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LED重新定義照明的基本假設

標簽:重新,定義,照明,明的,基本,假設 發布時間:2019年12月29日 點擊53次
 在曩昔大約150年的時間里,照明行業已經發展成為一個基于標準化燈泡的大規模生產行業,燈泡的設計具有內在的過時性。消耗者發現本身經常要用雷同的新產品來替換短壽命的在用產品。這種趨勢與一小部分大型制造商密不可分,它們通過以低成本制造數以億計的統一種產品來知足市場必要。

    隨著照明行業向LED技術的轉型,這種商業模式是否還能繼承維持其最大利益?而且它是否能行使固態照明的基本上風?

    顯然,LED在能效和工作壽命方面具有特別很是明顯的上風。LED燈泡只必要消費三分之一的電量,就能提供與傳統的白熾燈和熒光燈幾乎雷同的發光量。與基于更成熟技術的產品相比,LED燈泡的使用壽命還有望高出20多倍。而且,LED燈泡中的固態元件較相對脆弱的傳統照明技術而言,可提供更好的機械損傷珍愛。總之,這些特征可為LED照明產品用戶提供極具吸引力的投資回報(ROI),分外是對于維護和燈泡替換比較困難和/或昂貴的商業和工業應用。  

    可能與該項技術的更長工作壽命同樣緊張的是,更高的服從和更穩定的設計是LED所具有的架構天真性。例如,照明設計師可以選擇行使LED燈的點光源,使其圍繞某個外形進行分布,而不是將光源集中在一路,使用漫射器和遮罩將其分布到必要的地方。這些特征可賦予照明設計師無窮的設計自由,以創新的體例設計光源。產品開發人員可將LED照明產品制作成任意外形,或將照明燈具嵌入建筑材料、墻壁或家具內。他們可以更正確的定向光源,或者更容易控制其強度或顏色,從而營造出動態的照明環境。有些制造商已經開發出窗戶原型,它們在白天是透明的,通過巧妙地使用LED和不同折射率的材料,它們會在夜晚發光。 

    照明電器

    通過行使LED更長工作壽命的上風以及能夠形成各種創新外形和尺寸的技術,設計師可以將照明行業從大規模生產營業變化為大規模定制營業。這種新行業不是建立在標準化的、必要頻繁替換的燈泡和燈具基礎之上,它將為產品開發人員提供廣泛的參考設計選擇方案,此類設計每每行使LED技術一種或多種特有的屬性。借助智能化的主動設計工具,制造商將能夠快速開發高度定制的照明方案,以知足每個客戶的個性化必要。在這種照明不再是一次性用品、而是可持續使用十年以上的新型營業模式中,富有美感的光源可以嵌入商業或工業建筑的墻壁中房地產圍擋制作,或嵌入住宅家具內,并且它們將作為電器進行販賣,可以在建筑或住宅裝修改造前一向使用。 

    為實現此目標,設計師必須采取體系的設計方法。第一代LED照明體系所出現的過早故障已證實一點:任何LED照明產品的使用壽命都取決于工作壽命最短的單個元件。盡管通常的LED電路都能知足能源之星SSL V 1.1 L70所規定的約45,000小時工作壽命的要求,但為該電路供電的通俗兩級電源的使壽命周期僅為20,000小時左右。現實上,電源設計中的微弱環節破壞了LED技術的長使用壽命上風和高ROI。 

    消弭故障點

    為什么要如許做呢?現在的很多LED照明體系都使用典型的兩級電源,這種電源將用于進步功率因數的第一級升壓式轉換器與第二級高壓DC-DC轉換器結合在了一路。這些電源中最常見的故障點是用于在兩級之間進行大容量儲能的電解電容。因為必要在滿載下延續工作網站價格,并且通常放置于鎮流器的一次成型外殼或燈泡底座等密閉的狹窄空間內,加上其中高發熱量的電源和高亮度LED,這些大容量電解電容必須要耐受嚴格的高溫條件。而現實上,電容介質材料的性能會漸漸降低,器件會因失去電容容量而導致失效。盡管LED照明方案中的控制器和其他半導體的使用壽命可達到100,000小時以上,二極管、晶體管和陶瓷電容也具有同樣長的使用壽命,但目前照明行業中大多數兩級電源所采用的電解電容的使用壽命都僅有20,000小時左右。

    鑒于LED技術存在一項顯明的弱點,以下熱管理題目顯得分外緊張:雖然使用傳統技術的燈泡可以紅外線情勢耗散過多的能量,但LED必須將過多的熱量傳遞到它們的散熱片。這些熱量很容易達到過高水平,尤其是在照明方案被壓縮到較小的燈泡底座時。對這些熱題目進行精心管理在LED設計中尤為緊張,由于過高的環境溫度不僅會進步LED結溫成都人事考試,從而影響光輸出,而且還會縮短LED的工作壽命。  

    解決此題目的一種方法是,在開發LED照明方案時采用如許的電源拓撲結構:可以同時消弭隔離反激式設計中脆弱的電解電容和不可靠的光隔離器。新一代的單級功率LED驅動器可以通過消弭這些潛在的故障點來知足這種必要。通過將電解電容替代為具有高穩固性的陶瓷電容,這些電源的使用壽命可特別很是接近LED。此外,通過在90%以上的頻率下工作,同時超出能源之星的PF及THD要求,這些高度集成的轉換器可產生更少的熱量,并且在此過程中有助于簡化高度緊湊型照明設計的熱管理題目。

    結論

    很顯然,LED技術在天真性、能效及使用壽命方面具有獨特的設計上風,同時為照明制造商提供了徹底改變行業模式的優秀機會。然而,為使這些上風達到最大化,設計師必須將LED及其電源作為單個電器進行研究和設計。通過認真考量各個設計元件對熱量分布的影響以及如何更好地控制環境條件,照明開發人員可以將其行業過渡到一個新的階段,讓LED解決方案成為樓宇及住宅建筑中真正的有機組成部分。 
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