自高亮度白光LED问世后,由于它具有发光效率高节电效果好,并且无污染、寿命的特点,在照明应用上受到各的重视。用白光LED作照明灯来取代传统照明灯的研发工作不断地进行着,取得了一些成果。里举几个实例。
1. 采用白光LED作小型LCD彩屏的背光照明来取代冷阴极荧光灯(CCFT)。由于驱动白光LED有电路简单、无须正负电源、且效率高、尺寸小的特点,在便携式电子产品中获得极其广泛的应用。随着白光LED性能的提高,白光LED作背光源的应用不仅用于手机、游戏机、PDA、MP4、数码相机等小彩屏电子产品,目前已应用到屏幕尺寸更大的DVD、GPS及15英寸笔记本电脑中。它已成为LED最大用户之一www.cechina.cn,占LED年产量的30%左右。
2. 采用白光LED作小型数码相机的闪光灯来取代传统的氙灯。由于采用短时间脉冲给LED供电可以比额定电流大一倍,给出的强光可满足相机补光的要求。驱动LED闪光灯的电路无须高压电源,也没有较长的时间充电的缺点,可获得更多的抓拍机会,并使电池使用时间更长。
图1 LED照明系统结构框图
图2 太阳能光控LED路灯
3.
利用太阳能转化成电能来替代火力发电最理想的,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1~5W LED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控制工程网版权所有,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50~60 lm/W,最近又提高到80lm/W。有一些顶级的发光效率可达100 lm/W以上。例如控制工程网版权所有,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、减小了体积控制工程网版权所有,还提高了可靠性、简化了工艺。
例如控制工程网版权所有,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。
两则LED灯的喜讯
2007年LED灯有两则喜讯:
1. 丰田汽车发布了采用4颗400lm的白光LED及1颗200lm的白光LED组成的汽车头灯(前照灯),其总光通量为1800lm;
2. 韩国采用大功率白光LED作迷你型