幾十年來,傳統 LED 一直用於指示器和顯示應用。LED 現代技術的內在優勢廣受歡迎且有據可查,其中包括節省維護和電力成本,以及精通電子產品的客戶認為具有的性能特徵,例如彈性、完整性、更長的使用壽命,以及作為一致的顏色和照度。這些優勢,加上文化日益增長的生態關注以及對環保、節能產品的成功需求,實際上繼續推動 LED 的發展,以測試新市場和市場,例如工業和物業結構的基礎照明。隨著對固態照明的需求不斷增加,LED 製造商受到啟發,開發高流明 LED,而 LED 照明企業則努力將最新技術融入改造束和星星中。然而,人們可能需要全新的觀點來接受 LED 技術作為全新設置中的光源,或將 LED 創新集成到現有燈中。
LED 是否適合商業和家用照明應用?
LED 可能是現成的最節能的光源之一。恰如其分的是,LED 在交通信號燈市場上已經節省了 80% 以上的電力成本。然而,在此應用中,LED 具有 2 個天然優勢:
1. LED 是單色的,因此幾乎所有產生的光都被使用。相比之下,白熾燈泡產生的白光需要通過有色濾光片傳輸。有色鏡片規則之外的光會丟失。
2. LED 是定向的,因此幾乎所有產生的光都沿透鏡的方向發出。另一方面,來自白熾燈泡的光需要反射到鏡頭,導致效率損失。
通過轉換為 LED,工業和家庭照明應用將獲得可比的甚至更多的節能效果。然而,許多應用並不像將 PC 板與一堆定向紅色、琥珀色或環保 LED 封裝在一起那樣直接。需要製定 LED 照明燈具和改造計劃,以將 LED 產生的定向光分散到廣闊的區域。此外,白光 LED 現代技術雖然在不斷改進,但仍不具備消費者已經習慣的白熾燈的光罩和照明。儘管如此,節省的電力成本還是很大的,例如,在加州,電力委員會已經對家庭和商業建築提出了能效要求。這些要求,標題 24,
為什麼你家裡沒有 LED?
與白熾燈泡不同,大功率 LED 不能簡單地插入電源插座。一些公司正在努力通過開發 LED 燈具和使用高功率 LED 改造 LED 照明產品來克服技術和經濟障礙。熱管理、設備驅動佈線、光學器件以及產品包裝是設計人員難以模仿的難題。工業 LED 照明產品的開發也存在學術障礙需要克服。讓人們接受新的元件種類,認識 LED 的照明質量,為給定的應用選擇合適的觀察角度,為給定的應用選擇理想的強度,
熱挑戰
在過去的幾個世紀裡,傳統的星星實際上已經包含了一個燈泡和一個燈泡插座,使消費者可以不斷更換用壞的燈泡。無論是白熾燈、便攜式熒光燈還是熒光燈泡,只需將其旋入或直接插入行業標準插座,燈具就可以正常工作。一些 LED 照明公司實際上已經開發出可以改裝到現有插座中的高通量 LED 燈泡。然而這個策略並不完美。例如,傳統的燈泡插座為冷卻 LED 燈提供了極其糟糕的熱路徑。白熾燈泡本質上是產生可見光的加熱裝置,它擰入的插座旨在保護燈座和電路免受高溫影響。對於高功率 LED,消耗的大部分電能會轉化為熱能,而且如果不能通過燈座散熱,將會大大縮短 LED 壽命。
複雜的驅動電路
為了保護 LED 免受退化變量的影響,例如熱和電壓尖峰,驅動佈線方式至關重要。理想情況下,LED 電路設計需要根據應用的具體情況進行定制,因為機械和財務限制使得製作“全能”電路變得困難。大多數 LED 指示燈或燈設計都使用高壓交流電源。由於 LED 是直流驅動的,因此使用特定的交流電轉直流電源來獲得直流電源電壓通常是最經濟且可靠的 LED 燈補救措施。為了確保 LED 高效運行,可能還需要將 DC-to-DC LED 司機電路與主電源結合使用。除了提供所需的功率以及電流變化的安全性外,LED 驅動佈線同樣會產生熱量——增加熱管理難度。而且,一般來說,要求的光量越高,需要的 LED 也就越多,從而帶來更複雜的佈線、產品封裝挑戰、更大的暖變化等。
光學:照明角度
