1、機遇和挑戰(zhàn)
LED照明具有很多突出的優(yōu)點：節(jié)能——直流驅(qū)動，電光功率轉(zhuǎn)換接近100％，相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能80％以上；壽命長——使用壽命可達(dá)6萬～10萬小時，比傳統(tǒng)光源壽命長10倍以上；色彩變化多——利用紅、綠、藍(lán)三基色原理，在計算機技術(shù)控制下使三種顏色具有256級灰度并任意混合，可產(chǎn)生256×256×256—16777216種顏色；環(huán)保——既沒有熱量，也沒有輻射，眩光小，可回收，不含汞元素，冷光源，可以安全觸摸；高科技——低壓微電子產(chǎn)品，融合計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、圖像處理技術(shù)、嵌入式控制技術(shù)等，是半導(dǎo)體光電器件的數(shù)字信息化產(chǎn)品，具有在線編程、無限升級、靈活多變的特點。LED照明的價格相對高于傳統(tǒng)光源，這成為LED進(jìn)入市場的障礙之一。另外，產(chǎn)能過剩也導(dǎo)致LED市場的競爭激烈。推動LED照明市場發(fā)展的關(guān)鍵推動力是高亮度LED和智能LED控制器的出現(xiàn)。采用高亮度LED的產(chǎn)品設(shè)計師面臨許多設(shè)計挑戰(zhàn)，包括散熱管理、驅(qū)動方案、拓?fù)浼軜?gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施。
2、市場趨勢
就當(dāng)前行業(yè)發(fā)展的水準(zhǔn)來看，LED照明還沒有足夠的能力打破傳統(tǒng)照明觀念，依然停留在取代型路線上；而在取代型路線里面，LED照明還必須依賴政府政策指引。也就是說，雖然LED照明某些領(lǐng)取發(fā)展到足夠成熟的程度，但是相對于整個市場而言，其還處在一個起步階段的雛形層面上。
2．1汽車
隨著LED照明技術(shù)的不斷進(jìn)步，LED逐漸被應(yīng)用于汽車照明領(lǐng)域。針對汽車應(yīng)用的LED研發(fā)廠商積極性很高，而LED也確實以它的獨特性吸引著車用市場。I．ED光源在汽車中應(yīng)用具有很多優(yōu)勢：能耗低，壽命長，形式多樣，識別度高，抗沖擊性好，便于布置和造型設(shè)計，響應(yīng)速度快，亮度高，光線亮度衰減遠(yuǎn)低于鹵素?zé)?，低壓直流電即可?qū)動LED，負(fù)載小，干擾弱，對使用環(huán)境要求低。這些因素對節(jié)能和行車安全顯然大有裨益。LED車燈在向著平民化的車型蔓延。對于要求更高的車前燈，也會隨著LED亮度的提高、價格的逐漸下降而獲得普遍應(yīng)用。智能化應(yīng)用也是LED一個潛在的優(yōu)勢。未來的LED照明不是帶來更高的光效，而是更好的光線。在汽車中，智能化照明是未來一個流行趨勢，比如按需調(diào)節(jié)燈光的明暗程度、車內(nèi)燈光隨外界光線而自動調(diào)整等等。利用LED照明的汽車不僅僅是在歐洲等市場成長。在中國，新能源汽車已經(jīng)進(jìn)入中國十二五計劃，屬于國家低碳、節(jié)能、環(huán)保產(chǎn)業(yè)的一部分，符合國家產(chǎn)業(yè)支持政策，屬于LED產(chǎn)業(yè)延伸的領(lǐng)域之一。
2．2物聯(lián)網(wǎng)與智能照明
除了高光效外，光的質(zhì)量、尺寸的輕薄以及智能控制系統(tǒng)等將會是未來LED照明發(fā)展的重點。如果有一個增長非常顯著的LED領(lǐng)域，那一定是智能照明市場。智能照明是指利用計算機、無線數(shù)據(jù)傳輸、擴(kuò)頻電力載波通信技術(shù)、計算機智能化信息處理及節(jié)能型電器控制等技術(shù)組成的分布式無線遙測、遙控、遙訊控制系統(tǒng)，來實現(xiàn)對照明設(shè)備的智能化控制，具有燈光亮度的強弱調(diào)節(jié)、燈光軟啟動、定時控制、場景設(shè)置等功能，達(dá)到安全、節(jié)能、舒適、高效的特點。它要求進(jìn)行高級控制，包括可編程性能、頻譜控制和環(huán)境集成等。目前，這大概是LED照明市場20億美元總額的13％，但有望在2014年翻倍。
