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* 所屬類別： (不超過20項)	電源產品分類： UPS電源穩壓電源 EPS電源變頻電源凈化電源特種電源發電機組開關電源(AC/DC) 逆變電源(DC/AC) 模塊電源(DC/DC) 電源應用分類：通信電源電力電源車載電源軍工電源航空航天電源工控電源 PC電源 LED電源電鍍電源焊接電源加熱電源醫療電源家電電源便攜式電源充電機(器) 勵磁電源電源配套分類：功率器件防雷浪涌測試儀器電磁兼容電源IC 電池/蓄電池電池檢測變壓器傳感器軸流風機電子元件連接器及端子散熱器電解電容 PCB/輔助材料新能源分類：太陽能(光伏發電) 風能發電潮汐發電水利發電燃料電池其他類：其他
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* 內容：	<P>    住宅與商業照明要消耗美國今天電力的20%。雖然CFL是提高效率和降低功耗的最佳選擇，但HB LED技術也在取得進步。不過兩種技術各有缺陷，而且都有賴于電子電路、制造和熱量管理的改進。</P> <P><STRONG>　要點</STRONG></P> <P>　CFL燈泡早期有提前失效的記錄，必須將它們與應用小心配合。<BR>　有些用戶擔心CFL燈泡使用的水銀，它對環境有影響，并且燈泡的破碎有可能產生危害。<BR>　CFL制造商已減少了燈泡中的水銀用量，他們開發了一種填充燈管的粒化方法，能夠更精確地控制水銀的添加量。他們還開發了能防止水銀黏附的磷光涂層。<BR>　SSL中的HB LED要對抗熱量管理的挑戰，并且價格過高。<BR>　白熾燈泡長期內仍會使用。<BR>　DORS在數秒內用快速開/關動作調光，實現100%亮度至66%和33%亮度的調節，最多能調到5%。該技術是控制智能從建筑結構向照明燈泡遷移的例證。</P> <P>　消費者和企業都渴望能削減能源成本與降低能源的使用，因而在探索更高效的照明方案。到2012年，美國將開始執行由2007年EISA（能源獨立與安全法案）規定的第一階段能效標準，并開始分階段結束白熾燈的使用（參考文獻1）。短期內，CFL（微型熒光）燈泡將成為白熾燈最普遍的替代品，而鹵素燈泡是未來的第二選擇。制造商也開始部署采用HB LED（高亮度發光二極管）的SSL（固態照明），面向可以用SSL的高價換取效率和耐用性的應用。</P> <P>　不過，CFL和SSL都有缺點。CFL以前就有過早失效的歷史，并且必須小心地與應用相配合，包括開燈時間和燈泡方向。另外，有些用戶擔心燈泡中使用的水銀，它對環境有影響，擔心燈泡的破損會帶來危害。另一方面，SSL中的HB LED則要應對熱量管理的挑戰，以及總體上高昂的價格。所幸，這兩種照明光源都可以通過新電路、芯片和散熱器件以及制造的進步而獲得好處。</P> <P>　關注成本的消費者最近轉向CFL以縮減自己的能源賬單。CFL現在占用戶所購家用照明燈泡的20%，這個數字會繼續增長，因為EISA設定了最低照明能效標準。關于EISA的一個普遍誤解是它會在2012年后禁止白熾燈的銷售。能源之星照明計劃經理Alex Baker解釋說：“（EISA）并未明確地禁止白熾燈……它設定了性能門檻。如果你能做出滿足這些性能門檻的白熾燈，那么就可以繼續銷售它們。”</P> <P>　Baker給出了更高能效光源的分階段時間表：2012年，EISA要求100W白熾燈的每瓦流明數增加約25%。2013年這個要求將適用于75W燈泡，而到2014年適用于60W燈泡。</P> <P>　這些限制只適用于中號螺口的傳統愛迪生式燈泡。EISA并不限制很多其它燈泡的銷售，如采用燭臺型燈座的白熾燈、用于浴室盥洗臺的球形燈泡、一般照明燈泡或改變光譜的燈泡，如GE公司的Reveal系列。