高亮度LED產生新應用與新標準

文章來源:恒光電器

發布時間:2013-11-24

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　HBLED（高亮度發光二極管）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），它們的優勢被削弱了。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（固態照明）光源的新的能源之星規范，這樣系統設計者可以對光源與裝置采用相同的比較數字。新規范不是著
眼于HB LED在元件級上的發光效率，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務）都進入了led驅動器電流調節市場。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。
　　除了電流調節器以外，照明系統可能還必須帶有一個AC/DC轉換器，采用電池供電的系統可能還需要一個DC/DC升壓轉換器。總之，僅轉換方面，就可能損失10% ~ 15%的系統功率。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規范的標準將在2008年9月30日生效（參考文獻2）。該規范有兩個部分。Category A覆蓋今天現有的器件。它規定，一個符合Category A的嵌入發光設備（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光源的最高效發光系統競爭。例如，現在最常見的高性能T8熒光燈和電子鎮流系統可以產生約100 lm/W。這些熒光鎮流系統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。而采用今天已商業化的SSL技術時，HB led光源無法達到Category B級的最小發光效率。不過，LED技術正在快速發展，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勢，值得我們在獲得更高效率以前繼續跟蹤它的發展。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系統都含有轉換電路，將交流電源轉換為穩壓的直流電源。不過， led商業照明，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光。直接采用交流工作簡化了電源轉換電路，增加了系統可靠性，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的發光， LED置換工程，但也相差無幾。

隨著能量成本的持續上升， 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除了明顯的效率優點和壽命優點以外，還有其它的優點，星級酒店照明燈具，照明產品，并對非傳統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“發光服”提供光照，提供比光箱更有效的治療方法。