大功率LED照明调光技术发展与未来

    随着全球工业的发展，在工业化过程中二氧化碳排放的大量增加，全球气候恶化，各地洪涝旱灾、冰雹雪灾时有创纪录之势，严重威胁着人类的生存。为共同应对威胁，2009年12月，各国首脑聚集哥本哈根，商讨节能减排大计，各地积极制定和推行低碳计划。作为绿色、环保节能的led照明，越来越受各国青睐，中国的“十城万盏”,美国洛杉矶的“十四万盏计划”正如火如荼推行。而调光技术在LED照明中的成功应用将进一步提高节能减排的效果。

　　一、调光的必要性

　　电能作为一种绿色能源，在各国能源应用领域中占越来越大的比重。据中国工程院院士陈良惠调查得出结论，估计在2010年，全国的用电量将达2.7万亿度，其中照明用电量将超过3000亿度。因LED照明耗电仅为传统白炽灯和HID灯的1/3,若采用LED灯替换现有的传统灯具，将有望节省电能2/3.其节约能源的效果可见一斑。

　　调光技术的应用将进一步降低耗能，节省照明用电。目前，公共照明用电占整个照明领域三分之一，高达1000亿度。在国内，城市一般从傍晚5:30或6:00开始亮灯，然而小型城市在夜晚9点后、大中城市在午夜12点后，道路上路人稀少，即使在北京、上海及广州等繁华的都市，凌晨2、3点之后，道路上也罕见行人和车辆。从这一段时间开始至清晨6点路灯熄灭，在低交通流量的道路上仍保持较高的照度显然没有十分的必要。若能采用调光技术，使得LED路灯的输出功率在午夜12点后随着交通流量的减少而降低至一半，将节约用电高达500亿度，相当于节约了2009年三峡电站全年发电量的大约八分之五（三峡电站2009年发电798.5亿千瓦时），节能效果非常显着。

　　采用调光技术，降低输出功率，将显着改善LED灯具的工作环境，延长灯具寿命，提高可靠性。影响LED灯具可靠性的关键因素是温度。无论是LED驱动电源还是LED芯片，环境温度越高，其寿命和可靠性会急剧下降。图一为LED驱动电源寿命与温度关系，当环境温度为25℃时LED电源寿命高达320,000小时，而当温度上升至60℃时，LED电源的寿命将缩短至只有35,000小时。

    温度越高，LED芯片的光衰也明显加剧。如图二为Cree公司的LED光源光衰曲线。从图中可以看出，LED的光衰和它的结温有密切的关系，所谓结温就是半导体PN结的温度，结温越高，LED光源越早出现光衰，也就是寿命越短。从图上可以看出，假如结温为105℃，亮度降至70%的LED光源寿命只有一万多小时；结温95℃时LED光源寿命就有2万小时；而结温降低到75℃，寿命就可长达到5万小时，65℃时寿命更可以延长至9万小时。综上所述，延长LED光源寿命的关键就是要降低结温。

    采用调光技术，随着输出功率地降低，驱动电源自身损耗也将降低，其壳温也将同时下降。如图三所示200WLED驱动电源输出功率与外壳壳温曲线。当环境温度为25℃满载输出时，外壳温度为50℃，而采用调光技术控制输出只有50%功率时，其外壳温度下降至40℃，寿命也将翻倍，可靠性可提高25%-40%.

    传统白炽灯或HID由于无法调光，七十年代日本能源危机下，曾采用间隔点灯方法试图节能。但由于路面照度不均匀，导致路人的视觉出现问题，治安和道路交通事故大幅上升，最后不得不放弃间隔点灯法。调光技术的迅速发展，会将LED照明调光系统带入一个崭新的领域，从而将绿色环保节能的LED照明应用进行大范围的普及与推广。