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來源：富昌電子 作者：François Mirand，EMEA技術總監 在過去 20 年中，由于技術發展迅速，LED 照明行業一直是一個令人興奮的領域。這不僅為改進現有類型的燈具設計提供了機會，而且還為照明創造了全新的應用。在 20 年前，誰能想到像汽車指示燈一樣簡單的形狀和照明模式可能成為奧迪等高端品牌的品牌標志的重要組成部分？又有誰能想到，LED 路燈能讓世界各地城市的街道在夜晚流光溢彩？ 創新時刻都在發生。那么，隨著我們進入 21 世紀 20 年代中期，哪些 LED 技術有望實現快速增長？ 對衛生和消毒的新認識 Covid-19 疫情不應該被忘記。當然，對消毒和去污的日益重視有助于遏制冠狀病毒的傳播，同時也有助于降低流感、普通感冒和其他疾病的感染率。現在，定期消毒將有助于阻止不時出現的新型 Covid 病毒的傳播已經獲得公眾的共識。 新的光電產品在對抗感染傳播方面發揮著重要作用：人們對紫外線 (UV) 殺菌特性的興趣正在迅速增長。因此，LED 制造商正在開發能夠在光譜的 UVC 部分（100 nm 至 280 nm 波長范圍）提供高效且強大的光輸出的產品。 Nichia 和 Seoul Viosys 等老牌供應商正在與 Luminus Devices 等新來者競爭，致力于提高效率、降低每光子成本并擴大生產能力。至關重要的是，制造商現在正在生產輸出功率超過 100 mW 的 UVC LED 產品。例如，Luminus 發布了一款四芯片封裝器件 XFM-5050，可提供 480 mW 的最大光輸出。 同時，UVC LED 燈的成本已降至每毫瓦 20 美分以下，并且正在接近每毫瓦 10 美分，這被許多制造商視為臨界點。批量生產元器件的效率已從 1.5% 左右躍升至 3% 以上。專家預計效率將迅速提高到10％。 而且，LED光學器件制造商擁有認證的新材料，并發布了既高效又能抵抗 UVC 光降解的專用產品。UVC LED 光源的功率和效率的提高促使產品制造商探索空氣和水凈化的應用，因為迄今為止，UVC LED 主要用于表面消毒。UVC LED特別適合置于天花板高處對室內空氣進行消毒（稱為室內上層空氣消毒）：UVC LED 的超小發光表面可實現嚴格的光束控制。例如，例如，Seoul Viosys 的線形UVC照明模塊可以與LEDiL VIOLET RS光學器件搭配使用，以構成理想的現成照明引擎，如圖 1a 所示。 
圖 1a：LEDiL VIOLET-12X1-RS與線形UVC LED模塊（如Seoul Viosys XMD-FBC-LLCA）結合使用，可用于室內上層空氣消毒應用（圖片來源：LEDiL）
圖 1b：用于UVC LED 線形模塊的 LEDiL VIOLET-RS 光學器件（圖片來源：LEDiL） 按照 IES 的 12 mW/m3 的指導規范，這樣的 UVC 光引擎將覆蓋大約 10m3 空間，或在天花板高 2.5m 的房間內覆蓋 4m2 空間，消耗大約 10W 的電能。LED 單元本身比水銀管小得多。而且，水銀管需要一個大型反射器才能將其 360°照射聚集成窄光束。 UVC LED 裝置小巧輕便，可以添加到現有照明設備中，或集成到未來的設計中，為標準可見光照明功能增加室內空氣消毒的價值，或以獨立的空氣消毒模式運行。 2020 年首次在市政污水處理廠安裝 UVC LED 后，該應用也將加速發展。使用 UVC 輻照消除供水中的微生物污染已廣為人知。利用 LED 技術，制造商可以實現更緊湊的新型反應堆設計，使其適合現有工廠有限的可用空間，從而大大降低或消除了為消毒設備騰出空間的建筑工程成本。此外，如圖 2 所示，與傳統的 UVC 發射器相比，LED 技術的使用降低了維護成本和工作量。
圖2：在英國卡萊爾附近安裝的首批基于 UV LED 的水處理裝置（圖片來源：Typhon Treatment） LED路燈樣式的創新 盡管 UVC LED 領域的發展集中在發射體的基本性能上，但在路燈中使用的 LED 方面，制造商正在封裝、生產和可靠性方面實現創新。 直到最近，路燈設計還是基于單芯片大功率 LED 的使用。但是現在，路燈制造商正在克服對使用新 LED 平臺的反對聲音，例如：使用多芯片大功率 LED（如流行的 5050 封裝）和中等功率 LED（通常采用標準 3030 封裝）的平臺。 這樣的發展之所以成為可能，是因為 LED 制造商已經提高了這些新產品的可靠性。尤其是抗硫性也得到了改善，L90 壽命的預測值現在可以超過 100,000 小時。Lumileds 是取得進展的一個很好的例子：其 LUXEON 5050 方形 LED 是路燈的流行選擇。如圖 3 所示，其 XR-5050 SQR 模塊符合 Zhaga Book 15 的尺寸要求，并滿足最嚴格的招標要求。
