LED在電子產(chǎn)品指示器中占據(jù)主導(dǎo)地位，現(xiàn)在甚至在交通信號燈和剎車燈中的使用超過了白熾燈。這種狀況還僅僅是個開端。

      要點

    ●  LED 將zui終成為一種主要的關(guān)鍵技術(shù)，并逐步取代白熾燈等產(chǎn)品。
    ●  促使人們使用 LED 的zui重要因素是它具有較低的長期成本。即使永遠(yuǎn)不會降到與白熾燈相當(dāng)水平，LED 的初始成本也正在快速下降，而其它照明技術(shù)的這一成本則維持不變。
    ●  LED 已經(jīng)大舉打入許多有利可圖的應(yīng)用領(lǐng)域，如劇院照明。

    使照明器材行業(yè)從黯然衰退中重現(xiàn)輝煌，這可不是件簡單任務(wù)。不過，20世紀(jì)的確把照明技術(shù)等同于白熾燈技術(shù)。比較新式的照明器材，如小型熒光燈和高亮度放電燈，繼續(xù)在迅速發(fā)展，但它們不再處于技術(shù)前沿。現(xiàn)在，照明器材的創(chuàng)新大多集中在固態(tài)光源上，主要是 LED（發(fā)光二極管）。然而，盡管 LED 是占主導(dǎo)地位的指示器，但它們迄今已在專業(yè)照明系統(tǒng)中取得了zui大成功。幾乎可以肯定的是，還得再過幾年，也許更長時間，才能成熟到取代老式照明燈，擰入大多數(shù)燈座。

    照明器材行業(yè)的某些觀察家至少把造成這種局面的部分責(zé)任歸于該成熟行業(yè)的垂直整合結(jié)構(gòu)。白熾燈和熒光燈制造商不會從第三方購進其產(chǎn)品的主要元件。而照目前的情況來看，這正好是大多數(shù) LED 燈制造商所面對的局面：主要的電燈制造商都不生產(chǎn)作為 LED 燈核心部件的半導(dǎo)體芯片。（包括參考文獻 1、2 和 3在內(nèi)的幾個網(wǎng)上術(shù)語匯編，對照明術(shù)語如“電燈”作了解釋。）

    盡管存在著與照明器材行業(yè)的結(jié)構(gòu)和商業(yè)慣例不相容這種情況，但照明工程師們?nèi)匀粚?LED 保持著濃厚的興趣，因為在所有電照明器材中，只有固態(tài)發(fā)光器才是足夠新穎的，可以從技術(shù)的飛速進步中不斷獲益，使成本大幅度下降。老式照明技術(shù)的成本保持恒定不變，只有固態(tài)光源才能顯著降低 COL（照明成本）。

    根據(jù)某些估計，去年 LED 燈的 COL 已經(jīng)低于鹵素?zé)?。大約到 2007 年，LED 燈的成本——現(xiàn)在稍低于 27 美元/MlmH（百萬流明小時）——應(yīng)降低約 75%。價格如此下降將使 LED 燈的 COL 與熒光燈的 7 美元/MlmH 大致相同。這種改善在很大程度上源自光輸出的增強，但即使不考慮光輸出的增加，照明所用的 LED 燈的價格也正在下降。

  “照明成本”的含義

    這里需要解釋一下照明成本 （COL） 的含義。COL 不僅涉及電燈的初始成本，還涉及電燈所消耗的能源的成本，當(dāng)電燈無法正常工作時更換電燈所需的勞動成本，以及所需電燈更換的平均頻率。白熾燈的初始成本很低，但它們將電能轉(zhuǎn)換成光能的效率比較低，而且它們很快就會燒壞。從白熾燈燒毀意義上說，LED燈很難燒壞。它的光輸出的下降速度慢得幾乎難以覺察。計算 LED 的 COL 時一般都假定： LED 燈的光輸出降到一半時， LED 燈的使用壽命就終止。

    照明工程師們一般假定典型 LED 燈的壽命是 75000 小時，而普通白熾燈的壽命只有 1000 小時。獲得上述 COL 值的其他假設(shè)是：電能成本為 10 美分/kWH（千瓦小時），更換電燈的勞動成本是 15 美元（在工業(yè)系統(tǒng)中，這是一個合理的勞動成本值）。COL計算沒有把 TVM（資金的時間價值）考慮在內(nèi)，而TVM說明美元的購買力隨時間而減少。若 把TVM考慮進去，則多少會加快 LED 在成本上達(dá)到與熒光燈相同的速度。（如欲獲得更多的信息，請訪問北美照明工程學(xué)會，其 。）

