超高亮度LED 在太陽能城市燈光系統(tǒng)中的應用
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上傳人：admin 上傳時間： 2007-02-08 瀏覽次數(shù)： 89 |
關鍵詞：太陽能；LED；燈光系統(tǒng)
1、LED 的發(fā)展進程
LED（注入式電致發(fā)光二極管）已有近30 年的發(fā)展歷程。第一批商業(yè)化的LED 出現(xiàn)于己于1968 年，盡管多年以來LED 一直受到顏色和發(fā)光效率的限制，但由于GaP 和GaAsP LED 具有長壽命、高可靠、工作電流小、可與TTL、CMOS 數(shù)字電路兼容等許多優(yōu)點，因而受到使用者的青瞇，開始進入包括宇航、飛機、汽車、工業(yè)應用、通信等多種應用領域，到1996 年LED 在全世界的銷售額已達到幾十億美元。
近十年來，LED 材料和器件工藝技術研究的前沿課題一直是超高亮度化、全色化。所謂超高亮度LED（UHB）是指發(fā)光強度達到或超過100mcd 的LED，又稱坎德拉（cd）級LED。由于利用A1GaInP 和InGaN做發(fā)光層，超高亮度LED 的研制進展十分迅速，并達到常規(guī)材料GaA1As、GaAsP、GaP 不可能達到的性能水平。
1991 年日本東芝公司和美國HP 公司研制成InGaA1P（λ=620nm）橙色超高亮度LED，1992 年InGaA1p（λ=590nm）黃色超高亮度LED 實用化。同年，東芝公司研制InGaA1P（λ=573nm）黃綠色超高亮度LED，法向光強達2cd。1994 年日本日亞公司研制成InGaN（λ=450nm）藍（綠）色超高亮度LED。
至此，彩色顯示所需的三基色紅、綠、藍以及橙、黃多種顏色的LED 都達到了坎德拉級的發(fā)光強度，實現(xiàn)了超高亮度化、全色化，使發(fā)光管的戶外全色顯示成為現(xiàn)實。我國發(fā)展LED 起步于二十世紀七十年代，產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)于二十世紀八十年代。目前全國約有100 多家企業(yè)，其中95%的廠家都從事后道封裝生產(chǎn)，所需管芯幾乎全部來自臺灣地區(qū)或從國外進口。通過幾個“五年計劃”的技術改造、技術攻關、引進國外先進設備和部分關鍵技術，使我國LED 的生產(chǎn)技術已向前跨進了一步。我國臺灣地區(qū)是世界LED 及管芯的主要產(chǎn)地，年產(chǎn)LED 約40 億只，產(chǎn)品品種規(guī)格齊全，性能達到或接近世界先進水平，所生產(chǎn)的管芯也大量出口日本等國。
2、超高亮度LED 的基本性能
2.1 各色超高亮度LED 的基本特性
超高亮度紅A1GaAs LED 具有更高的發(fā)光效率，透明襯底（TS）A1GaAs LED（640nm）的流明效率已接近10lm/w，比紅色GaAsP-GaP LED 大10 倍。超高亮度InGaAlP LED 提供的顏色與GaAsP-GaP LED相同，包括：綠黃色（560nm）、淺綠黃色（570nm）、黃色（585nm）、淺黃（590nm）、橙色（605nm）、淺紅（625nm）、深紅（640nm）。InGaAlP LED 吸收襯底（AS）的流明效率為10 1m/w，透明襯底（TS）為201m/w，在590－626nm 的波長范圍內(nèi)比GaAsP-GaP LED 的流明效率要高10－20 倍；在560－570 的波長范圍內(nèi)則比GaAsP-GaP LED 高出2－4 倍。超高亮度InGaN LED 提供了蘭色光和綠色光，其波長范圍蘭色為450－480nm，蘭綠色為500nm，綠色為520nm；其流明效率為3－151m/w。
2.2 超高亮度LED 與白熾燈的比較
目前,超高亮度LED 的流明效率已超過了帶濾光片的白熾燈，某些品種發(fā)光亮度已高于1000mcd，可以取代功率1W以內(nèi)的白熾燈，將LED 組成陣列甚至可以取代功率150W以內(nèi)的白熾燈。對于許多城市燈光系統(tǒng)應用，白熾燈都是采用濾光片來得到紅色、橙色、綠色和蘭色，而用超高亮度LED 則可直接得到相同的顏色。近年用AlGaInP 材料和InGaN 材料制造的超高亮度LED 將多個（紅、蘭、綠）超高亮度LED芯片組合在一起，不用濾光片就能得到包括紅、橙、黃、綠、藍在內(nèi)的七彩色，其發(fā)光效率目前均已超過白熾燈，正向熒光燈接近。此外，用超高亮度LED 組成的彩色大屏幕可以表現(xiàn)天空和海洋，實現(xiàn)三維動畫。
新一代紅、綠、藍超高亮度LED 達到了前所未有的性能。最近，日本日亞公司利用其InGaN 藍光LED 和熒光技術，新推出了白光固體發(fā)光器件產(chǎn)品，其色溫為6500K，效率達每瓦7.5 流明。超高亮度LED 的問世及其產(chǎn)業(yè)化，為太陽能燈光系統(tǒng)增添了新的活力。
3、超高亮度LED 在太陽能城市燈光系統(tǒng)中的應用
3.1 超高亮度LED 燈泡的基本結(jié)構(gòu)
應用于太陽能城市燈光系統(tǒng)，單個超高亮度LED 發(fā)光管其產(chǎn)生的光線較暗、方向性太強，綜合視覺效果較差。因此，應用于太陽能城市燈光系統(tǒng)時，首先須將多個LED 發(fā)光管集中于一起，加大其發(fā)光亮度與面積；其次，根據(jù)不同色彩LED 發(fā)光管的性能差異，通過相關參數(shù)匹配優(yōu)化設計，組合成直流12V、6V 、4.8V 及其它脈沖系列產(chǎn)品，典型直流LED 高效節(jié)能燈泡主要技術參數(shù)見表……全文請點擊照明工程師社區(qū)資料下載中心
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