Baker說：“白熾燈的大規模退出仍要很多年”</P> <P>　美國于2007年通過EISA以后，GE曾發誓要開發一種符合標準的HEI（高能效白熾燈）燈泡。然后，在2008年11月，該公司宣布暫停了HEI燈泡的開發，把注意力集中在LED和OLED（有機LED）照明，因為這兩種技術有超越其它能效技術如熒光燈的潛能，并且還有壽命長和耐用等額外好處（參考文獻2）。</P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/2009/200906/20090611145344430.jpg" border=0></P> <P>    盡管專注于LED和OLED照明，GE公司仍看好CFL的未來，并由其推出的Energy Smart CFL系列產品所證明（圖1）。CFL具有一個壓倒性的優勢，即它們價格低且容易得到。不過，CFL也有自己的反對者，主要分為兩大類：一些人反對CFL的原因是它們含有少量水銀，還有一些人置疑它的性能。</P> <P>　水銀問題很復雜。CFL使用一種充有加壓水銀蒸氣的管子。CFL的內部鎮流器轉換交流電壓，產生一個通過水銀蒸氣的電弧，電弧導致UV（紫外）輻射，撞擊管子內壁的磷光涂層。磷光涂層將UV光轉換為可見的“白”光。早期CFL使用相對較多的水銀，每只燈泡水銀量經常超過10mg。向管中注入自然水銀的給料辦法相對粗糙：能源之星的Baker把它比作用一支醫用滴管加液體。這個過程很難控制，制造商寧可多加。另外過一段時間后，水銀蒸氣會與管內壁上的磷光粉粘結在一起，而只有蒸氣形式的水銀才能輻射UV光。</P> <P>　CFL制造商開發了一種向管中注水銀的顆粒方法，減少了管中需要的水銀量，并可以更精確地控制加入量。他們還開發了能防止水銀粘結的磷光涂層。據Baker說，有些CFL制造商已表示1.5 mg的水銀接近于理論最低值。能源之星現在的標準是CFL最大水銀量為5 mg。</P> <P>　歐洲照明制造商Megaman公司稱它的“無液態水銀”系列CFL能在100℃大氣壓下保持一種汞合金態。一般情況下，由于管中是加壓的，水銀在室溫下呈蒸氣態。Megamn公司稱汞合金不會污染水或垃圾填埋場。</P> <P>　現在對于多少含量水銀才算有毒并沒有正式定義。研究人員的大多數研究主要是針對甲基汞，甲基汞是水銀在水中的一種最終形態，最終會存在于魚體內。由于胎兒正在發育的神經系統對水銀特別敏感，因此美國FDA（食品與藥物管理局）與EPA（環境保護署）已發布了針對孕婦的警告，限制她們食用特定水域中某些種類的魚。不過，即使對這些限制也有爭論：鑒于吃魚有利于總體健康，因此FDA最近放松了對孕婦應食用多少魚的立場。反對者稱FDA是受到了來自農業方面的壓力。這些觀點的沖突突顯出一個事實，即現在對甲基汞、元素汞或汞蒸氣都不存在嚴格和持久的規定。如果你關心CFL破碎后的水銀危害，能源之星的網站提供了詳細的清理指導方法（參考文獻3）。</P> <P>使用CFL確實可以減少釋放到環境中的水銀量嗎？也許吧。煤是美國和其它多數國家發電的來源；燃煤發電會向大氣釋放汞。為一只白熾燈整個生命周期提供電能會釋放10mg汞，相比之下一只CFL的含汞量最大為4 mg。有些地區（如加州）采用水力發電和天然氣發電，因此加州轉換到CFL不會減少汞的排放。另一方面，當加州的電力需求超出其發電能力時，該州會通過北美電網從外面幾個州獲得能源，包括煤炭。CFL較高能效所帶來的節能效果依然保持：假設CFL的壽命為1萬小時，電力價格為每小時13美分，則CFL用戶在一支CFL的生命周期內可以節省15美元~60美元以上。節省15美元的前提是只有2千小時壽命。</P> <P>　雖然有這些優點，但該技術的反對者通常會抱怨這種燈泡達不到宣稱的長壽命，還有它發出的“冷色”熒光。CFL過早失效的主要原因是與應用配合不當。