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关于LED普通照明系统效率问题的思考[5]

2010-7-19  来源:LED环球在线   有9055人阅读

  随着世界经济的高速增长,全球能源短缺越来越严重。而在总的能源消耗量中,照明用电占了约20%的份额,并且还在不断增长。因此,对普通照明的光源来说,光效是最重要的指标之一。

  其次,结温过高将导致LED发出光的主波长的偏移,这将导致两个后果:

  1、导致荧光粉与输出光失配,从而导致光输出下降。图7给出了YAG荧光粉的光谱响应。YAG荧光粉是白光LED中最普遍使用的荧光粉。可以看出:波长大于370nm时,激发光谱的响应效率将随波长增大而下降。

  2、导致输出光的颜色和色温的漂移,这两项都是普通照明的重要指标。

  最后,结温过高将加快器件的老化,减短器件的寿命。图8和图9分别给出了市场上常见的某型号LED的期望寿命(B50, L70,即50%的灯光输出下降到70%)随结温和灯壳温度的变化情况。

  综上所述,可以看出:对普通照明用LED来说,散热设计极为重要。当我们评估LED普通照明系统,计算系统光效和光通量时,必须考虑结温的影响。

  普通照明用LED器件的思考

  产业的发展是市场需求决定的,然后技术可行性对市场需求所决定的方向进行修正。也就是说,市场的需求对产业的发展提供了方向,但是具体由何种途径,何种方式达到这个方向,则是由技术决定的。打个比喻:如果对产业发展方向进行一次投票的话,市场需求对某一方向有投赞成票的权利,而技术对某一方向有投反对票的权利。因此,在思考LED用于普通照明产业的方向时必须要考虑:普通照明需要什么?

  我们知道,普通照明需要的是高光效的照明系统,所以光效是LED照明系统重要的指标。

  文章最后,我们对LED产业及产品的发展方向做个分析:

  (1)假如若干年后商业化的LED的光效达到150lm/W~200lm/W,LED及其灯具(应用)会是怎样?

  答案1:多个紧密排列的LED封装不是合适的方向。

  1、LED灯具的主要尺寸是散热器,紧密排列的LED并不能减少灯具的尺寸;

  2、紧密排列的LED将增加散热难度;

  3、与单颗LED相比,紧密排列的LED比单颗LED发光点大,增加光学设计的难度;

  4、紧密排列的多颗LED会增加眩光。

  答案2:实用型的单颗LED不是功率越大越好。

  1、只要LED没从机理上解决温度升高出光减少的问题,而大功率的芯片比小功率的芯片散热更难;

  2、大功率的芯片如果需要加大芯片的尺寸进而发光点加大的话,它将增加光学设计的难度;

  3、当然,也不是功率越小越好,以光效高兼顾总光通量为准。

  答案3:分散排列的多颗LED组合是更合理的普通照明应用。

  这样一来,灯具总尺寸将更小,灯具光利用率将更高。

  以上三点,是建立在LED光效在现有基础上进一步提高,但离理论光效仍然有较大距离的基础上分析的。如果光效达到或接近理论光效如80%以上,以上分析将被部分颠覆。因为,这时候散热将不是问题,即只有20%的能量需要散热。但小尺寸有利于光效的分析基础还在的。

  (2)LED产业在中国具有广阔前景

  首先、中国有完整的照明产业链;

  其次、LED的应用如果以多颗组合时,组合的多样性产生了产品的多样性,多样性的产品对中国制造更加有利,这点CFL主要由中国生产就是一个佐证。因此,可以预计,中国将继续成为LED灯具的大国。

  再者、上游(芯片,外延片)国际领先企业将进驻中国。中国进行上游的研发将加速这种过程。

 

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