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LED照明灯发展概况

发布时间:2020-06-11 发布时间:
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自高亮度白光LED问世以来,由于其发光效率高,节能效果好,无污染,寿命长等特点,在照明应用中已受到各国的重视。以白光LED作为照明灯替代传统照明灯的研究与开发工作不断进行并取得了一定的成果。这里有一些例子。

1.将白色LED用作小型LCD彩色屏幕的背光源,以代替冷阴极荧光灯(CCFT)。由于电路简单,无需正负电源,效率高,体积小等特点,驱动白光LED已在便携式电子产品中得到了广泛的应用。随着白光LED性能的提高,白光LED作为背光源的应用不仅用于手机,游戏机,PDA,MP4,数码相机等小彩屏电子产品,还已应用于DVD,GPS屏幕尺寸为15英寸。在笔记本电脑上。它已成为LED的最大用户之一,约占LED年产量的30%。
2.将白色LED用作小型数码相机的闪光灯,以代替传统的氙气灯。由于可以使用短时脉冲为LED供电,是额定电流的两倍,因此强光可以满足相机补光灯的要求。驱动LED闪光灯的电路不需要高压电源,也没有长时间充电的缺点。它可以获得更多的捕获机会,并使电池使用时间更长。

3.由太阳能电池,蓄电池和白色LED组成的真正的绿色照明系统。我国的太阳能电池产量非常大,2006年达到370MW,太阳能电池组件的生产能力已超过1000MW。这为使用太阳能点亮白色LED灯创造了非常好的条件。这不仅适用于无电地区,而且适用于城镇(在国外,它主要依靠安装大量屋顶并网系统来发展太阳能光伏产业)。目前,我国已经能够生产出一套完整的适合牧民使用的白色LED照明系统。其框图如图1所示。在某些城市,太阳能电池,蓄电池和照明控制电路也用于形成LED路灯,该路灯可以在黑暗中自动点亮,并在黎明时关闭。结构框图如图2所示。
理想的是使用太阳能转换电能来代替火力发电,但是太阳能的大规模应用是一项大型系统工程。尽管我国已经能够生产大量太阳能电池,但遗憾的是95%用于出口,而在国内应用中只有5%。目前,使用太阳能点亮LED灯还处于起步阶段。

4.使用白光LED代替白炽灯的研究起步较晚。 2004年以后,许多单位使用Φ5高亮度白光LED来开发低功率LED灯泡(15W),15-20W管状灯和40-60W。路灯,投光灯等产品,但未量产。我国南部的一些工厂已经生产了各种1〜5W LED灯泡和一些白色LED灯,但是大多数工厂都出口了,在国内市场上很少见。目前,大量生产的白炽灯替代品有:矿灯,各种手电筒,应急灯,小瓦数阅读灯和照明灯。此外,一些城市将LED路灯用于试点工作,但尚未普及。
用白光LED灯替换白炽灯对于减少火力发电厂中二氧化碳和二氧化硫的排放并节省电力具有重要意义。北京禁带半导体研究中心的张国义教授说:“如果全国居民使用的电灯的50%可以用LED照明代替,那么每年节电就是三峡发电量的总和。站。”从目前的角度来看,使用白光的LED灯刚刚开始取代白炽灯,仅占LED用户的很小一部分,不到LED年产量的3%。

发光效率超过100lm / W
随着半导体光电材料和工艺技术的进步以及大功率白光LED封装结构的改进,在过去的两到三年中,白光LED的发光效率取得了长足的进步。 1至5W的白光LED过去已从30到40 lm / W改善到50到60 lm / W,最近又增加到80 lm / W。有一些最高发光效率高达100 lm / W。例如Cree公司的4W冷白光LED,其光通量被分流,在350mA电流下(功率为0.35A×3.3V = 1.15W,最高光阻可达107〜114lm,发光效率为93〜)。 99lm / W),典型发光效率为80lm / W,开发目标为200lm / W。