燈泡垂直向上的臺燈是維持CFL長壽命的的一種理想應用，臺燈基座內的電路處在上升熱氣流之外，燈泡不被封閉，這樣熱量就不會聚集，而且燈泡每次點亮會持續數分鐘。在某種不良應用環境中，燈泡會裝在天花板上的封閉燈罩內，用戶會頻繁開關燈。為解決有關CFL壽命短的問題，能源之星建立了一個燈泡查找指南，幫助用戶為自己的應用找到正確的燈泡（參考文獻4）。</P> <P>　標準CFL不適用于家用的調光開關控制燈，因為這些開關一般采用可控硅切相調光電路。可控硅調光開關很適用于阻性負載，如白熾燈，但對容性負載則性能不良，如CFL。將可控硅調光開關與普通CFL結合使用，會立即損壞燈泡，或大大縮短燈泡的使用壽命。多數主要CFL制造商現在都提供一種專門的可調光CFL燈泡。</P> <P>　國際整流器公司（IR）的DIM8鎮流器控制半橋驅動器減少了CFL調光控制電路的元器件數量，這些電路必須裝入空間有限的CFL燈底座。DIM8增加了一個微控制器，起價為1.09美元（1萬片批量），可以作為CFL內的調光控制器。它使用戶能用一個標準的電燈開關調整光線，而不需要增加接線或修改接線。這種DORS（隨機調光開關）方案是在很短時間內用快速開/關動作調光，可從100%亮度調到66%、33%，最終達5%。關燈3秒以上再打開就重置為全亮。DORS表明控制智能在從建筑結構向燈泡遷移。</P> <P>　CFL兼有省錢、符合政府規定以及高效等優點，吸引了住宅和辦公用光源的購買者轉向更高效的照明。不過，CFL不是唯一高效的光源。SSL采用的HB LED效率可以與CFL相同；它有豐富的色彩，有壽命及封裝潛力，已開始進入辦公室、影劇院、家庭和城市街道等照明應用領域。</P> <P>　標準中小功率LED用作指示燈：它們的發光量只足以吸引對系統狀態的注意，一般耗電在20mA~40mA。HB LED的耗電一般在350mA~1.5A。例如，Cree公司的Xlamp XP-E冷白色HB LED在350mA時提供114流明~122流明亮度。SSL HB LED的壽命超過25000小時，如以每天開3小時計算，大約是22年。對要求堅固或更換燈泡比較困難以及成本高的應用（如路燈），它們是很好的選擇。美國德州Austin、阿拉斯加州Juneau以及紐約州的Raleigh都已轉而采用LED路燈，以縮減能源賬單和維護成本。</P> <P>　SSL器件中的幾個部分—— HB LED，AC/DC和DC/DC電源轉換電路，它會降低效率10%~15%，以及冷卻部件——它們都會降低光效，用每瓦流明表示。在空間不緊張的應用（如路燈）中，可以將一個HB LED芯片置于一個大鋁塊上，用于芯片的被動式散熱。不過，家庭和辦公室照明都有空間限制，因此SSL的散熱是一個重要問題。</P> <P>　LED中電子與空穴的結合有兩種結果：輻射復合和無輻射復合。輻射復合產生一個光子，其能量是空穴電子對的帶隙。無輻射復合不發光，而只是振蕩LED晶格產生熱量。</P> <P>　雖然LED制造商不斷調整自己的生產工藝，盡可能減少雜質以及所產生的無輻射復合，但雜質總是LED的一個主要發熱源，尤其是當HB LED芯片尺寸增加時；較大芯片上缺陷的概率也加大。與白熾燈不同，LED不能以紅外能量輻射熱量。IR公司（紅外）LED是一個例外，它的效率相對較高。還有一個問題，普通白熾燈泡插座的作用是絕緣體，而不是散熱器。</P> <P>另外，當LED溫度升高時，它的每安培流明數與總能效會下降。長期運行在高溫下的HB LED效率會降低，至少會出現少許顏色漂移，以及預期壽命的整體下滑。采用小型機電風扇是一個主動消除HB LED熱量的方式，但它們需要額外的能量，降低了照明效率，帶來了噪聲，并且機械運動部件容易損壞，從而降低了可靠性。HB LED的理想冷卻產品必須具有小巧、高效、安靜和高可靠性的特點。