高亮度LED產生新應用與新標準

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2013-11-24

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　HBLED（高亮度發(fā)光二極管）的功率在不斷增加：例如,，Cree公司現在提供88 lm/W的器件，并且計劃在今年年底提供100 lm/W的器件,，五年內將出現150 lm/W器件,。作為獨立元件，HB LED效率高于白熾燈甚至熒光燈,。但是,，在系統(tǒng)級上，恒光,，因為必須考慮它們帶來的功率損耗問題（包括AC/DC和DC/DC轉換與電流調節(jié)）,，它們的優(yōu)勢被削弱了。另外,，LED照明裝置（或光源）會帶來損耗,，LED組件本身亦有熱損耗。
　　美國DOE（能源部）最近完成了針對SSL（固態(tài)照明）光源的新的能源之星規(guī)范,，這樣系統(tǒng)設計者可以對光源與裝置采用相同的比較數字,。新規(guī)范不是著
眼于HB LED在元件級上的發(fā)光效率，而是整體的光源效率,。
　　電流驅動的LED光強直接與正向電流成正比,。這些器件有與二極管相同的陡峭電壓/電流曲線,，LED球泡燈，電壓上的小小變動會導致電流的一個相對較大的變化,，亮度也產生變化,，因此控制電流比控制電壓更重要（參考文獻1）。很多IC制造商（通常從事于電源控制器業(yè)務）都進入了led驅動器電流調節(jié)市場,。這些供應商包括：德州儀器公司,、美國國家半導體公司、Intersil,、Cypress,、Maxim和Linear Technology。
　　除了電流調節(jié)器以外,，照明系統(tǒng)可能還必須帶有一個AC/DC轉換器,，采用電池供電的系統(tǒng)可能還需要一個DC/DC升壓轉換器�,？傊�,，僅轉換方面，就可能損失10% ~ 15%的系統(tǒng)功率,。另外,，由于反射和鏡頭損耗，設備中SSL的亮度損失可能高達一半,。
　　能源之星SSL規(guī)范的標準將在2008年9月30日生效（參考文獻2）,。該規(guī)范有兩個部分。Category A覆蓋今天現有的器件,。它規(guī)定,，一個符合Category A的嵌入發(fā)光設備（或“下射聚光燈”）必須為35lm/W。Category B將覆蓋三年內出現的高效SSL設備,。那時,，SSL能夠與今天采用傳統(tǒng)光源的最高效發(fā)光系統(tǒng)競爭。例如,，現在最常見的高性能T8熒光燈和電子鎮(zhèn)流系統(tǒng)可以產生約100 lm/W,。這些熒光鎮(zhèn)流系統(tǒng)的高質量產品可以達到約70%的效率，獲得70 lm/W的光源效率,。而采用今天已商業(yè)化的SSL技術時,，HB led光源無法達到Category B級的最小發(fā)光效率。不過,，LED技術正在快速發(fā)展,，未來將可以滿足能源之星Category B的要求。但LED除了效率和長壽命以外還有其它優(yōu)勢,，值得我們在獲得更高效率以前繼續(xù)跟蹤它的發(fā)展,。例如,，在熒光照明中，調光非常困難,，而對LED不過是直接減小電流而已,。另外，你可以用多個冷白色LED和暖白色LED陣列,，動態(tài)地改變一個房間的顏色,。預計SSL將在今后五年內成為家庭與工業(yè)照明的一種重要技術（參考文獻3）。
　　今天可用的多數HB LED都需要直流電壓和電流,，因此,，大多數SSL系統(tǒng)都含有轉換電路，將交流電源轉換為穩(wěn)壓的直流電源,。不過,， led商業(yè)照明，Seoul Semiconductor公司最近推出了Acriche HB LED,，它可以直接用交流電源工作（圖1）,，用一只表面組裝電阻設定輸入電壓，范圍從100V~110V AC和220V~230V AC,。在片芯中，LED包含了多層LED半導體結,。二極管結在總正向電壓接近于110 V 或220 V的交流電壓時建立,。這些器件有兩串背對背的LED。第一串導通,，并在正半電壓周期內傳導,，LED照明品牌，而第二個在另一串周期內導通,， led服裝照明,，因此LED可在整個交流電壓周期內發(fā)光。直接采用交流工作簡化了電源轉換電路,，增加了系統(tǒng)可靠性,，并減少了設計時間。Acriche HB LED有兩種型號：用于100V/110V的AW3200和用于220V/230V的AW3220,。兩種型號均具有59 lm/W的效率,，它低于直流供電的HB LED的發(fā)光， LED置換工程,，但也相差無幾,。

隨著能量成本的持續(xù)上升， led亮化工程,，照明效率的重要性也日益增加,。美國DOE估計,，照明要消耗一座建筑20%的電力。然而,，室外照明,，在發(fā)展中國家經常缺乏可靠的電力網絡，人們可以使用太陽能SSL為電池供電,，從而獲得可靠的夜間照明,。唯一的其它選擇是煤油燈，它既危險又昂貴（見附文“固態(tài)照明是對缺乏光明國家的有效救濟”）,。

HB LED除了明顯的效率優(yōu)點和壽命優(yōu)點以外,，還有其它的優(yōu)點，星級酒店照明燈具,，照明產品,，并對非傳統(tǒng)照明應用很有吸引力。例如,，它們有狹窄的光譜,，因此最適合用作膽紅素燈。膽紅素是一種紅黃色的有機物,， LED置換工程,，源自紅血球解體所產生的血紅蛋白。過高膽紅素會造成高膽紅素血癥,，癥狀為黃疸,，即鞏膜（即“眼白”）和體液等組織呈黃色。雖然一般不必擔心低水平的膽紅素,，但大量膽紅素會循環(huán)至大腦組織,，裝修照明，可能造成新生兒癲癇和大腦損壞,。所幸,， led質量，光療通常對此種病癥有效果,，因為膽紅素會吸收藍光,，分解為水溶形式而排出體外（圖2）。458nm ~ 462nm區(qū)域中的窄帶藍光最有效,。過去,，膽紅素治療光線都采用定制的藍色熒光燈管和彩色過濾器。但是,，熒光燈的光譜相對較寬,。盡管其分布中心位于所需波長上，但光譜分布在兩端下降，表示能破壞膽紅素的光能量下降,，恒光,，因此治療時間將延長。與之相比,，藍光LED膽紅素光源可以有正確的頻率,，幾乎不浪費光能量。另外,，LED的膽紅素光源有機械穩(wěn)定特性,， led亮化工程公司，更長的壽命,，也比熒光設備低廉,。在未來，光線療法將能通過“發(fā)光服”提供光照,，提供比光箱更有效的治療方法,。