LED照明灯发展概况Word文档下载推荐.doc
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3.采用太阳能电池、蓄电池及白光LED组成的真正绿色照明系统。
我国的太阳能电池生产量很大,2006年已达到370MW,太阳能组件的生产能力已大于1000MW。
这对利用太阳能点亮白光LED灯创造了极为良好的条件。
这不仅用于无电区,同样适合于城镇(在国外,主要依靠大量安装屋顶并网系统来发展太阳能光电产业)。
目前我国已能生产成套适合牧区人民应用的白光LED照明系统,其结构框图如图1所示。
在一些城市也采用太阳能电池、蓄电池及光控电路组成LED路灯,能自动地天黑点亮,天亮关断,其结构框图如图2所示。
利用太阳能转化成电能来替代火力发电是最理想的,但大规模地应用太阳能电能是一个大的系统工程。
虽然我国已能生产大量的太阳能电池,但可惜的是95%用于出口,留在国内应用仅5%,目前利用太阳能点亮LED灯仅仅还在起步阶段。
4.采用白光LED来取代白炽灯的研发工作起步不晚,在2004年后不少单位采用Φ5高亮度白光LED开发出小功率LED灯泡(15W)、15~20W的管灯及40~60W的路灯、投射灯等产品,但并未量产。
在我国南方一些工厂生产出各种1~5WLED灯泡及一些白光LED灯具,但大部分都出口而在国内市场上反而少见。
目前成批生产的替代白炽灯的有:
矿灯、各种手电筒、应急灯、小瓦数阅读灯及照明灯等。
另外,有一些城市用LED路灯作试点工作,但尚未普及。
用白光LED灯取代白炽灯达到使火电厂减少二氧化碳、二氧化硫排放及节电的意义是十分重大的。
北大宽禁带半导体研究中心张国义教授说:
“如果全国居民用的电灯能有50%改用LED照明灯,每年节省的电量就是一个三峡发电站发电量的总和。
”从目前来看,用白光LED灯取代白炽灯还刚开始,在LED的用户中占很小的比例,不足LED年产量的3%。
发光效率突破100lm/W
随着半导体光电材料及工艺技术的进步及大功率白光LED的封装结构的改进,使得这两三年内白光LED的发光效率有长足的进步。
1~5W的白光LED从以前的发光效率为30~40lm/W提高到50~60lm/W,最近又提高到80lm/W。
有一些顶级的发光效率可达100lm/W以上。
例如,Cree公司的一种4W冷白光LED,其光通量分挡,在350mA电流时其最高挡可达107~114lm(其功率为0.35A×
3.3V=1.15W,其发光效率为93~99lm/W),典型的发光效率是80lm/W,而发展的目标是200lm/W。
表1列出目前各种灯类的一些主要参数,从表1中可以看出,在发光效率上白光LED不仅远远地超过白炽灯,也超过普通荧光灯、紧凑型荧光灯(节能荧光灯),这意味着:
白光LED灯比它们更亮、更节电;
而在寿命上则遥遥领先。
大功率白光LED的发光效率的提高给设计白光LED灯创造了条件,目前逐步用1~3W大功率白光LED来取代小功率Φ5白光LED设计LED灯。
用1个到几个(或十几个)LED替代了几十个到几百个小功率Φ5白光LED,不仅增加了亮度、减小了体积,还提高了可靠性、简化了工艺。
例如,采用18个1W的白光LED组成的小型路灯可发出1440lm光通量,若采用白炽灯则需要100W。
另外,用一个65lm的1W白光LED做成的强光手电筒,它可照射几十米远;
若采用Φ5LED来做则是不可能做到的。
LED灯难进百姓家
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灯难进百姓家。
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灯难进百姓家的主要原因。
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灯路在何方
白光LED照明灯的推广及普及的意义十分重大,但真的要在我国进入百姓家还有很多工作要做,要在技术上(发光效率达到120~150lm/W)、价格上(要比现在的价格降低8~10倍)有重大的突破,还需要不断的努力。
白光LED照明灯的推广及普及工作是一项系统工程、重大项目,需要国家的规划、引导及扶持,在政策上及经济上的支持。
我国现在在上海、南昌、大连、厦门已建立四大半导体照明基地及有关科研单位,他们将对LED灯的推广工作起到重大作用。
目前LED照明灯虽然还难进百姓家,但是还有很多领域可以大量地应用LED照明灯。
这些领域的应用可促进大功率白光LED的生产、可促进技术的提高,并可降低生产成本。
在LED照明设计、应用上也可获得更多的经验,有利于将来的推广。
这些应用领域都是用电大户,对节电能起到很大作用。
它们是:
1.城镇街道的路灯系统(包括太阳能路灯系统);
2.隧道及地下停车场(包括地下商场);
3.交通工具的照明(汽车、电车、轮船、飞机等的内部及部分外部照明灯);
