基于高亮度LED在照明中的應(yīng)用
自從上世紀(jì)六十年代誕生第一個(gè)發(fā)光二極管以來(lái),在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi),由于輸出流明的局限性,LED只是應(yīng)用在信號(hào)指示用途。至九十年代,藍(lán)光LED由于較經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)方法而得以產(chǎn)品化。進(jìn)入二十一世紀(jì),大功率白光LED被研制成功并且迅速地產(chǎn)業(yè)化。此間,由于大型照明光源電氣公司的介入,例如PHILIPS和OSRAM,高亮度白光LED的光效取得了突破性的改進(jìn),并且迅速地開始進(jìn)入普通照明的應(yīng)用領(lǐng)域。目前,高亮度白光LED的光效在良好的散熱條件下,已經(jīng)超越了熒光燈的光效。隨著更多的技術(shù)與資本投入,高亮度LED的光效在不斷的提高,而其成本則開始快速的下降,最終其性能價(jià)格比必將為普通消費(fèi)者所接受。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/168663.htm傳統(tǒng)照明光源種類包括:白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈和高強(qiáng)度氣體放電燈。與此相比,采用高亮度LED的固態(tài)照明光源具有諸多的優(yōu)點(diǎn):低功耗,高光效,長(zhǎng)壽命,響應(yīng)快,易數(shù)字控制,環(huán)境友好。
LED與傳統(tǒng)光源的光效對(duì)比
據(jù)美國(guó)能源部(DOE)表示,美國(guó)22%的電能用于照明。DOE聲稱在今后20年中,LED照明將在美國(guó)得到快速普及,可以減少62%的照明電能需求。另外,它能消除2.58億噸的二氧化硅排放量,少建133座新的電廠。采用LED照明能使財(cái)政節(jié)減1150多億美元。
在中國(guó),國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟已經(jīng)成立。聯(lián)盟制定的技術(shù)規(guī)范,將通過(guò)研討、培訓(xùn)等方式在聯(lián)盟內(nèi)部推廣使用,并向政府采購(gòu)部門和標(biāo)準(zhǔn)管理部門推薦,納入到國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工作體系中,引導(dǎo)和推動(dòng)國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定與實(shí)施。聯(lián)盟在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)將成立“聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)”,邀請(qǐng)政府領(lǐng)導(dǎo)、行業(yè)專家、標(biāo)準(zhǔn)化專家、質(zhì)檢機(jī)構(gòu)、檢測(cè)設(shè)備專家等共同參與 。國(guó)家已經(jīng)出臺(tái)高效照明產(chǎn)品推廣財(cái)政補(bǔ)貼資金管理暫行辦法,這是我國(guó)政府加大力度推廣高效照明產(chǎn)品,促進(jìn)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的又一重要舉措,確保實(shí)現(xiàn)“十一五”期間通過(guò)財(cái)政補(bǔ)貼方式推廣高效照明產(chǎn)品1.5億只,可節(jié)電290億千瓦時(shí),減少二氧化碳排放2900萬(wàn)噸。
目前我國(guó)的半導(dǎo)體照明主要應(yīng)用于特殊照明領(lǐng)域,如交通信號(hào)燈、景觀照明、LED全彩顯示屏等,但節(jié)能的效果明顯:如景觀照明(替代霓虹燈)節(jié)能70%,交通信號(hào)燈(替代白熾燈)節(jié)能80%;庭院燈節(jié)能70%。在功能性照明領(lǐng)域,節(jié)能效果已開始顯現(xiàn),如LED作為次干道路燈(替代高壓鈉燈)節(jié)能70%。雖然初始采購(gòu)價(jià)格是普通路燈的3倍,綜合成本約3-4年可持平。 預(yù)計(jì)當(dāng)LED產(chǎn)品的發(fā)光效率達(dá)到 100 lm/W時(shí),將開始進(jìn)入普通照明市場(chǎng),年節(jié)電500億度,通過(guò)節(jié)電可減少CO2、SO2、NOx、粉塵排放5000萬(wàn)噸。當(dāng)LED產(chǎn)品的發(fā)光效率達(dá)到 150 lm/W時(shí),LED照明將占有 20% 的照明市場(chǎng) (照明用電將超過(guò)5000億度),每年將節(jié)約用電 1000 億度,超過(guò)三峽水電站的年發(fā)電量(847億度/年)。通過(guò)節(jié)電可減少CO2、SO2、NOx、粉塵排放1億噸。
目前,LED的成熟應(yīng)用市場(chǎng)有:建筑景觀照明,建筑景觀照明,廣告顯示屏,小尺寸LCD背光源,汽車應(yīng)用,太陽(yáng)能LED照明。在未來(lái),還有著更廣闊的應(yīng)用前景,如中大尺寸LCD背光源,道路照明,室內(nèi)普通白光照明,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用人工光源,醫(yī)療用光源,LED液晶投影機(jī),DLP背投用LED光源,航空照明光源,博物館文物展示照明等。
LED固態(tài)照明的產(chǎn)業(yè)鏈分布也極為廣泛。在產(chǎn)業(yè)鏈的上游,包括半導(dǎo)體材料供應(yīng),晶圓制造,封裝等。在中游,包括功率驅(qū)動(dòng),光學(xué)組件,散熱器等。在下游,包括燈具,照明管理軟件,工程系統(tǒng)集成等。其中,功率驅(qū)動(dòng)單元的作用是為L(zhǎng)ED提供恒定的電流,實(shí)現(xiàn)調(diào)光,混色,與上位機(jī)的通訊,熱監(jiān)測(cè)等。目前,在很多集成電路供應(yīng)商的產(chǎn)品線中都能找到LED驅(qū)動(dòng)的專用芯片。近來(lái),該類驅(qū)動(dòng)芯片的技術(shù)趨勢(shì)是,功率開關(guān)器件被集成進(jìn)芯片內(nèi)部,開關(guān)模式工作在更高的頻率,芯片具備更寬的工作電壓。對(duì)于小電流的LED驅(qū)動(dòng),該類芯片通常使用開關(guān)電容來(lái)實(shí)現(xiàn)電荷泵,總的輸出電流有限。而對(duì)于大電流LED的驅(qū)動(dòng),一般采用基于電感的開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),如boost , buck , sepic 等。由于MHZ的工作頻率,其中的電感已經(jīng)能夠微型化。轉(zhuǎn)換效率是該類電路的重要指標(biāo)之一,最佳條件下,可以達(dá)到最高95%的效率。電流環(huán)的控制,大致可分為兩類,一是滯環(huán)控制,二是平均電流控制。兩者各有優(yōu)缺點(diǎn),對(duì)滯環(huán)控制,其動(dòng)態(tài)響應(yīng)快但電流精度較差。對(duì)平均電流控制,其控制精度較高,但動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢。兩種控制模式均需要進(jìn)行電流信號(hào)的采樣和反饋,電流的采樣方式有多種,包括低端電流采樣,高端電流采樣和浮置電流采樣。對(duì)于不同的應(yīng)用要求,可以采用不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),不同的控制方式,以及不同的電流采樣位置。
總的來(lái)說(shuō),LED在照明領(lǐng)域中的應(yīng)用極其廣泛和多樣,被認(rèn)為是人造光源中的第三次革命,其帶來(lái)的影響是極為深遠(yuǎn)的。
評(píng)論