LED照明可降低能耗、延長設備壽命，並大大減少維護要求

發光二極體（LED）技術由於其與傳統的白熾燈相比相對較高的功效（更高的每瓦流明）、二次光學（更好的透鏡/反光杯）、以及更大的熱耗散而迅速地革新著電氣照明行業。LED 照明技術快速發展，相關的成本也大幅下降，使得 LED 成為越來越多的應用可行的照明解決方案。今天的 LED 燈比傳統的白熾燈具有更高的能源使用效率；由於以熱的形式而浪費的能量很少，因此它們的效率比白熾燈高 6 到 7 倍，通常能夠將能耗降低 80% 以上。更高的可靠性和更長的使用壽命是 LED 燈具所具有的其他重要優勢。然而，為了滿足更高的可靠性和更長使用壽命的期望，這些燈具必須加以適當地保護以避免受到電氣危害。如果針對過電壓和其他干擾對其進行適當保護，LED 燈的使用壽命可達到傳統燈泡的 25 倍。

LED 由於其獨特的特性而被廣泛用於各種應用，這些特性包括體積小巧、易於維護、耐破損、以及在單一方向聚焦燈光的能力。LED 燈具被廣泛應用於道路照明、車庫照明、洗牆燈、交通照明、泛光照明、數字標牌、隧道照明和街道照明等。

LED 照明設備所能實現的節能大約有三分之一是 LED 燈具使用壽命更長的結果。降低維護成本對於確保 LED 設備的長期成本效益來說至關重要。

沒有得到適當保護的戶外燈具在任何時候都有可能出現故障，甚至是通過降低電費來回本之前。鑒於政府機構和物業所有人在將傳統照明設備更換為 LED 燈具時要支付高達 2至4 倍的價格，他們需要收回投資，但是如果 LED 照明燈具在規定的使用壽命期間被電源線電壓瞬變損壞，這就無從談起了。LED 照明一旦損壞，必須由承包商或路燈所有者維修。維護 LED 戶外照明比初始安裝要更加昂貴，所以，產品使用的持續時間越長，通過節省電能來收回初始投資的機會就越大。

為了保護戶外 LED 照明在大約五到七年的投資回收期內不出現故障，它們必須具有高耐用性和可靠性。交流電力線的瞬變浪涌事件，可能會損壞照明設備，是戶外 LED 照明設備的重大威脅。無論是傳統照明還是其他照明，沒有任何照明設備是不存在問題的。其中一些問題的原因，例如天氣或線路電壓尖峰和波動，很大程度上超出了安裝所有者或產品製造商力所能及的範圍。

美國能源部（DOE）的GATEWAY 計劃從其開展的照明評估項目中獲得了一系列重要的觀察和結果。該計劃為高性能固態照明（SSL）產品的評估和演示提供支持，以獲得這種先進照明技術現場應用的經驗數據和經驗。DOE 的 GATEWAY 計劃重點是為照明用戶和專業人員提供使用決策的獨立的第三方數據來源；這些數據應與試驗中的特定場所和應用相關的其他信息結合考慮。每份 GATEWAY 評估都將 SSL 產品與在該場所使用的現有技術進行比較。根據可用的信息和環境，SSL 產品也可以與其他照明技術進行比較。雖然 GATEWAY 計劃中使用的產品可能經過了性能上的預篩選，但 DOE 並不為任何商業產品提供擔保，或以任何方式保證用戶使用這些產品會得到相同的效果。

明尼阿波利斯市的I-35W大橋仍然是美國連續運行中的最古老的戶外 LED 設施之一。DOE 在 2008 年 9 月發布了一份關於在這座橋上安裝的 LED 照明系統的長期性能的報告。該報告是對 LED 照明文獻的一份受歡迎的補充，它將受益於長期現場性能方面的額外數據。

DOE 最近一項關於 LED 亮度隨時間衰減的研究中預期LED設備壽命期間會有 30% 的流明衰減。在 6 年的測試期間，20 個受測的LED驅動電源其中有 2 個出現故障。戶外 LED 照明容易受到各種環境過度應力的影響，包括大範圍溫度波動、污染和腐蝕、雨水和濕氣、陽光/紫外線輻射、風和振動以及電力波動。電源線中的瞬變電壓對燈具可靠性構成了重大威脅。即使沒有關於現場LED驅動電源故障的確鑿證據，DOE 的報告表明。至少有一些LED驅動電源故障是因浪涌保護不足所引起的。

隨著獲得越來越多的現場經驗，以及各種其他因素的原因和影響得到了更好地記錄，特定地點的規範過程必須加以相應地調整。燈具滿足當地條件的適合性就是其中一例。I-35W 大橋上的燈具是在規範者享有通過多年的戶外 LED 現場經驗而獲得的知識所帶來的好處之前安裝的。這意味著這些設備可能會遇到一些其他方面可預防的問題，如測量到燈具功率和光學輸出的減少，或者甚至是那兩個留下故障記錄的LED驅動電源。在不知道這些問題的原因的情況下，不可能斷言，例如，是否可以通過更高水平的浪涌保護來面對當地的電壓瞬變並避免這類的故障發生。隨著時間的推移，更多詳細的規範出籠, 不但符合特定地點的需求, 也減少甚至消除了那些產生不良影響照明表現的棘手問題。

結論

LED 燈具代表了 LED 照明技術的早期狀態，但是與傳統照明器材相比，它們繼續顯示出相對可靠的運行性能。至今大約 2 萬小時的累計運行，如果照明設計者選擇的是傳統的照明路線，那麼到現在大橋將至少需要一次徹底的燈具換新，以及出現額外的早期故障，因為這是任何普通燈泡技術的典型問題。DOE 從 2008 至 2015 年對明尼阿波利斯市 I-35W 大橋的 LED 路燈進行的為期六年的測試和研究證明，使用 LED 燈具始終具有較高的投資回報率。更高水平的浪涌保護可以進一步將LED驅動電源故障最大程度降低並增強可靠性。2015 年後生產的所有戶外 LED 照明燈具必須符合美國國家標準協會（ANSI）的標準，以獲得 LED 燈具的最大使用壽命。

關於作者

Henry Yu於 2011 年加入 Littelfuse 公司，目前是

業務部高級技術營銷工程師。他負責目標細分市場的業務開發，包括 LED 照明和雲計算。他擁有台灣大學的 BSME 和 MSME 學位。他曾於美國保險商實驗室擔任了五年的安全工程師。可通過[email protected]與他取得聯繫。

側邊欄：戶外 LED 照明浪涌保護模塊

Littelfuse 的 LSP 熱保護

模塊專為戶外和商業 LED 照明應用而設計。其內置的熱斷開功能可提供額外的保護，即使在 MOV 使用壽命終止或持續過壓條件的極端情況下，防止災難性故障和火災危險。LSP05 和 LSP10 模塊是可替換器件。串聯版具有特殊的指示功能，當熱斷開功能被激活時會將照明燈光關閉。