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據(jù)國際能源署(IEA)估計，全球消耗的電能中有19%是用于照明。因此，近年來，世界各國紛紛致力于以更高能效的方案來替代低能效的白熾燈光源。而隨著發(fā)光二極管(LED)在流明輸出及光效方面持續(xù)快速進步，同時，平均每流明光輸出的成本也在下降，再結(jié)合LED在高指向性、長壽命和低維護成本等方面的優(yōu)勢，LED照明(也稱固態(tài)照明，或SSL)成為一種極為引人注目的替代解決方案。
針對固態(tài)照明的能效規(guī)范要求 為了促進節(jié)能，世界各地的政府機構(gòu)或規(guī)范組織制定了不同LED照明規(guī)范，主要體現(xiàn)在對功率因數(shù)(PF)的要求方面。如歐盟的國際電工聯(lián)盟(IEC)規(guī)定了功率大于25W照明應(yīng)用的總諧波失真性能，某些地區(qū)的其它國際標(biāo)準(zhǔn)也適用這規(guī)定。
另外，美國能源部制定及發(fā)布了針對固態(tài)照明燈具的“能源之星”標(biāo)準(zhǔn)。這項自愿性標(biāo)準(zhǔn)包含針對常見住宅和商業(yè)照明燈具(如嵌燈、櫥柜燈和臺燈)的系列要求，涵蓋最低流明輸出、總體光效、可靠性目標(biāo)、光色溫及一系列其它關(guān)鍵系統(tǒng)級要求。值得注意的`是，這個標(biāo)準(zhǔn)中并不直接包含電源能效要求，但包含功率因數(shù)要求，即不論是何種功率等級，住宅應(yīng)用要求的PF大于0.7，商業(yè)應(yīng)用要求的PF大于0.9，而集成LED燈光的要求是PF大于0.7。 當(dāng)然，并非所有國家都絕對強制要求在照明應(yīng)用中改善功率因數(shù)，但某些應(yīng)用可能有這方面的要求。
例如，公用事業(yè)機構(gòu)可能大力推動擁有高功率因數(shù)的產(chǎn)品在公用設(shè)施中的商業(yè)應(yīng)用。此外，公用事業(yè)機構(gòu)擁有/維護街燈時，他們可以根據(jù)自己的意愿，來決定是否要求產(chǎn)品擁有高功率因數(shù)(通常大于0.95+)。 13 W LED嵌燈設(shè)計示例 1)參照代用標(biāo)準(zhǔn)確立最大負載設(shè)計目標(biāo) 以“能源之星”的固態(tài)照明燈具標(biāo)準(zhǔn)為例，這標(biāo)準(zhǔn)包含決定燈具光效的總體性要求；實際上，這標(biāo)準(zhǔn)是一個系統(tǒng)級標(biāo)準(zhǔn)，涉及所選LED、現(xiàn)場工作溫度、光學(xué)組件、驅(qū)動器電源轉(zhuǎn)換能效等。
燈具開發(fā)人員因而可以在LED的選擇、光學(xué)組件的使用、熱管理方案、驅(qū)動器拓撲結(jié)構(gòu)及設(shè)計方面折衷取舍，從而符合整體要求。下表列舉了“能源之星”1.1版住宅及商業(yè)應(yīng)用固態(tài)照明規(guī)范1.1版對嵌燈的關(guān)鍵系統(tǒng)要求。
表1：“能源之星”1.1版住宅及商業(yè)固態(tài)照明規(guī)范之嵌燈關(guān)鍵要求。 最常見的嵌燈是較大孔徑類嵌燈。對于住宅及商業(yè)應(yīng)用而言，除了功率因數(shù)方面的差別，設(shè)計人員能夠靈活地使用中性及暖白光LED。從表1中的最低要求可以看出，要獲得575流明的最低輸出，最大輸入功率閾值約為16.4W。 由于沒有直接適用的LED驅(qū)動器能效標(biāo)準(zhǔn)，可考慮將“能源之星”2.0版外部電源(EPS)標(biāo)準(zhǔn)作為代用標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)EPS2.0標(biāo)準(zhǔn)，額定功率在1到49 W之間的標(biāo)準(zhǔn)電源的最低能效要求為0.0626×ln(Pno)+0.622。
因此，符合這標(biāo)準(zhǔn)的12 W額定功率電源的最低能效為77.7%，15W電源則為79.1%。由于LED燈具標(biāo)準(zhǔn)基于輸入插座能效，有必要將驅(qū)動器能效目標(biāo)轉(zhuǎn)換為有效的LED負載。為了增加一些設(shè)計裕量，我們將最低目標(biāo)能效定為80%。這樣一來，LED負載就為16.4W×80%，即13.1 W。 這樣，我們就確定了最大負載設(shè)計目標(biāo)。LED光效受制于LED制造商以及驅(qū)動電流和工作溫度。
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