白光LED用于照明技术分析.docVIP

白光LED用于照明技术分析 　　摘要：作为第四代照明器具，白光LED受到了人们的广泛关注。本文从白光LED的技术原理出发，分析了其应用于照明的优点和劣势，并对白光LED目前存在的问题和今后的发展趋势进行了讨论。 　　关键词：白光LED；照明；节能 　　Abstract: As the fourth generation lighting apparatus, the white LED has received extensive attention. This article analyzed the technology principle of white LED and its advantages and bottlenecks in lighting application field. The current problems and future development trend of the white LED were discussed. 　　Key words: White LED; Lighting; Energy Saving 　　 　　中图分类号：[TU88]文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013） 　　一、引言 　　自爱迪生发明白炽灯以来，人造照明光源经历了三个发展阶段：白炽灯、气体放电灯、荧光灯。如今，白光LED作为一种新型的半导体发光器件日益受到人们的关注，因其具有绿色、节能、长寿命的特征而被称为第四代照明灯具。特别是随着研究的不断加强，白光LED的光效持续得到提高，至今已达160 lm/W，这不禁引发了人们关于白光LED将全面取代白炽灯、金卤灯和荧光灯等传统电光源的呼声。本文即对白光LED用于照明的相关技术特点进行了分析，并对其相应的优缺点和今后的发展方向进行了讨论。 　　二、白光LED的技术特征 　　白光LED的核心技术在于LED芯片。虽然LED作为一种电致发光的半导体器件已成熟应用于信号指示和户外大屏幕等领域，但真正意义的白光LED，或者称能用于照明的白光LED出现才不超过20年时间。 　　为了应用于照明，光源必须有很好的显色性，所以照明用LED必须发白光。一种方案是发明一种多能级载流子复合的复合型杂质半导体，使之直接产生多色光，从而混合后发白光，然而此种方案迄今未获成功。另一种方案是将发射红、绿、蓝三种基色的发光二极管芯片做在同一个管芯中，混光成为白色，但是由于所发光束的某些部分仍然呈现原光色，致使整体光色较差，此种方案已被放弃。 　　目前采用的方案是在GaN基或GaInN基的蓝光或近紫外区LED芯片上涂覆黄色或全色荧光粉，从而得到白光LED。荧光粉的质量、涂层厚度稍有影响均将严重影响其显色指数、色温、光效和光衰。白光LED的寿命主要受限于GaN基或GaInN基LED芯片本身的寿命。鉴于LED为PN结发光，散热不好将导致芯片寿命剧烈下降。而具有实用价值的高亮度、大功率白光LED不可避免会遇到更严重的PN结温升问题。并且，单个白光LED的照度有限，在照明应用时往往采用阵列的形式，而制作工艺的均一性差别也将降低整体产品的使用性能。 　　如此，鉴于白光LED本身的技术特点，在应用于照明时需详细分析其固有的优点和劣势，并采取相应的措施才能使白光LED更好的用于照明，实现绿色照明。 　　三、白光LED应用于照明的优点及劣势分析 　　作为第四代照明器具，白光LED用于照明的优点在于： 　　（1）光效高。目前的实用光效可达70～90lm/W，据报导，美国实验室数据达160lm/W，而且还有增加的趋势，预期在未来3～5年，实用光效达到150～200lm/W是可能的，到那时有可能成为最高效的光源。 　　（2）起动性能好。只有毫秒级的响应时间，能达到全光通输出，快捷可靠。 　　（3）可控性强。低电压器件，调光方便，容易实现数字化控制。 　　（4）全固态。具有耐震动，耐气候性良好的优点。 　　（5）环保。白光LED不含汞，环保性能优。 　　（6）点光源。白光LED在一定光束角内定向辐射，用于射灯、筒灯等灯具时,有利于提高下射光通比。 　　由于白光LED自身的原理和特点，目前白光LED的劣势在于： 　　（1）价格高。成本高成为白光LED照明进入应用的主要障碍之一，初次购买成本是传统灯具的5~10倍，对普通用户来说成本劣势非常明显。有限的节能本身无法弥补其高价格，今后主要靠量产来降低成本。 　　（2）实际寿命偏低。由于PN结自身寿命对温度的敏感性和实际产品设计、制造、使用方面的原因，LED照明灯具的实际寿命往往只有其标称寿命的几分之一甚至几十分之一。这主要是受散热条件的影响。 　　（3）光衰大。LED的PN结温度升高时阻抗降低，发光特性也将