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          固態(tài)照明中白光LED的發(fā)展和應(yīng)用

          作者: 時(shí)間:2011-12-29 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
          可見與常規(guī)光源相比在目前條件下采用作道路照明光源是很不適宜的,除時(shí)髦而外,無論從光效、壽命或是照明效果考慮看不 出任何優(yōu)勢(shì)。

          5、 汽車前燈照明:是一種投射式光源,很容易聯(lián)想以大功率作為汽車前照光源。目前正在大力推廣并 將成為標(biāo)準(zhǔn)頭燈光源配置的是35W氙氣金鹵燈,其系統(tǒng)輸入功率為42W,輸出光通量為3200~3500lm。若改用LED作前照光源,即使以 70lm/W的光效計(jì)需要總功率為50W的LED,在目前情況下大功率白光LED產(chǎn)品的單粒輸入功率為1W,最大為3W。而10W/粒的LED必須由 實(shí)驗(yàn)室專門制作,即使采用10W/粒的LED也需4~5粒,即使不考慮其價(jià)格,如此大功率LED p-n結(jié)所耗散的熱能在30~35W以上,將如此大的熱 耗即時(shí)導(dǎo)走,以保持其p-n結(jié)溫度在合理范圍是一個(gè)難題,如果不能解決這個(gè)問題,LED汽車頭燈只能是樣板車,很難實(shí)用推廣。將D1S型車用氙氣金鹵燈安 裝在燈具中,燈具環(huán)境溫度為25℃,平衡時(shí)實(shí)測(cè)的燈總輸入功率為35±0.3W,去除可見、紅外、紫外輻射,其余功率主要耗于電弧管加熱。即使如此,其燈 頭表面溫度為185℃。在這樣的靜態(tài)實(shí)驗(yàn)中燈頭溫度已如此之高,在汽車行駛時(shí)燈箱體中的溫度在85℃左右,燈頭溫度更將上升,在這樣的條件下若采用LED 作燈頭,燈頭溫度必定遠(yuǎn)超200℃。LED自身溫度必定更高,如此高的p-n結(jié)溫度不僅LED自身難以承受,而將LED發(fā)射的藍(lán)光或近紫外光轉(zhuǎn)換為白光的 熒光粉更難以長(zhǎng)期承受這樣的高溫,由此造成的LED的光衰和壽命是難以接受的。在如此高的環(huán)境溫度中采用氣流冷卻LED是毫無效果的。為使LED能真正成 為汽車頭燈并得到用戶認(rèn)可必須做到其使用壽命不低于3000小時(shí),而各項(xiàng)性能參數(shù)必須滿足使用要求,為此在目前條件下可以采取以下措施:

          a、 采用致冷裝置使LED的p-n結(jié)強(qiáng)迫冷卻。單純加大散熱器和強(qiáng)制氣流冷卻是不可能使LED有效降溫的,因?yàn)橹車h(huán)境溫度太高了。但這樣的措施將使燈的系統(tǒng)光效大幅度下降。

          b、 改變動(dòng)力裝置,采用電力驅(qū)動(dòng),因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的工作溫度比燃?xì)鈾C(jī)低得多,在較低的環(huán)境溫度下可以通過加大散熱裝置,采用強(qiáng)氣流冷卻、降低LED溫度以保證其正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作條件。

          c、 改變汽車結(jié)構(gòu)將動(dòng)力裝置從車頭移到車尾,以降低LED頭燈附近的環(huán)境溫度,從而可以采用常規(guī)氣流冷卻方法,使LED的工作溫度降低。

          d、 發(fā)明新的能在高溫下正常工作的LED芯片材料和結(jié)構(gòu),以及相匹配的能在高溫下正常運(yùn)轉(zhuǎn)的高轉(zhuǎn)換效率熒光粉。

          Ⅵ 結(jié)論

          白光LED將會(huì)成為新一代的高效節(jié)能光源,并大量取代常規(guī)照明光源中的某些品種或某些領(lǐng)域中的應(yīng)用。但它將在很長(zhǎng)一段時(shí)間中與現(xiàn)在的大部分照明光源共 存,那時(shí)白熾燈、鹵素?zé)粼谄胀ㄕ彰黝I(lǐng)域?qū)⒋蠓鶞p少。在可見將來白光LED將會(huì)在小功率照明領(lǐng)域與緊湊型熒光燈并存,視發(fā)展情況而彼此消長(zhǎng)。但是最近 5~10年以內(nèi),白光LED必須大幅度提高其產(chǎn)品的性能,提高單粒功率和光效。特別是如何設(shè)計(jì)出有效散熱措施以降低p-n結(jié)溫度,延緩熒光粉的老化和光 衰,當(dāng)然更高效能承受更高溫度的熒光粉的研發(fā)也應(yīng)當(dāng)是努力的一個(gè)重要方面。

          我們期待白光LED在結(jié)構(gòu)、技術(shù),工藝和材料方面能有 新突破。目前的對(duì)LED進(jìn)行改良的常規(guī)傳統(tǒng)途徑可能需要很長(zhǎng)時(shí)間才能使白光LED達(dá)到大面積推廣并用于普通照明的性能指標(biāo)。當(dāng)然即使在白光LED大面積使 用于常規(guī)照明之后仍將是多種光源共存的時(shí)代。白光LED是不可能取代所有光源的,特別是一些大功率高性能和特殊用途的光源。

          我們 相信,白光LED終將有一天會(huì)像當(dāng)年半導(dǎo)體電子器件取代大部分真空電子器件,半導(dǎo)體激光器取代大部分氣體激光器一樣脫穎而出。當(dāng)然,正像那些半導(dǎo)體器件一 樣在可見將來白光LED也不可能成為唯一照明器件?!?010年白光LED將會(huì)全面取代緊湊型熒光燈”的預(yù)言是無知而荒唐的。


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