表1列出了目前各种类型的灯的一些主要参数。从表1可以看出,白色LED不仅发光效率远远超过白炽灯,而且超过普通荧光灯和紧凑型荧光灯(节能荧光灯)。意思是:白色的LED灯比它们更亮,更节能。他们在生活中遥遥领先。
大功率白光LED的发光效率的提高为白光LED灯的设计创造了条件。目前,逐渐使用1〜3W大功率白光LED替代小功率Φ5白色LED设计的LED灯。用1到数个(或十几个)LED替换数十到数百个低功率Φ5白光LED不仅可以提高亮度,减小体积,而且还可以提高可靠性并简化流程。
例如,由18个1W白光LED组成的小型路灯可以发出1440lm的光通量。如果使用白炽灯,则需要100W。此外,由强光手电筒制成的65lm 1W白光LED可以照亮数十米;如果使用Φ5LED则无法实现。

LED灯很难进入人们的家
上面已介绍了白光LED的特点及性能的提高,并开发出应用于各种场合的白光LED灯,但LED灯很难进入人们的家。这不是生产上存在什么难题,主要原因是白光LED照明灯的发光效率还不太高,并且价格太贵,使一般百姓家难以接受。以家庭常用的白炽灯、节能荧光灯与相同亮度的白光LED灯的价格比较目前1W白光LED的单价是8~10元,3W的单价是20~25元(与LED的质量及品牌有关),另外还要驱动电路及结构件。再考虑生产厂家的利润及商业利润,则单价可能要120元以上。从表2可以看出:9W节能荧光灯的发光效率与LED差别不大,但单价要比同样功率的白光LED灯价格低十几倍以上。这是白光LED灯很难进入人们的家的主要原因。要等到大功率白光LED的价格降低8倍左右、发光效率提高到150lm/W时,LED灯才能普及,这可能要等几年。节能荧光灯的上市到普遍应用也有近二十年时间(这有质量上的提高及价格下降的过程),白光LED灯的普及可能要比节能荧光灯快些(Φ5高亮度白光LED上市时单价大于1.5元,现在批量单价已降低到0.125~0.15元)。

LED光路在哪里
白光LED照明的推广和普及具有重要意义,但在技术上(光效达到120〜150lm / W),在我国进入人们的家园还有很多工作要做,价格(比现在低8至10倍)具有重大突破,需要不断努力。白光LED照明的推广和推广是一项系统工程,也是一项需要国家计划,指导和支持以及政策和经济支持的重大项目。
我国目前已经在上海,南昌,大连和厦门建立了四个主要的半导体照明基地和相关的科研单位,它们将在LED照明的推广中发挥重要作用。
目前,尽管LED照明仍然很难进入人们的家中,但仍有许多领域可以大量应用LED照明。这些领域的应用可以促进大功率白光LED的生产,促进技术的改进并降低生产成本。在LED照明的设计和应用方面也可以获得更多经验,这对将来的推广很有帮助。这些应用领域是大功率消耗者,在节能方面起着重要作用。他们是:
1.城市街道路灯系统(包括太阳能路灯系统);
2.隧道和地下停车场(包括地下商场);
3.车辆照明(汽车,电车,轮船,飞机等的内部和部分外部照明);
4.大型公共场所的LED照明系统,例如火车站,地铁站,机场,大型超市,大型百货商店,建筑物和医院等;
5.非电气领域的LED照明工程。
因为LED照明通常使用低压直流(恒流)电源。如果使用交流220V主电源,则需要特殊的变压器设备来输出低压直流电源(例如12V,24V等),并且LED驱动器驱动LED灯,如图3所示。最好在这些新建筑的建造中考虑使用LED灯,然后将其包括在建筑设计中,这要经济得多。如果要将建筑物中使用的原始荧光灯的照明系统转换为LED照明,则转换成本很高,并且转换时间很长(例如地铁站的照明系统或等待大厅)。
新的LED照明电源系统需要比传统的照明电源系统更复杂,并且成本要高得多。没有政策支持和经济支持就很难成功。

结论
LED灯的应用是综合技术的应用,涉及LED,太阳能电池,电池,AC / DC转换器和LED驱动器等各个领域的技术。但是,关键的技术问题是LED的发光效率不够高,生产成本还不够低。 LED灯可能要花费数年的时间才能进入数千个家庭。



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