圖3：Lumileds 的 XR-5050 SQR 模塊（圖片來源：Lumileds） 使用這些新型 LED 的優勢包括： · 卓越的光效，尤其是在為限制光污染而規定的較低 CCT 值下 · 更大的設計靈活性 · 更低的系統成本 創新也正在重塑市場上路燈陣列的控制和聯網方法。歐洲一直處于這一發展的最前沿，引領著路燈控制接口的標準化。Zhaga 和 DiiA 與 IES 聯手支持 D4i 標準；ANSI C136.41 插座混合結構將被添加至 Zhaga 的 Book 18 Ed. 3.0 認證。 這使路燈制造商能夠在 Zhaga-D4i 標準保護傘下開發面向未來的設計，隨時支持本地和遠程控制以及未來的 5G 部署。D4i 的推出也獲得了驅動器制造商的支持：例如，Inventronics 的 EUM 系列是首款符合 D4i 標準的 IP67 級驅動器。 豐富多樣的“自然”照明 在室內，流明每瓦的競爭吸引的注意力越來越少，LED 制造商現在致力于改善光線質量的創新的競爭。顯色指數是質量的重要參數：當今的主流 LED 通常提供 80 CRI 和 90 CRI 的選擇。在高端 LED 市場中，95 CRI 變得越來越普遍，現在有幾家 LED 制造商還指定了 R9 值：Nichia 已發布了提供最低 Ra 95 和 R9 80 值的 COB LED。 對于尋求滿足照明設計人員對光線質量最嚴格要求的制造商而言，均勻性是另一個挑戰。Lumileds 的 LUXEON 深度調光產品和 Nichi a的 757-MT 正在為實現深度直流調光或可調白光的燈具提供新的解決方案。 同時，制造商仍未找到最佳方法來激發公眾對“自然”或“人因”照明（HCL）概念的欣賞。同樣地，關于光譜對人類健康的影響的科學共識也很難達到。然而，用于 HCL 的 LED 光源的選擇越來越多。包括全光譜 LED 光源，例如首爾半導體的 SunLike 系列，Nichia 的 Optisolis™ LED 或 Bridgelux 的 Thrive™ 系列；以及色彩增強的產品，例如Nichia 的 Vitasolis™ 或 Luminus 的 Salud 系列。 實際中 HCL 的部署仍然很少，但由于弗勞恩霍夫建筑物理研究所于 2020 年開展的一項關于全光譜 LED 感知的研究為 HCL 相對于傳統 LED 照明的優勢提供了支持，預計可能在該領域引發新的興趣。 HCL 的一種表現方式是晝夜節律照明，其在白天調節色溫以匹配日光下的自然光譜變化，并在夜間模仿自然火光的光譜特征。Bridgelux 的 Vesta® Flex 驅動器和 Vesta Thrive LED 模塊提供了一種可簡化晝夜照明所需的可調白光系統的實現的方法。該交鑰匙解決方案包括全光譜可調白光 LED 光源、雙通道驅動器和控制接口，這些接口支持標準 0-10V、DALI 和認證的藍牙®網狀網絡系統，以及專有的控制協議。 認證的藍牙網狀網絡（也稱為 SIG 網狀網絡）已成為室內照明的無線控制協議的首選，并已被業界的重要制造商所采用。該標準具有互操作性：可以使用 Silvair 平臺之類的工具調試來自不同制造商的兼容器件，以形成功能完善的照明控制網絡。 2020 年 9 月發布的網狀網絡設備屬性 v2 規范開啟了除簡單照明控制之外的更多物聯網功能，從而可以實現詳細的診斷和維護事件報告。Silvair 等公司已經將這些新功能集成到其固件和調試應用中。Silvair 實施不需要網關的獨立調度是一項重要進展，將使設計和部署晝夜照明系統變得更加容易。 未來的技術趨勢 富昌電子 LED 照明事業部見證了對上述技術發展需求不斷增長的趨勢。但是，展望未來，已經在醞釀中的創新將激發更多的興趣。 在路燈照明方面，5G 移動網絡的部署將產生深遠的影響。5G 中的大規模機器類型通信（mMTC）功能將實現包括市政照明在內的新的中央監控功能。路燈有望成為智慧城市的物聯網中樞。路燈燈桿是 5G 微基站的理想載體，可在城市地區提供密集的網絡覆蓋。 隨著 Zhaga Book 2 0的發布，藍牙特別興趣小組與 DiiA 之間的合作無疑將推動 D4i 和藍牙網狀網絡在室內照明中的應用。 因此，隨著世界從 Covid 引發的低迷中恢復，LED 技術的創新速度使人們感到樂觀，而UV LED、路燈和 HCL 的發展前景將尤其強勁。 |
