固態(tài)照明的能效問題

　　固態(tài)照明（SSL）技術(shù)宣稱在能效方面取得了重大進(jìn)步，能夠?qū)崿F(xiàn)大幅度的節(jié)能效果。2005年有一篇研究文章《高能效照明技術(shù)》（Energy Efficient Lighting Technology Options）指出，美國(guó)每年在照明方面要用掉7650億度的電力。通過提高照明系統(tǒng)的能效，可以在很大程度上改善全國(guó)的用電狀況。

　　最近在波士頓召開的2007年度美國(guó)能源部（DOE）SSL能效研討會(huì)上，與會(huì)者了解到DOE已經(jīng)開始支持SSL照明裝置的推廣工作。目前兩項(xiàng)正在進(jìn)行中的DOE研究項(xiàng)目包括制訂SSL照明裝置的能源之星（Energy Star）計(jì)劃性能目標(biāo)，以及開發(fā)用于驗(yàn)證SSL照明裝置性能的測(cè)試程序。這些項(xiàng)目仍處于規(guī)劃起草階段，讀者可以從 www.em.avnet.com/lightspeed上下載有關(guān)資料。DOE之所以對(duì)SSL技術(shù)如此感興趣，是因?yàn)槠渌彰骷夹g(shù)的能效幾乎都已達(dá)到了極限，而基于LED照明技術(shù)的能效有望在今后10年內(nèi)提高一到兩倍。

　　能效的數(shù)值表示

　　自從出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的白熾燈以來(lái)，我們一直根據(jù)光源消耗的功率（瓦特），而不是根據(jù)它們所產(chǎn)生的亮度來(lái)標(biāo)定它們的能效。這種

　　光源的性能，即能效，可以用它的功率與它所產(chǎn)生的亮度二者的比值來(lái)衡量，用流明/瓦（lm/W）來(lái)表示。一只普通的Philips 60W磨砂白熾燈能夠產(chǎn)生890流明的亮度，因此該光源的能效就是15.8lm/W。

　　根據(jù)燈泡封裝類型的不同，照明裝置的實(shí)際性能可能會(huì)出現(xiàn)大幅度下降。例如，如果將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)白熾燈放在凹進(jìn)式光源中，用一個(gè)反光鏡反射光源，那么由于反光鏡的損耗我們最終只能得到50%的照明效率。整個(gè)照明裝置的能效就變成了7.5lm/W。

　　對(duì)于其他類型的光源也可以采用類似的計(jì)算方法。但是，對(duì)于基于熒光燈、緊湊型熒光燈（CCFL）和LED的照明裝置，我們?cè)谟?jì)算時(shí)必須考慮鎮(zhèn)流器損耗和隔離直流-交流的恒流控制損耗。表1對(duì)比了各種照明光源的能效。接下來(lái)，我們來(lái)分析基于LED的照明裝置能效計(jì)算方法。

　　LED燈的能效計(jì)算

　　我們經(jīng)常能夠看到某些LED制造商聲稱又進(jìn)一步提高了LED照明光源的lm/W性能。DOE制訂的研究計(jì)劃是將商用照明領(lǐng)域的SSL光源效率從當(dāng)前的30lm/W提高到150lm/W以上。{{分頁(yè)}}

　　根據(jù)當(dāng)前SSL凹進(jìn)式照明裝置的能源之星計(jì)劃草案，我們可以計(jì)算出利用現(xiàn)有的元件構(gòu)成的SLL照明裝置的總體能效。對(duì)于孔徑略大于4英寸、相關(guān)色溫（CCT）為3000K的照明裝置，它的最小亮度為500lm，最小光源效率為35lm/W。

　　我們使用一種常見的暖白色LED燈作為照明光源的基本例子。該LED的額定指標(biāo)為3000K CCT、350mA、3.8V的最大正向壓降。LED燈是按照亮度進(jìn)行分類標(biāo)識(shí)的，我們?cè)谶@里選擇最小60lm@350mA的一部分。在測(cè)試條件下， LED結(jié)溫為25℃，電流脈沖作用時(shí)間為25ms。在實(shí)際工作過程中，LED的結(jié)溫將會(huì)根據(jù)照明器材的熱設(shè)計(jì)效果上升到某個(gè)穩(wěn)定值。對(duì)于任何LED而言，隨著溫度的上升，其產(chǎn)生的亮度就會(huì)下降。相比測(cè)試值，工作在60℃下的LED的亮度將會(huì)降低10%。這就意味著在穩(wěn)定工作狀態(tài)下LED實(shí)際產(chǎn)生的亮度大小為54lm。

　　要想獲得所需的照明亮度，我們至少需要10個(gè)這樣大小的LED，這里我們采用5個(gè)LED兩排并列的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用Light Tech公司的LED-18W直流700mA恒流源驅(qū)動(dòng)器就能夠驅(qū)動(dòng)兩排350mA的LED。它的能效為80%，可以產(chǎn)生24V的輸出電壓。

　　通過計(jì)算，10個(gè)工作在350mA、3.8V下的LED總功耗為13.3W。因此，該光源的能效就等于54lm