從照明效率(即每瓦流明)的角度來看,LED 非常節能。超過 95% 的光可以直接照射到照明的目標位置,而典型的白熾燈泡可能只有 60% 可靠。簡而言之,白熾燈泡發出的大量光並沒有很可能到達預期的目標。白熾燈泡需要反射器、百葉窗和/或漫射器來彌補不必要的光線。熒光燈泡比白熾燈更節能,但鎮流器可能吸收高達 20% 的進入燈具的電能。在標準星體中改造 LED 創新非常複雜,因為許多組件都是為了克服傳統球形光效果的限製而創建的。反射器、錐體、面罩、燈罩和漫射器有助於彎曲、重新路由或屏蔽從白熾燈、熒光燈和鹵素燈發出的光,但它會為 LED 創新帶來不必要的物理障礙。與其他各種傳統白熾燈泡創新相比,設計特定的前向安裝的基於 LED 的星星可以在給定的位置上每瓦產生數倍的英尺燭光。由於 LED 提供的定向照明模式,光可以被引導到需要點亮的特定區域。與其他各種傳統白熾燈泡創新相比,設計特定的前向安裝的基於 LED 的星星可以在給定的位置上每瓦產生數倍的英尺燭光。由於 LED 提供的定向照明模式,光可以被引導到需要點亮的特定區域。與其他各種傳統白熾燈泡創新相比,設計特定的前向安裝的基於 LED 的星星可以在給定的位置上每瓦產生數倍的英尺燭光。由於 LED 提供的定向照明模式,光可以被引導到需要點亮的特定區域。
光學:淺色
多年來,熒光燈泡製造商 LED Lights在讓用戶認可熒光創新創造的白色方面遇到了一些挑戰。由於熒光粉創新的限制,熒光行業引入了諸如“流行白”或“暖白”等主觀術語,以吸引與白熾白的對比。考慮到白光 LED 創新基於熒光粉功率,白光 LED 供應商並不在一起應對相同的障礙。從定量的角度來看,LED 產品實際上指的是顯色指數 (CRI),它是衡量光源正確顯色能力的指標。CRI 越高,色調顯得越自然,自然陽光的 CRI 為 100。儘管如此,這可能不是比較光源的最佳指標。最初創建於1964年,該指數基於具有寬光譜分佈的顏色模型。白光 LED 是窄帶資源。陰影溫度可能是比較好的設備,因為它是一個不太主觀的程序,基於開爾文度數。目前在 3,200 度開爾文和 5,500 度開爾文陣列中有多種白色發射器可供選擇。儘管顏色是如何測量的,但由於對白熾燈白色調的巨大需求,LED 製造商已經取得了巨大的進步,可以將白熾燈泡的舒適白光與一流的 LED 相匹配。200 度開爾文和 5,500 度開爾文陣列。儘管顏色是如何測量的,但由於對白熾燈白色調的巨大需求,LED 製造商已經取得了巨大的進步,可以將白熾燈泡的舒適白光與一流的 LED 相匹配。200 度開爾文和 5,500 度開爾文陣列。儘管顏色是如何測量的,但由於對白熾燈白色調的巨大需求,LED 製造商已經取得了巨大的進步,可以將白熾燈泡的舒適白光與一流的 LED 相匹配。
教育
用戶實際上已經開始根據瓦特來識別白熾燈和熒光燈的照明;然而,從技術上講,瓦特是燈泡在其整個運行過程中使用的電力單位。消費者從經驗中了解一個 40、60 或 100 瓦的燈泡會產生多少光。LED 設置則不同,因為 LED 燈通常是為了滿足所提供應用的特定目標照明需求而創建的。例如,可以將 LED 與 50 瓦 MR16 燈泡進行比較,因為這種燈用作定向燈。然而,典型的 60 瓦白熾燈泡會產生圓形光圖案。可以在所有指令中提供相同光線的 LED 燈在完全相同的機械外殼中進行設計將具有挑戰性。使用當前的現代技術,肯定需要多個 LED 發射器和/或二次光學器件才能實現 360 度照明模式。
但更大的問題是,LED燈的光強基準不是瓦特。用於簡易指示器和顯示器的典型 LED 可以在小型環氧樹脂封裝中找到,它們的光輸出以坎德拉為單位測量,因為這是直視發光強度的一個維度。隨著當前用於照明功能的高功率 LED 的增長,勒克斯或流明(1 勒克斯等於每平方米 1 流明)是更合適的測量單位,用於將 LED 光結果與典型光源進行對比,因為我們有很多更關心光的數量而不是方向強度。