德州仪器Nick Holland：LED 照明市场概述

固态照明 (SSL) 也即发光二极管 (LED) 照明很明显将取代白炽灯和 FL/CFL 照明，其背后的推动力包括政府规定、高效率、长寿命以及环境问题。由于政府继续逐步淘汰白炽灯泡（例如，欧洲规定 2009 年年底开始禁用 100W 灯泡，2010 年年底开始禁用 75W 灯泡）。剩下的唯一选项便是含有微量汞的 CFL 灯泡和 LED 灯泡，但不幸的是，LED 灯泡的成本仍然远高于白炽灯或者 CFL。另外，LED 灯泡符合 RoHS（有害物质使用规定）规定，并且它不含汞或者其他有害物质——更有利于环境。

然而，这一目标的实现需由各大公司来推动，例如：IKEA宣布他们将首先逐步淘汰白炽灯泡，未来只供应 CFL 和 LED 灯泡。需要注意的另一点是 LED 的价格将会自己慢慢降下来，从而有效降低总 LED 灯泡价格。这样便让广大消费者能够使用更长寿命、更加有益环境的 LED 灯泡来取代其老旧的各种灯泡。由于 LED 灯泡更换速度的加快，我们可以预见未来在这些灯泡中将会内置更多的特性，其会改变我们日常生活中使用灯具的方式。由于钨丝的发热和冷却，传统的白炽灯泡基本都有一种特有的相关色温 (CCT)。使用亮度调节器的情况下，这种 CCT 在深度亮度调节时呈现橘红色，而在满功率（无亮度调节）时为亮白色，其在这两种色温之间变化。使用 LED 时，可以让不同类型的彩色 LED 组合发出彩色的光，来提供与白炽灯泡相似的 CCT，或者如图 1 所示的任何 CIE 1931 色度图色彩。另外，我们还可以增加许多特性，例如：用于调节、分组和改变这些灯泡光输出颜色的远程/无线控制——而这还仅仅只是初级应用。

图 1 CIE 1931 色度图：黑色曲线反映使用钨丝的灯泡

受益于 LED 照明设备的不仅仅是家居市场。根据 2008 年美国能源部 (United States Department of Energy)撰写的一份报告，如果全部的美国零售商都改用 LED 系统来为冷藏陈列柜提供照明，“……可以节省 25.4 亿千瓦时的电。这相当于节省了 273.8 TBtu 的能源，其等于四座大型火力发电站一年的用煤量，或者两百多万个家庭一年的用电量。”改用 LED 照明的趋势已经持续有一段时间了，许多大型的零售公司都正在逐渐采用 LED 照明，例如：沃尔玛2009 年 12 月宣布在 650 家店面中用 LED 替换陶瓷金属卤化物灯；在 2010 底以前，500 多家店面的展示柜都改用 LED 照明，以期达到每年省电 1600 万千瓦小时的目标。位于波多黎各的 SuperMax 正在用 LED 型照明技术，替换其所有的商店照明。Nualight最近发布的白皮书显示，荧光灯照明让一些如冷藏设备等应用的功耗增加约 25%-50%，包括展示柜、冷藏柜、冷藏库和自动饮料出售机等。实际上，LED 照明是这些低温型展示设备的理想选择，因为相比之下 LED 产生的热量非常小。因此，它们消耗非常少的能源便可提供相同甚至更好的照明，同时对压缩机没有明显的影响，无需过多地对制冷机组进行散热处理。另外，在食品冷冻冷藏过程中使用 LED 照明，还消除了因荧光灯泡破损产生汞污染的潜在危险。LED 颜色可以根据展示的类型进行调整匹配，而 LED 的寿命远远超出了冷藏柜。早在 2008 年，Naulight 便同Tesco 签订了一份合同，负责改造其爱尔兰商店中的 115 家，并已经改造了其在英国的商店以及其 Tesco 美国店 Freshandeasy。在英国，Sainsbury's已经在其全部英国商店的15000多个冷藏展示柜中安装使用了 LED 照明系统。

另外，户外和基础设施市场也正从传统照明设备 LPS、HPS 和水银蒸汽，向 LED 型照明解决方案的转移。LED 拥有诸多的优势，例如：亮度可调节性、瞬时导通（没有达到最大亮度输出的预热时间）以及低维护。在世界各地都在进行着许多创新试点，对停车场照明、路灯和交通信号灯进行升级。在美国政府经济刺激资金的帮助下，一些城市已经在 2009 年安装了 LED 路灯，还有其他几十个城市也在计划之中。至少有 30 个城市已经提出超过 1.04 亿美元的联邦经济刺激资金拨付申请，以帮助它们实施上述照明升级。2009 年，欧盟委员会便通过了一项规定，旨在有效地逐步淘汰传统的办公、工业和街道照明灯具，这在 2012 年将会产生巨大的影响，其具体内容如下：