    誠然，成本并不是照明技術(shù)的一切。審美問題也很重要，而且從審美的觀點來看，今天的白光 LED 并不是人人都想要的。事實上，市售的大多數(shù)白光 LED 其實是激發(fā)白磷光體來擴展寬輸出光譜的藍(lán)光 LED。其他發(fā)白光的 LED都使用 UV（紫外光）發(fā)光器來激發(fā)光輸出或多或少是白光的組合磷光體。這樣發(fā)出的光都是一種“冷”光，大多數(shù)人感到不如白熾燈甚至新型熒光燈發(fā)出的光柔和、悅目。而且，與白熾燈相比，這種 LED 燈的光譜會因樣品不同而相差較大，而且也會隨工作條件的變化而發(fā)生較大變化。

    對于這一問題，LED 燈設(shè)計師發(fā)明了一個解決方法，這種方法在專業(yè)照明系統(tǒng)，如劇院照明系統(tǒng)中很適用，但對普通照明來說，目前還過于昂貴。假如你用組合在一起的紅、綠和藍(lán)三只LED替代一只藍(lán)光或UV發(fā)光器，并且用可變占空因數(shù)的脈沖波形去激勵這三只LED，那你就可以得到一盞你可在整個可見光譜范圍調(diào)節(jié)其輸出顏色的燈。這樣的燈有可能實現(xiàn)動態(tài)的視覺效果，而且有朝一日會變得價格低廉，低到足以全面解決白光 LED 的“溫暖”問題。但更有可能的是，有人將會首先完善另一種低成本的方法——也許是在一個發(fā)光器系統(tǒng)中增加一只低亮度黃光 LED。

    每盞燈都有一個微處理器？

    盡管現(xiàn)在的照明器材市場對價格很敏感，但許多基于 LED 的照明燈現(xiàn)在卻具有令人難以置信的*技術(shù)水平。目前，內(nèi)含三只 LED 和一個 8 位微處理器的燈是很常見的，不過照明工程師們試圖將這種智能用于有利可圖的照明系統(tǒng)，因為這種照明系統(tǒng)的價格可以比普通照明產(chǎn)品更高。內(nèi)含微處理器的常常應(yīng)用于劇院照明等需要可編程能力的場合?？删幊棠芰σ笤谡彰骺刂破骱投啾K燈之間進行通信，而且一般還要求每盞燈內(nèi)都有微處理器或 ASIC的智能芯片。針對這些應(yīng)用系統(tǒng)，照明工業(yè)開發(fā)了 DMX512 通信協(xié)議。DMX512 可以在以太網(wǎng)物理層上運行。由于以太網(wǎng)在辦公室和工廠已經(jīng)普及，所以一些照明器材制造商認(rèn)為 DMX512 與以太網(wǎng)結(jié)合順理成章，照明控制功能與其他樓宇控制功能必然共享以太網(wǎng)物理層。

    和其它成熟市場一樣，照明市場也是分得很細(xì)的。各個細(xì)分市場都有不同的要求，需要專門設(shè)計的產(chǎn)品。一個局外人也許會很容易地——而且錯誤地——得出一個結(jié)論，認(rèn)為一種產(chǎn)品可滿足多個細(xì)分市場的要求。然而，這一結(jié)論很可能忽略了各種不同應(yīng)用系統(tǒng)之間的細(xì)微差別。

    美國 Color Kinetics 公司提供了如下一份照明細(xì)分市場清單：

     ●  學(xué)校、教堂、醫(yī)院和公司的建筑照明；
     ●  飯店、旅游勝地、餐館、游輪和溫泉浴場的迎賓照明；
     ●  建筑、橋梁、體育場、體育館和機場的市政照明；
     ●  貿(mào)易展覽會、儀式、音樂會和時裝表演的事件照明；

     ●  視覺商品、店鋪設(shè)計、陳列品和化妝品的零售照明；
     ●  商業(yè)性戲劇、電視演播室、電影布景、舞蹈和攝影的舞臺照明；
     ●  地面、水景、噴泉、游泳池和溫泉的景觀照明；
     ●  起居室與家庭影院的住宅照明；
     ●  展覽會、天文館、動物園、水族館和紀(jì)念館的陳列品與教學(xué)照明；
     ●  飛機、火車、汽車和輪船環(huán)境的運輸照明；
     ●  雕塑、各種媒體、圖像和表演的美術(shù)照明；
     ●  成像與色彩療法的科技照明。

    在這些細(xì)分市場中，目前zui引人注目的 LED 燈市場就是交通運輸。LED 正在快速地進入汽車剎車燈市場。當(dāng)汽車急剎車時，LED 剎車燈具有附加的安全余量，因為它們達(dá)到zui大亮度要比白熾燈快100ms。它的優(yōu)勢還不止這些；LED 剎車燈要比帶相關(guān)透鏡的白熾燈體積小，所以，LED 剎車燈可適當(dāng)增加行李箱空間。LED 燈也比其它類型的燈更牢固，這使它們更經(jīng)受得住汽車的顛簸和震動。與白熾燈相比，LED 燈通常還能做成更有創(chuàng)意的款式，成本也更低。此外，LED 在汽車中的應(yīng)用遠(yuǎn)不只是剎車燈， LED在汽車中另外兩個用途是組合儀表照明和車內(nèi)照明。 

