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首页-高功率LED在室内照明领域的发展
时间:2021-04-07 来源:首页 浏览量 69708 次

第一章LED照明的市场机遇给行业带来无限想象,LED照明已经从过去的户外LED跳跃应用到室内照明。根据StrategiesUnlimited的统计,未来五年,LED室内照明的发展将呈指数级快速增长趋势。据估计,到2011年,其产值将降低数百亿美元。特别是2009年欧盟率先实施停止使用白炽灯的计划,节能问题备受关注,可以说是LED室内照明的巨大市场机遇和悲观前景。

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本文从风扇技术、光学设计、驱动设计等灯具技术的市场需求出发,分析了大功率发光二极管在室内照明领域的发展。大功率LED照明的发展大功率LED照明的发展各不相同。两大要素:一是芯片本身;二、照明技术,包括风扇、光学、驱动。

目前,LED芯片技术发展的关键在于衬底材料和外延生长技术。衬底材料已经从传统的蓝宝石材料、硅和碳化硅发展到氧化锌和氮化镓等新材料。无论是键灯和整体灯的大功率芯片,还是装饰灯和一些非常简单的辅助灯的低功率芯片,技术升级的关键都涉及到如何开发出更高效稳定的芯片。短短几年时间,在芯片结构、表面粗糙化处理、多量子阱结构设计等一系列技术改进的帮助下,LED在光效方面有了很大的突破。

图1是LED芯片结构发展的示意图。随着生产技术的逐渐成熟,LED的量子效率会进一步提高,LED芯片的光效也会加强。

薄膜芯片技术是超高亮LED芯片生产中的核心技术。有必要增加每一侧的光输入损耗,并利用底部的反射表面使97%以上的光从前面输入(见图2)。这不仅提升了LED的光效,也为透镜设计营造了良好的便利条件。

3灯具技术的市场需求3.1风扇技术公众还是很关注灯具的使用寿命的。如果意味着依靠LED元件降低热阻不能为灯具装置搭建更好的风扇系统,那么就需要有效增加从PN节点到周围环境的热阻,从而大大降低LED的PN节点温度,成功实践缩短LED灯具使用寿命、提高实际光通量的目标。印刷电路板不仅是LED的电源载体,也是LED的风扇载体,所以印刷电路板的散热器和风扇的设计非常重要。

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此外,灯具制造商还应考虑风扇材料的质量、厚度和尺寸以及风扇接口的处理和连接。3.2与传统灯具相比,指向性和点光源是LED最典型的两个特性,如何突出LED的这两个特性是灯具光学设计的关键。采用LED的二元光学设计,LED灯需要超过更好的配光曲线。比如使用室内照明,灯具的光线一定很暗,可以用在低透光度的灯罩中,提高出光效率。

或者将导光板技术应用于灯具,使LED点光源变回面光源,既能提高灯具的配光均匀性,又能避免反射率。此外,在一些辅助灯和按键灯的应用中,为了吸引对被照明对象的注意力,特定的聚光效果是必要的。

在这种情况下,可以使用一些聚光透镜或反射镜来超过理想的光学效果。3.3驱动设计必须保证LED驱动电流为恒流输入。LED在反向电流下工作时,节点电压的变化很小。因此保证了恒定的LED驱动电流,恒定的LED输入电流基本相等。

此外,照明控制设计是当今主流的驱动设计之一,主要用作环境照明。可以根据不同的环境搭建不同的亮度等级,几乎可以搭建节能目标。

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目前,驱动设计的主要趋势集中在 大功率LED照明的技术挑战尽管LED在室内关键照明和装饰照明的应用中表现令人满意,但在普通照明和环境照明的应用中仍面临许多挑战,包括初始成本、低色温下的光效、显色指数和系统可靠性。4.1进一步降低初始成本是室内照明相对脆弱的因素,尤其是在家庭照明的应用中。

虽然LED灯多了,光效大大提高了,但是仍然不存在价格低的问题。但是当LED光源价格降低,系统整体设计优化后,总成本肯定会增加。回想当初紧凑型节能荧光灯刚上市的时候,成本在15美元左右,现在已经降到1.5美元以下。所以可以推测,随着市场的快速发展,LED灯的价格可以达到大众可以拒绝接受的水平。

4.2提高较低色温下的光效。一般来说,低于4000K的较低色温是室内照明的选择。变暖的白光让整个环境更冷更开阔;冷白光给人一种干净、高效、昏暗的感觉,仅限于办公室和室外照明。

由于荧光粉的原因,LED在较低色温下的光效一般不会比多色温度下低30%左右。4.3管理光效和显色指数一般来说,LED光效越高,显色指数越低。一般来说,室内照明拒绝LED有较高的显色指数,以便在需要用肉眼以外的方式仔细观察外部景观时,客观地展现物体的亮度和颜色以及逼真的效果。

因此,在提高LED光效的同时,还需要进一步提高显色指数。还有一种方法是在灯面加一些红光,超过了90的显色指数的效果。4.4提高小电流驱动时的效率目前一般来说,1WLED的电流可以从350毫安提高到1000毫安。

但在低电流驱动下,即使光通量降低,整体效率一般也不会提高。因此,需要平衡系统的总成本和光效。如果在低电流驱动下能够提高LED的光效,那么只要保证较高的系统光效,所需的LED数量就可以大大减少,从而大大降低成本。

4.5进一步加大LED的PCB尺寸。室内LED除了环保、节能、无污染之外,并不美观,体积小,还能凸显个性。

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通过进一步增大LEDPCB的尺寸,可以使其灯具设计非常灵活和有创意。对于必须使用混合光来提高显色性的应用,较小的印刷电路板尺寸对构建混合光透镜和混合光效果设计非常有帮助。4.6缩短使用寿命和提高系统可靠性在一般照明应用中,必须通过系统优化来提高LED的整体效率、使用寿命和可靠性。

传统灯具的系统组装相对简单,而LED照明系统涉及的部件较多,如图3右图所示。LED光源:灵活高效,有多种颜色和输出功率可供选择。

电源切换:将交流、电池等电源高效切换为安全的低压恒流电源。控制驱动:用于电子电路构成的LED恒流驱动控制。热管理:为了延长使用寿命,控制LED节点的温度非常重要,风扇分析也是必不可少的。

光学元件:透镜、反射镜或导光板材料是探测目标区域光的必要光学元件。|lol下注首页。

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