yàn)樵谏虡I(yè)樓宇的能源消費(fèi)總量中,照明通常占到了25%至40%。由于這些應(yīng)用需要提供長(zhǎng)時(shí)間的高強(qiáng)度光,所以節(jié)省電能的經(jīng)濟(jì)回報(bào)是相對(duì)短期的。其次,LED燈具的長(zhǎng)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(jià)格,還包括實(shí)際更換時(shí)的人工成本,而在某些應(yīng)用(比如:天井燈)中這種人工成本是巨大的。

      LED照明之高成長(zhǎng)率的主要背后推手是其功耗較之傳統(tǒng)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(jí)(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(yōu)勢(shì),但也帶來了一些額外的挑戰(zhàn)。LED的優(yōu)勢(shì)包括比白熾燈泡高幾個(gè)數(shù)量級(jí)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(diào)光器對(duì)LED進(jìn)行調(diào)光也是一個(gè)主要的好處,特別是在住宅照明中。即時(shí)接通消除了與CFL有關(guān)的預(yù)熱時(shí)間,而且LED對(duì)電源循環(huán)不敏感,這一點(diǎn)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(shí)現(xiàn)了非常扁平的新外形,而這是其他技術(shù)做不到的。

    表1:LED、CFL和白熾光源的比較

      不過,推動(dòng)至家用LED照明轉(zhuǎn)變的另一個(gè)影響因素是這樣的事實(shí):在2013年底,大多數(shù)美國(guó)家庭中常用的40W和60W白熾燈泡禁止在美國(guó)制造或從國(guó)外進(jìn)口(不過,它們?nèi)匀豢梢圆少?。另外還應(yīng)注意的是,75W和100W燈泡在2012年就逐步淘汰。美國(guó)環(huán)保署(EPA)對(duì)于改善電至光輸出功效的要求是導(dǎo)致這些產(chǎn)品逐漸消亡的主要推動(dòng)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(fā)電量),因?yàn)槭聦?shí)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(guó)能源信息管理局)。因此,產(chǎn)生等值光強(qiáng)度輸出所需電能僅為其他光源1/8的固態(tài)LED已經(jīng)涌入了我們的現(xiàn)代世界。

      Cree公司在美國(guó)家得寶(Home Depot)出售其60WLED產(chǎn)品的價(jià)格低至7.97美元。這款Cree燈泡是專為擁有25,000小時(shí)的壽命而設(shè)計(jì)的,并且與同等的傳統(tǒng)白熾燈泡相比其電能節(jié)省幅度達(dá)到84%。此外,而且對(duì)消費(fèi)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(gè)最常用照明燈具中的白熾燈泡,消費(fèi)者每年可以平均節(jié)省約60美元的電費(fèi)。因此,雖然大多數(shù)消費(fèi)者對(duì)于花8美元購買一只60WLED燈泡仍然猶豫不前,但是他們?cè)僖膊荒苜徺I與之同等的白熾燈泡了。好消息是:諸如Philips和Feit等競(jìng)爭(zhēng)供應(yīng)商繼續(xù)提供特殊的價(jià)格激勵(lì),其中此類燈泡的平均成本略低于每只3美元。

      這種逐步發(fā)展的照明順序(從白熾燈泡到固態(tài)電子)類似于目前汽車行業(yè)中出現(xiàn)的車用照明技術(shù)遷移。雖然紅光LED在汽車尾燈中的使用已經(jīng)超過了10年,然而汽車內(nèi)部和前向照明系統(tǒng)的變化只是近期才在LED使用率上取得了顯著的進(jìn)步。例如:車內(nèi)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(duì)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(fā)展呢?答案當(dāng)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?zé)襞莼騂ID氙氣燈泡。性能相當(dāng)?shù)腖ED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(guó)得到推廣使用)高出100%之多,并且高達(dá)HID氙氣燈泡的1.5倍(相比于較低性能的鹵素替代方案,實(shí)現(xiàn)與HID氙氣車前燈相當(dāng)?shù)男阅苄枰捎觅F得多的LED解決方案)。

      一般而言,在發(fā)光方面LED車前燈介于鹵素?zé)艉虷ID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(chuàng)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(shè)計(jì)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(diǎn)亮?xí)r并不發(fā)熱,但是當(dāng)電力通過時(shí)它們確實(shí)會(huì)在發(fā)射極的底部產(chǎn)生一定的熱量,從而對(duì)相鄰的組件和連接電纜形成某種潛在的風(fēng)險(xiǎn)。為此,LED車前燈需要冷卻系統(tǒng)(比如:散熱器或風(fēng)扇)以阻止其熔化。此外,這些冷卻系統(tǒng)位于引擎室,對(duì)于某些其他系統(tǒng)保持合適溫度而言是一個(gè)不那么冷卻的區(qū)域。這也是LED車前燈更難設(shè)計(jì)和難以在車中實(shí)現(xiàn)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(yuǎn)光燈。該系統(tǒng)的卓越之處是不會(huì)把光照射到行駛在其前方的車輛上,因此遠(yuǎn)光燈可以保持接通并自我調(diào)節(jié),即使其前方有多達(dá)8輛汽車也不例外。與LED遠(yuǎn)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(yuǎn)(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(yōu)缺點(diǎn)。

    表2:不同汽車照明燈泡的比較

      總之,白熾燈泡作為應(yīng)對(duì)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(shí)光即將結(jié)束。已經(jīng)有很長(zhǎng)一段時(shí)間了,但是通常與LED產(chǎn)品有關(guān)的成本結(jié)構(gòu)在過去5年有了大幅度的下降。如此一來,其價(jià)位現(xiàn)在足夠低了,不僅被消費(fèi)者所接受,同時(shí)也受到了主要產(chǎn)業(yè)(例如:交通市場(chǎng)區(qū)段)的歡迎。沒錯(cuò),我相信對(duì)于LED燈而言未來是光明的。
     

    (審核編輯: 滄海一土)

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