智能LED照明控制要求對燈光亮度進(jìn)行精確控制?？删幊讨悄芸刂苾?nèi)核普遍用于架構(gòu)系統(tǒng)，接收來自燈源和運動傳感器以及面板的輸入。這種系統(tǒng)一般可以由用戶進(jìn)行編程，在一天中規(guī)劃不同的時間及區(qū)域，提供不同的照明等級，并可能按照一周不同的日期進(jìn)行變化。
這種控制的關(guān)鍵在于利用最佳光輸出范圍和穩(wěn)定性的機制調(diào)節(jié)LED的明暗度，同時在調(diào)光范圍上使得每瓦流明實現(xiàn)最優(yōu)化，并提供高功率因數(shù)和低交流線路諧波。要實現(xiàn)真正的“智能”，照明燈必須能感應(yīng)周邊環(huán)境并對環(huán)境變化作出局部的反應(yīng)。驅(qū)動器本身并不“智能”，照明燈具目前也不能實現(xiàn)局部感應(yīng)，所以，它們都不能算實現(xiàn)了“智能”。整個行業(yè)都僅僅把LED燈當(dāng)作產(chǎn)生光子的替代品，但現(xiàn)實是LED控制裝置越來越多，它們都為LED照明帶來全新的方法。未來的發(fā)展趨勢是，在生產(chǎn)備用燈具時將傳感器和智能的決策方案包含進(jìn)去，通過調(diào)整操作方式來滿足用戶的需求，而照明開關(guān)將不復(fù)存在。
在物聯(lián)網(wǎng)世界里，聯(lián)網(wǎng)照明等系統(tǒng)將形成樓宇管理系統(tǒng)的通信中樞，包括照明、安防、火災(zāi)探測、溫度控制和人員檢測。這些功能可以連接到使用個人電腦和便攜設(shè)備的互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)基于云控制、數(shù)據(jù)采集以及處理和存儲。到2020年，家庭和樓宇相關(guān)設(shè)備的市場價值可能達(dá)到6650億美元，在更加廣泛的互連設(shè)備市場中占據(jù)29％的份額。高級控制功能可提供低成本和個性化的便利照明體驗。通過i0S或Android系統(tǒng)，系統(tǒng)可提供家庭局域網(wǎng)與遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用之間的低成本連接，以及安裝在樓宇內(nèi)的智能照明設(shè)備的近距離實時控制能力。
未來照明行業(yè)將會朝著“智能化”的趨勢發(fā)展，LED照明最終的表現(xiàn)形式會朝著智能化、模組化、專業(yè)化發(fā)展，這更有利于產(chǎn)品的生產(chǎn)和維護(hù)。智能技術(shù)與照明的結(jié)合使照明更進(jìn)一步地滿足不同個體、不同層次群體的需求。這也應(yīng)該是智能照明的發(fā)展方向。
3、技術(shù)趨勢
3．1高壓LED
高壓LED是一種全新的LED品種，具有很多優(yōu)點。VF值為3．2V左右的光源早已應(yīng)用到不計其數(shù)的燈具里面，多只LED串聯(lián)的做法也是第一種高壓LED的應(yīng)用。第二種，就是LED上游芯片廠家通過特殊工藝制程，將多顆VF值在3．2V左右的LED芯片以串聯(lián)方式做在一片基片上，引出“+”“一”兩個PAD，又叫做高壓LED芯片。封裝廠家拿芯片后，制做成高壓LED光源。
高壓LED有高光效、電源要求低、線性電源結(jié)合省成本、減緩光衰等優(yōu)點，同時也存在成本、功率耗散和散熱器等問題?？傊?，高壓LED不失為一種具有特點的LED，向人們提供了一種選擇，對于不同場合可選擇最適合的技術(shù)。
3．2中功率LED