4.大的公共场所的LED照明系统,例如火车站、地铁站、飞机场、大型超市、大型百货公司、大厦及医院等;
5.无电区的LED灯照明工程。
由于LED照明灯一般采用低压直流(恒流)供电。
若采用交流220V市电供电,需要专门的变电装置输出低压直流电(如12V、24V等)并由LED驱动器来驱动LED灯,如图3所示。
所以最好在新建这些建筑时就考虑到用LED灯,则在建筑设计中都把它设计在内,这要经济得多。
而归建筑原用日光灯的照明系统要改造成LED照明,则改造的费用大、改造的时间长(如改造一个地铁站或一个候机大厅的照明系统)。
新建LED照明供电系统需要比传统照明供电系统要复杂些,费用要高得多,如果没有政策的支持及经济的扶持是难以成功的。
图3
给LED供变电电路
结束语
LED灯的应用是一个综合技术的应用,它涉及到LED、太阳能电池、蓄电池、AC/DC转换器、LED驱动器等各个领域的技术。
但目前关键技术问题还是LED的发光效率不够高、生产成本不够低。
要使LED灯进入千家万户,可能还要等几年。
LEDLamp(led灯)主要由支架、银胶、晶片、金线、环氧树脂五种物料所组成。
一、支架:
1)、支架的作用:
用来导电和支撑
2)、支架的组成:
支架由支架素材经过电镀而形成,由里到外是素材、铜、镍、铜、银这五层所组成。
3)、支架的种类:
带杯支架做聚光型,平头支架做大角度散光型的Lamp。
A、2002杯/平头:
此种支架一般做对角度、亮度要求不是很高的材料,其Pin长比其他支架要短10mm左右。
Pin间距为2.28mm
B、2003杯/平头:
一般用来做φ5以上的Lamp,外露pin长为+29mm、-27mm。
Pin间距为2.54mm。
C、2004杯/平头:
用来做φ3左右的Lamp,Pin长及间距同2003支架。
D、2004LD/DD:
用来做蓝、白、纯绿、紫色的Lamp,可焊双线,杯较深。
E、2006:
两极均为平头型,用来做闪烁Lamp,固IC,焊多条线。
F、2009:
用来做双色的Lamp,杯内可固两颗晶片,三支pin脚控制极性。
G、2009-8/3009:
用来做三色的Lamp,杯内可固三颗晶片,四支pin脚。
二、银胶
银胶的作用:
固定晶片和导电的作用。
银胶的主要成份:
银粉占75-80%、EPOXY(环氧树脂)占10-15%、添加剂占5-10%。
银胶的使用:
冷藏,使用前需解冻并充分搅拌均匀,因银胶放置长时间后,银粉会沉淀,如不搅拌均匀将会影响银胶的使用性能。
三、晶片(Chip):
发光二极管和led芯片的结构组成
1)、晶片的作用:
晶片是LEDLamp的主要组成物料,是发光的半导体材料。
2)、晶片的组成:
晶片是采用磷化镓(GaP)、镓铝砷(GaAlAs)或砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)等材料组成,其内部结构具有单向导电性。
3)、晶片的结构:
焊单线正极性(P/N结构)晶片,双线晶片。
晶片的尺寸单位:
mil
晶片的焊垫一般为金垫或铝垫。
其焊垫形状有圆形、方形、十字形等。
4)、晶片的发光颜色:
晶片的发光颜色取决于波长,常见可见光的分类大致为:
暗红色(700nm)、深红色(640-660nm)、红色(615-635nm)、琥珀色(600-610nm)、黄色(580-595nm)、黄绿色(565-575nm)、纯绿色(500-540nm)、蓝色(450-480nm)、紫色(380-430nm)。
白光和粉红光是一种光的混合效果。
最常见的是由蓝光+黄色荧光粉和蓝光+红色荧光粉混合而成。
5)、晶片的主要技术参数:
A、晶片的伏安特性图:
B、顺向电压(VF):
施加在晶片两端,使晶片正向导通的电压。
此电压与晶片本身和测试电流存在相应的关系。
VF过大,会使晶片被击穿。
C、顺向电流(IF):
晶片在施加一定电压后,所产生的正向导通电流。
IF的大小,与顺向电压的大小有关。
晶片的工作电流在10-20mA左右。
D、逆向电压(VR):
施加在晶片上的反向电压。
E、逆向电流(IR):
是指晶片在施加反向电压后,所产生的一个漏电流。
此电流越小越好。
因为电流大了容易造成晶片被反向击穿。
F、亮度(IV):
指光源的明亮程度。
单位换算:
1cd=1000mcd
G、波长:
反映晶片的发光颜色。
不同波长的晶片其发光颜色也就不同。
单位:
nm
H、光:
是电磁波的一种。
波长在0.1mm-10nm之电磁波称为光。
光可分为:
波长大于0.1mm称为电波;
760nm-0.1nm叫红外光;
380nm-760nm叫可见光;
10nm-380nm叫紫外光;
波长小于10nm的是X线光。
四、金线:
金线的作用:
连接晶片PAD(焊垫)与支架,并使其能够导通。
金线的纯度为99.99%Au;
延伸率为2-6%,金线