浅谈LED光源的能效问题

LED，简单地理解，就是半导体发光二极体，是目前世界上最先进的固态照明技术。LED灯并非灯丝加灯泡的老面孔，而是以半导体芯片为材料的固态光源。它利用电子移动来发光，直接把电能转换成光能。因此，LED的耗电量掉低，使用寿命较高。当一般的优质节能灯使用1年左右可收回成本时，大功率LED光源的维修成本低，一次性投入的回报更明显。

大多数节能灯虽然比白炽灯节能效果明显，但本质上还是一种萤光灯，通过低压汞蒸气放电照射稀土三基色萤光粉来发光，目前只能做成双端细长管。而且，不少节能灯所含的汞等对环境有害，灯管报废以后如果人们随意丢弃，容易出现节能不环保的情况。而像LED这样的半导体固态光源与萤光灯在工艺上有本质不同，半导体照明用的是冷光源，不需要充气，不需要玻璃外壳，不添加汞，从生产过程到使用过程直至报废可谓全程无污染。此外，LED照明还具有显色性好、无频闪、光线柔和等特性。

国外为实现节能的目标，发表了许多政策法规鼓励节能灯的生产和使用。据瞭解，最新的是美国国会通过的能源法有订出淘汰传统灯泡的时程，而目前欧盟市场上已不再出售白炽灯，欧盟国家不仅对研发低成本、长寿命节能灯的企业进行补偿，还对购置节能灯的困难家庭进行补偿。基于LED照明技术所发展出灯具的效能，可望在今后10年内提高1~2倍以上。

光源的性能，即能效，可以用它的功率与它所产生的亮度二者的比值来衡量，用流明/瓦（lm/W）来表示。一隻普通的Philips 60W磨砂白炽灯能够产生890流明的亮度，因此该光源的能效就是15.8lm/W。根据灯泡封装类型的不同，照明装置的实际性能可能会出现大幅度下降。例如，如果将一个标准白炽灯放在凹进式光源中，用一个反光镜反射光源，那麼由于反光镜的损耗我们最终只能得到50%的照明效率。整个照明装置的能效就变成了7.5lm/W。

我们经常能够看到某些LED制造商声称又进一步提高了LED照明光源的lm/W性能。比方说DOE制订的研究计画是将商用照明领域的SSL光源效率从当前的30lm/W提高到150lm/W以上。根据当前SSL凹进式照明装置的能源之星计画草案，我们可以计算出利用现有的元件构成的SLL照明装置的总体能效，对于孔径略大于4英寸、相关色温（CCT）为3000K的照明装置，它的最小亮度为500lm，最小光源效率为每瓦35流明。

冷白色LED的性能在过去两年内已经提高了一倍。如果暖白色LED的能效也有类似的性能提升，那麼不久的将来我们就能够看到具有80lm/W的暖白色LED。

隔离型驱动器的选择对于提高整个照明装置的能效也发挥了重要作用。目前这是一个价格和性能二者之间的权衡选择问题。线性驱动器的价格是最低的，但是其能效处于50%～60%的范围之间。开关式驱动器的能效是最高的，一般在80%～85%之间。要想实现更高的能效，就需要更复杂的电路，因此驱动器的成本也就更高。