</P> <P>　　一種方法是Nuventix公司用于其SynJet無風扇冷卻器的合成射流（synthetic-jet）設計。SynJet需要的電流遠小于一只電機，采用5V電源工作。冷卻器使用一個電磁耦合的隔膜，通過極小的噴嘴脈動出高速空氣射流。一旦氣體離開噴嘴，就會裹挾周圍的空氣與它一起拉動空氣，這很像龍卷風拉動周圍的空氣。</P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/2009/200906/20090611145241719.jpg" border=0></P> <P>　Nuventix公司提供用于HB LED裝置的標準SynJet產品，一種是MR-16結構，另一種類似于PAR-38式燈座。MR-16和PAR式結構的散熱量分別可達約20W和50W。據Avnet公司電子營銷公司SSL與LED業務部Lightspeed總監Cary Eskow稱，發光效率為80流明/瓦的獨立式HB LED可以提供數千流明亮度。SynJet小批量起價約為15美元（圖2）。</P> <P>　被動散熱器也在尋求創新。Cool Innovations公司的展開式鰭片散熱器性能超過等效的直立式鰭片散熱器（參考文獻5）。一個1.5英寸高、1 英寸2的直立式鋁制鰭片散熱器的熱阻為16.14°C/W，而展開式同等散熱器的熱阻為12.65°/W，改善了22%。一個2英寸高、5平方英寸的直立式散熱器的熱阻為0.74°C/W，相比之下，展開式為0.64°C/W，降低了14%（圖3）。</P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/2009/200906/20090611145259119.jpg" border=0></P> <P>　對SSL來說，要替代年久的白熾燈，并最終替代CFL，是一個難以應對的挑戰。因為這一任務太過艱巨，美國能源署在去年5月為SSL開發建立了L Prize大獎，稱SSL“必須提供與被替換白熾燈相近的性能，包括色彩表現、光輸出、光分布，以及燈的形狀、大小、外形尺寸、外觀，以及工作環境。它們必須可靠，能通過普通市場渠道獲得，并且具備有競爭力的價格。”業界觀察人士現在預計該獎價值1千萬美元。</P> <P><STRONG>    參考文獻</STRONG></P> <P><FONT style="FONT-FAMILY: 楷體_GB2312" color=#666699>    1. Sissine, Fred, “Energy Independence and Security Act of 2007: A Summary of Major Provisions,” Congressional Research Service, Dec 21, 2007. <BR style="FONT-FAMILY: ">    2. Hamilton, Tyler, “GE suspends development of 'high-efficiency incandescent,’” Clean Break, Nov 26, 2008. <BR style="FONT-FAMILY: ">    3. Energy Star Frequently Asked Questions. <BR style="FONT-FAMILY: ">    4. “Choose a Light Guide,” Energy Star. <BR style="FONT-FAMILY: ">    5. Conner, Margery, “Flared-pin heat sinks use natural convection to cool 'green’ applications,” EDN, Jan 22, 2009, pg 22.</FONT> ■</P>