• 2010：逐步淘汰晕磷酸盐荧光灯管
• 2012：逐步淘汰T12 荧光 (FL) 灯管
• 2012：逐步淘汰高压钠灯 (HPS) 标准质量灯(仅E27/ E40/ PGZ12受影响)
• 2012：逐步淘汰低效率的金属卤化物 (MH) 灯(仅E27/E40/PGZ12受影响)。

欧洲的目标是到 2020 年能源消耗减少 20%，欧盟委员会2011 年 2 月宣布了一项计划，旨在筹集 1 千万欧元实施两到三个主要的大型项目，示范 LED 照明在光线质量、低能耗、低总运行成本以及用户接受度方面的诸多好处。

在推动采用如 LED 等更高效照明设备过程中，各国政府都在发挥其积极的作用，与此同时，如果我们真的想要加快 LED 照明在普通照明市场的推广应用，我们需要实现三个重要的技术突破。

首先，需要降低驱动器的成本，才能实现在普通照明市场 LED 灯泡和灯具的大众消费。许多 LED 芯片和电源 IC 供应商都正在研究如何通过新技术或者改良技术，一点一点地降低其 LED 芯片或者驱动器 IC 的成本，目的是以更低的价格提供更高的功效（更高的流明/瓦）。

其次，需要开发出能够同目前安装的电源基础设施无缝连接的 LED 驱动器。我们在使用“可调光”LED 灯泡时已经碰到过这种问题，LED 灯泡需要正确地同断相调光器一起工作，例如：前沿（基于 TRIAC）及后沿调光器（基于晶体管）、数字调光器和运动传感器。MR16 型 LED 灯泡需要与目前安装使用的磁性电子变压器兼容（调光），同时还要与功耗低于传统卤素 MR16 灯泡的 LED 灯泡兼容。在保持灯泡本身高效率的同时，还要满足电子变压器 (eTransformer) 最低功耗要求，存在相当大的挑战。

最后，相比同类的白炽灯和 CLF 产品，LED 拥有非常高的灵活性。但是，需要发展 LED 照明智能控制技术，以便真正地将这种技术的价值最大化。它的范围涵盖家用或办公用 LED 灯泡的智能调光，其根据进入房间光线的多少来调节亮度，或者根据时段（黎明、粉尘、夜晚）来改变路灯的亮度。另外，LED 还有一个优势即瞬时开启的能力，因此，相比目前使用的体育场馆照明等设备，其没有“加热”时间要求。

TI 致力于为这一重要成长市场提供服务。例如，TI 有一个业务部门，专门负责普通照明市场的 LED 照明业务。TI 及其竞争对手共同面临的主要挑战是，这一市场仍处于起步阶段，因此充满了躁动和混乱，且不断地变化着。这个市场现在存在的一个主要问题是，世界各个地区的要求都或多或少地不同，例如：输入电压、功率因数、电磁干扰 (EMI)、额定标准、成本等等。这就意味着，作为电源控制器和转换器IC的制造厂商，我们很难达到理论规模经济效益，因为这个工业根本不可能实际开发出真正的通用 LED 灯泡（至少在短期内不可能）。但是，随着一些传统的竞争对手以及许多新进入这个行业的参与者，都一起加入到 LED 照明产业中来，竞争变得非常激烈，而这种状况也会加速针对这一市场的新型解决方案产品的出现。

这种激烈竞争带来市场的好处是创新的出现和成本的降低，而这正是推动这一新兴市场发展的两个关键因素。在这个市场统一以前，竞争的胜出者将会是那些找到并投资正确细分市场的企业，并且最终将会只有几家大型企业主导这个市场。TI 专注于那些为 LED 照明量身定做的产品开发工作，这些产品同时还拥有高度的灵活性，可以快速地适应各种 LED 照明细分市场要求的变化。这个市场仍然处于早期尝试应用阶段，在未来两到三年时间内其将会出现爆炸式的增长。TI 目前正在开发的产品以及正在实施的产能投入，将会让TI成为这个令人兴奋不已且不断增长的市场的领跑者。它可以确保 TI 的广大客户在 LED 照明市场竞争中取得成功。