    基于 LED 的交通信號燈一直在快速地取代白熾燈，因為這種固態(tài)光源的能耗成本更低，壽命更長，更換成本更低（當(dāng)你把勞動成本包括在內(nèi)時）。即使不考慮因每盞燈使用大量 LED而使可靠性提高這一因素，LED 燈的更換成本大大低于白熾燈。事實上，新型交通信號燈需要多個 LED的時間也許不長 了。自從五年前推出 LED 交通信號燈以來，技術(shù)進步已經(jīng)使每只LED的光輸出增加了約 20 倍。只要再將LED的光輸出增大三分之一，就可以在交通燈設(shè)計中只使用一只LED——再加上一個漫散器，使光線似乎不是從一個針尖大的光源，而是從一個較大的光源發(fā)出的。

    照亮第三世界

    照明器材行業(yè)的分析家看到，LED 照明在欠發(fā)達(dá)國家有著光明的前景，因為欠發(fā)達(dá)國家缺乏工業(yè)化國家具有的配電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。這些分析家認(rèn)為，這一現(xiàn)象帶來的影響將與無線通信技術(shù)在缺乏有線通信基礎(chǔ)設(shè)施地區(qū)造成的影響相同。在許多欠發(fā)達(dá)地區(qū)，只有白天才能從事生產(chǎn)勞動。由于使用煤油燈等裝置，從理論上說，晚上從事勞動或閱讀是可能的，但煤油燈燃料的分銷基礎(chǔ)設(shè)施時不時運轉(zhuǎn)不正常。LED 燈可由太陽能電池供電，并裝有蓄電池以存儲白天來自太陽能電池的電能，因此它不需要燃料分銷基礎(chǔ)設(shè)施，而且還可能使每年從事生產(chǎn)勞動的時間增加大約三分之一。

    有幾家公司為那些對不大的技術(shù)改造感興趣的人提供一種LED照明技術(shù)，其目標(biāo)再簡單不過了——為那些忙碌而又不會按指法打字的筆記本電腦用戶提供鍵盤照明。如果你正在一間昏暗的房間中工作，周圍沒有交流電插座，又需要讀出鍵帽上的字符，那你很快就會發(fā)現(xiàn)僅靠個人電腦屏幕發(fā)出的光來照明是不夠的。在這種情況下，把一盞LED 燈插入電腦 USB 端口，就是一種理想的解決辦法。這種燈從 USB 端口獲得的是電能，而不是數(shù)據(jù)。Levenger 公司提供一款這樣的燈，其價格是 19.95 美元。它有一根長 18 英寸的鵝頸狀臂，臂的一端是五只白光 LED，另一端則是一個插頭，可插入 USB 1.1 或 USB 2.0 端口。

    為LED 燈設(shè)計燈具（或在照明器材行業(yè)中稱為“光源”），需要注意白熾燈和熒光燈燈具設(shè)計師很少需要關(guān)注的一些問題。*的兩個問題就是電源和熱管理。大多數(shù)白熾燈直接由交流電線供電，因此不需要電源。熒光燈使用鎮(zhèn)流器來完成電源的功能。白熾燈的熱管理主要是防止對用戶造成傷害：他們可能接觸滾燙的燈具裝置而被燙傷，或者滾燙的燈具可能引起火災(zāi)。熒光燈一般不存在這兩個問題，因為它們的耗電較少。

    像熒光燈一樣，LED 燈也有很高的效率；與熒光燈相比，LED 燈的效率或許會稍高一些，或許稍低一些，視所發(fā)光的顏色而定。然而，隨著 LED 燈的光輸出的增加（輸入功率也隨之上升），光源設(shè)計中的發(fā)熱問題就日趨突出。因為白熾燈的燈絲為了完成它的發(fā)光功能，必須燒到白熱狀態(tài)，并承受*溫度；而 LED 則不同，它是半導(dǎo)體器件，因此，過高的溫度會縮短甚至終止其使用壽命。由于強制空氣冷卻通常在光源中是不可取的，所以隨著功率電平的提高，散熱片和其它增強自然對流冷卻的方法就在 LED 燈和光源設(shè)計中發(fā)揮日益重要的作用。

      談到電源， LED 在照明領(lǐng)域里的地位不斷提高，恰逢供電技術(shù)發(fā)展的好時機。隨著硅集成電路電源電壓的直線下降，LED 工作電壓越來越多地處于電源輸出電壓的*區(qū)間。大多數(shù)為低電壓 IC 供電的技術(shù)也都適用于 為LED，特別是大功率 LED供電。再則，LED電源還應(yīng)能利用低電壓IC電源產(chǎn)量逐漸上升帶來的規(guī)模經(jīng)濟。