大功率LED照明中調光的必要性探討

　　調光技術的應用將進一步降低耗能，節省照明用電。目前，公共照明用電占整個照明領域三分之一，高達1000億度。在國內，城市一般從傍晚5:30或6:00開始亮燈，然而小型城市在夜晚9點后、大中城市在午夜12點后，道路上路人稀少，即使在北京、上海及廣州等繁華的都市，凌晨2、3點之后，道路上也罕見行人和車輛。從這一段時間開始至清晨6點路燈熄滅，在低交通流量的道路上仍保持較高的照度顯然沒有十分的必要。若能采用調光技術，使得LED路燈的輸出功率在午夜12點后隨著交通流量的減少而降低至一半，將節約用電高達500億度，相當于節約了2009年三峽電站全年發電量的大約八分之五（三峽電站2009年發電798.5億千瓦時），節能效果非常顯著。

　　采用調光技術，降低輸出功率，將顯著改善LED燈具的工作環境，延長燈具壽命，LED發光字控制器提高可靠性。影響LED燈具可靠性的關鍵因素是溫度。無論是LED驅動電源還是LED芯片，環境溫度越高，其壽命和可靠性會急劇下降。圖一為LED驅動電源壽命與溫度關系，當環境溫度為25℃時LED電源壽命高達320,000小時，而當溫度上升至60℃時，LED電源的壽命將縮短至只有35,000小時。

　　溫度越高，LED芯片的光衰也明顯加劇。如圖二為Cree公司的LED光源光衰曲線。從圖中可以看出，LED的光衰和它的結溫有密切的關系，所謂結溫就是半導體PN結的溫度，結溫越高，LED光源越早出現光衰，也就是壽命越短。從圖上可以看出，假如結溫為105℃，亮度降至70%的LED光源壽命只有一萬多小時；結溫95℃時LED光源壽命就有2萬小時；而結溫降低到75℃，壽命就可長達到5萬小時，65℃時壽命更可以延長至9萬小時。綜上所述，延長LED光源壽命的LED控制器關鍵就是要降低結溫。

　　采用調光技術，隨著輸出功率地降低，驅動電源自身損耗也將降低，其殼溫也將同時下降。如圖三所示200WLED驅動電源輸出功率與外殼殼溫曲線。當環境溫度為25℃滿載輸出時，外殼溫度為50℃，而采用調光技術控制輸出只有50%功率時，其外殼溫度下降至40℃，壽命也將翻倍，可靠性可提高25%-40%.

　　傳統白熾燈或HID由于無法調光，七十年代日本能源危機下，曾采用間隔點燈方法試圖節能。但由于路面照度不均勻，導致路人的視覺出現問題，治安和道路交通事故大幅上升，最后不得不放棄間隔點燈法。調光技術的迅速發展，會將LED照明調光系統帶入一個嶄新的領域，從而將綠色環保節能的LED照明應用進行大范圍的普及與推廣。