隨著LED照明市場起飛，加上背光用LED規(guī)格的改變，中功率市場一躍而成2013年LED產(chǎn)業(yè)主流規(guī)格，產(chǎn)值首度超越高功率市場。其中，采用EMC支架材料LED驅(qū)動電流可以達(dá)1～2W，可同時供應(yīng)中功率與中高功率市場，LED封裝廠積極擴(kuò)增EMC產(chǎn)能，而PCT支架材料改良后，LED封裝廠也積極以PCT產(chǎn)品切入中功率市場。
此外，flip—chip產(chǎn)品也在2014年進(jìn)軍中功率市場。EMC產(chǎn)品隨著中功率市場興起而成為2013年的閃亮之星，其中日亞化EMC產(chǎn)品757系列2013年在市場熱賣打響EMC名號，EMC產(chǎn)品具有同時供應(yīng)直下式背光與照明市場的高共用性特性，加上跌幅加速，LED封裝廠皆積極投入EMC產(chǎn)品開發(fā)與產(chǎn)能擴(kuò)充。
而PCT支架材料經(jīng)過廠商改良后，驅(qū)動功率由過去的0．7W拉升至1～1．2W，除了一舉拉開與PPA支架的距離，也切進(jìn)原先EMC產(chǎn)品中0．7～1．2W的市場。高性價比的PCT產(chǎn)品也是部分LED封裝廠2014年中功率重要產(chǎn)品線。
中功率市場2013年產(chǎn)值首度超越高功率，原先專注于高功率市場的飛利浦也在2013年積極切人中功率市場。除了已經(jīng)推出的中功率產(chǎn)品以外，飛利浦也計劃在2014年將具有體積更小、單位面積發(fā)光效率更佳，以及有五面發(fā)光、發(fā)光角度大的flip—chip產(chǎn)品導(dǎo)人中功率市場，顯見其對中功率市場的看中程度。
3．3太陽能LED照明
太陽能LED照明集成了太陽能與LED的優(yōu)點。系統(tǒng)由太陽能電池組件部分(包括支架)、LED燈頭、控制箱(內(nèi)有控制器及蓄電池)和燈桿幾部分構(gòu)成。太陽能電池板光效率較高，對系統(tǒng)的抗風(fēng)設(shè)計非常有利；燈頭部分以1W白光LED和1W黃光LED集成于印刷電路板上排列為一定間距的點陣作為平面發(fā)光源。
系統(tǒng)工作原理簡單，利用光生伏特效應(yīng)原理制成的太陽能電池白天太陽能電池板接收太陽輻射能并轉(zhuǎn)化為電能輸出，經(jīng)過充放電控制器儲存在蓄電池中，夜晚照度逐漸降低，充放電控制器偵測到這電壓值，蓄電池對燈頭放電。蓄電池放電8．5小時后，充放電控制器動作，蓄電池放電結(jié)束。充放電控制器的主要作用是保護(hù)蓄電池。
太陽能LED照明的初投資問題仍然是一個主要問題。但是，太陽能電池光效在逐漸提高，而價格會逐漸降低，同樣地市場上LED光效在快速地提高，而價格卻在降低。與太陽能的可再生、清潔無污染以及LED的環(huán)保節(jié)能相比，常規(guī)化石能源日趨緊張，并且對環(huán)境會造成污染。所以，太陽能LED照明作為一種方興未艾的戶外照明，展現(xiàn)給我們的將是無窮的生命力和廣闊的前景。
結(jié)語
LED照明行進(jìn)的道路雖然崎嶇難走，但前景一片光明。LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展不僅對照明和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)具有戰(zhàn)略帶動作用，而且還會引發(fā)家電、汽車、手機等一系列終端消費品的技術(shù)變革。LED最大的優(yōu)勢在于其可控性，LED照明節(jié)能概念的充分體現(xiàn)、數(shù)字化實現(xiàn)以及照明之外的增值均離不開智能控制系統(tǒng)的支撐。同時，智能控制系統(tǒng)可以使LED徹底擺脫傳統(tǒng)照明定義的束縛，推進(jìn)綠色照明變革。由于嵌入式系統(tǒng)無處不在的特點，雖然8位單片機被ARM系列大面積替代，卻迅速進(jìn)入到智能芯片(如無線收發(fā)芯片、智能卡、智能傳感器等)領(lǐng)域。因此，未來LED照明領(lǐng)域中，嵌入式系統(tǒng)必將大有作為，讓我們拭目以待！
