LED應(yīng)急照明集成技術(shù)研究成果

　　隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)高速增長，能源消耗不斷增加，能源緊張的矛盾日益突出。“研究開發(fā)高效節(jié)能、長壽命的半導(dǎo)體照明產(chǎn)品”被列入國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃(2006-2020)“能源”領(lǐng)域“工業(yè)節(jié)能”優(yōu)先主題，我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展正迎來自主創(chuàng)新、實現(xiàn)跨越式發(fā)展的重大歷史機遇。

　　2008年我國南方地區(qū)先后發(fā)生冰雪和地震重大自然災(zāi)害，電力中斷，嚴(yán)重影響了救災(zāi)工作和災(zāi)區(qū)人民的生活，應(yīng)急照明產(chǎn)品在救災(zāi)搶險、醫(yī)療救護(hù)等方面顯得尤為重要，特別是LED具有體積小、壽命長、效率高、低電壓、使用安全、節(jié)能等一系列優(yōu)點，因此科技部將“LED應(yīng)急照明高效驅(qū)動技術(shù)與系統(tǒng)可靠性研究”列為2008年863課題進(jìn)行研究和開發(fā)。

　　一、LED應(yīng)急照明應(yīng)用的重要性

　　應(yīng)急照明是現(xiàn)代公共建筑及工業(yè)建筑的重要安全設(shè)施，它同人身安全和建筑物安全緊密相關(guān)。當(dāng)建筑物發(fā)生火災(zāi)或其它災(zāi)難，電源中斷時，應(yīng)急照明對人員疏散、消防救援工作，對重要的生產(chǎn)、工作的繼續(xù)運行或必要的操作處置，都有重要的作用。通過LED照明應(yīng)用產(chǎn)品的研發(fā)和推廣應(yīng)用，可以改變我國目前日常照明與應(yīng)急照明一體化產(chǎn)品匱乏、不能在緊急情況下保證生產(chǎn)生活要求的現(xiàn)狀;結(jié)合國家節(jié)能減排目標(biāo)的實施，應(yīng)研制系列民用應(yīng)急半導(dǎo)體照明產(chǎn)品，此類照明產(chǎn)品除了在日常使用中達(dá)到節(jié)能要求外，在發(fā)生緊急情況時提供足夠的光照度及照明時間，用于逃生、搶救財產(chǎn)及修復(fù)電力系統(tǒng)。開發(fā)在特殊應(yīng)急環(huán)境中自帶發(fā)電功能的照明產(chǎn)品，達(dá)到攜帶使用方便、可多次循環(huán)使用、具有自身防護(hù)功能的目標(biāo)。

　　火災(zāi)、地震等自然災(zāi)害發(fā)生時，應(yīng)急照明燈是逃生、救災(zāi)等的必需設(shè)備，預(yù)計未來3年內(nèi)具有應(yīng)急功能的半導(dǎo)體照明系列應(yīng)用產(chǎn)品市場需求將超過20億元。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，社會的安全意識和安全標(biāo)準(zhǔn)都有了很大的提升，其中對應(yīng)急照明產(chǎn)品的要求也越來越高。這不但要求此類產(chǎn)品滿足應(yīng)急需求，還要具備節(jié)能、人性化、高可靠性等性能，而應(yīng)急半導(dǎo)體照明的最大優(yōu)勢正在于此。同時，隨著我國經(jīng)濟和社會的發(fā)展，救災(zāi)搶險、野外施工等離網(wǎng)及惡劣環(huán)境下的照明需求越來越高，也對應(yīng)急半導(dǎo)體照明產(chǎn)品產(chǎn)生了巨大的市場需求。

　　“應(yīng)急照明高效驅(qū)動技術(shù)與系統(tǒng)可靠性研究”課題的目標(biāo)是以應(yīng)用促開發(fā)，突破LED照明應(yīng)用急需的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)，完善半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)鏈。通過照明燈具設(shè)計、二次光學(xué)設(shè)計、散熱設(shè)計、光源結(jié)構(gòu)設(shè)計、驅(qū)動電路等應(yīng)用技術(shù)系統(tǒng)集成，促進(jìn)國產(chǎn)化器件在國內(nèi)產(chǎn)品的規(guī)模化應(yīng)用。

　　主要研究應(yīng)急照明專用LED光源開發(fā)、LED應(yīng)急照明燈具設(shè)計、LED應(yīng)急照明燈具二次光學(xué)配光設(shè)計及整體散熱設(shè)計、應(yīng)急照明專用驅(qū)動電源和智能控制系統(tǒng)開發(fā)等內(nèi)容。

　　主要考核指標(biāo)為LED光源的發(fā)光效率≥100lm/W,熱阻：≤9℃/W,燈具發(fā)光效率≥80lm/W,色溫：3000-6000K;顯色指數(shù)：≥80;電源功率因數(shù)≥0.9,電流總諧波失真≤20%,電源轉(zhuǎn)換效率≥80%.

　　2010年課題完成時，燈具效率達(dá)到80lm/W,申請專利5-10項，可滿足抗震救災(zāi)、野外勘探、軍事等應(yīng)急照明領(lǐng)域的迫切需求，有助于解決應(yīng)對突發(fā)事件的照明保障，建立常年應(yīng)急照明產(chǎn)品供應(yīng)機制，實現(xiàn)在災(zāi)區(qū)重建、西部開發(fā)、新農(nóng)村建設(shè)等的示范應(yīng)用，加快節(jié)能減排的有效推廣，提升我國半導(dǎo)體照明行業(yè)的國際競爭力。

　　二、LED應(yīng)急照明集成技術(shù)研究的難點和創(chuàng)新性

　　LED應(yīng)用在應(yīng)急照明上還是剛剛起步，對驅(qū)動電路的設(shè)計、應(yīng)急功能的選擇及應(yīng)急燈具的結(jié)構(gòu)設(shè)計有待研究，特別是在應(yīng)急照明的標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)急燈具的可靠性研究上還處于滯后狀態(tài)。其主要技術(shù)難點如下：

　　1、LED封裝技術(shù)：科學(xué)、合理的LED封裝結(jié)構(gòu)，是提高LED光源取光效率和光電轉(zhuǎn)化效率的技術(shù)關(guān)鍵。因此根據(jù)LED應(yīng)急照明燈具的要求設(shè)計合理的LED封裝結(jié)構(gòu)，達(dá)到光衰最小化，滿足散熱要求是LED光源設(shè)計的難點。

　　2、LED散熱技術(shù)：LED的封裝散熱問題已經(jīng)成為制約大功率LED發(fā)展的關(guān)鍵性因素。為有效解決大功率LED散熱問題，將采用有效的散熱與不劣化的封裝材料，將LED熱量有效傳導(dǎo)，并解決光衰問題。