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探讨:影响郑州LED照明灯具热转化率的新方案

时间:2012-11-16 16:27 来源:http://www.hnlsled.com 点击:
   摘要:自2011年12月《联合国气候变化框架公约》第十七次缔约方大会在南非东部港口城市德班开幕之后,随着国务院对节能减排项目的一系列付诸实施,省会郑州LED照明灯具产品作为替代传统照明达到节能减排的新型产业应运而起。本文主要围绕LED照明灯个热转化率为主阐述了几个关键方案。
    相关学者在研究了1 W白光LED 能量转换效率与工作电流、环境温度和发光效能之间关系后, 重点对荧光粉涂敷前后白光LED 能量转换效率的变化进行了分析。研究结果表明, D5、1 W白光LED 能量转换效率分别为22.167 %和14.187 % , 1 W白光LED 的能量转换效率, 随着工作电流、环境温度的增加而下降, 能量转换效率与发光效能比值基本恒定, 荧光粉涂敷前后白光LED 能量转换效率从21.12 %下降到15.111 % , 荧光粉能量转换效率约为93 %。
  LED照明灯具热转化系统工作原理
 
     在LED的PN结上施加正向电压时,PN结会有电流流过。电子和空穴在PN结过渡层中复合会产生光子,然而并不是每一对电子和空穴都会产生光子,由于LED的PN结作为杂质半导体,存在着材料品质、位错因素以及工艺上的种种缺陷,会产生杂质电离、激发散射和晶格散射等问题,使电子从激发态跃迁到基态时与晶格原子或离子交换能量时发生无辐射跃迁,也就是不产生光子,这部分能量不转换成光能而转换成热能损耗在PN结内,于是就有一个复合载流子转换效率,并用符号nint表示。
  nint=(复合载流子产生的光子数/复合载流子总数)×100%
 复合载流子总数和产生的光子总数要计算上并不容易,常规方法是通过测量LED输出的光功率来评价这一效率,这个效率nint就称为内量子效率。
  提高内量子效率要从LED的制造材料、PN结外延生长工艺以及LED发光层的出光方式上加以研究才可能提高LED的nint,这方面经过科技界的不懈努力,已有显着提高,从早期的百分之几已提高到百分之几十,有了长足的进步,未来LED发展,还有提高nint的很大空间。
    LED照明灯具转热率主要是出电极、固定在引线框架上等原因,还做不到六个面出光,也就是达不到49.6%的全发射区域。LED内量子效率一般仅在20%左右,它还有很大的提升空间,就是要综合LED芯片结构、封装结构、材料折射系数等方面因素加以解决,来提高出光效率。
系统化简介LED照明灯具发光原理:
    LED照明灯具是由Ⅲ-Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的,其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性,即正向导通,反向截止、击穿特性。此外,在一定条件下,它还具有发光特性。在正向电压下,电子由N区注入P区,空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光。 假设发光是在P区中发生的,那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光,或者先被发光中心捕获后,再与空穴复合发光  
LED照明灯具产品关键指标要求:
1.LED照明产品的老化测试:
LED 背光及照明产品的长时间老化试验是一个非常重要的测试,通过老化测试可以及早发现LED产品在长期使用中可能产生的光衰、色温变化、漏电等故障,有利于产品性能的稳定。ITECH电源和老化测试软件主要应用于LED 背光及照明产品的老化测试。
LED 照明产品老化测试的结果和使用的设备有很大的关系,老化设备和LED照明产品,必须保证在充分散热的情况下,确定最佳的老化时间,通过老化系统监控数据,进行分析对比,以得到最精准的测试数据,从而达到生产和试验的目的。
2.LED老化测试中应用的电源和老化系统应具备的特点:
▲由于LED的工作电流非常特殊,故需要有专业的测试系统才能得到可靠的数据。
▲高功率比的数控直流电源供应器,有宽广的电压电流使用率,应用范围广泛;
▲可自动控制电压及电流的变化率,最大可能的降低成本;
▲高精度及高分辨率;
▲低噪声及纹波;
LED照明灯具老化测试优选方案:
    LED照明灯具选用灵活配比的电源,结合支持多通道的老化监控软件,可实现同时对上百个LED的老化监控测试。
这个方案的优势在于:
1.电源体积小巧、标准,可以放置在标准的仪器柜上,搭置老化系统可以根据实际情况,容易设计和摆放。避免了特殊定制老化测试系统柜的繁杂工作;
2.使用的可编程电源,操作方便,并且具有高精确度、稳定性强的特点;
3智能风扇控制,噪音小;
4.可以通过软件,批量设定老化的值并可以 检测每一个LED 照明产品的工作状态;
5.在老化试验台长时间持续工作的时候,一般为72H , 无需有值班人员守候;
6.利用监控软件,可以自动记录数据,便于分析;
7.价格合理,搭建简单,未来的可扩展性强,非常适合此领域的应用。
结语:
    近年因为环保、节能、半导体的综合优势,LED绿色光源取代传统光源用于常规照明已锋芒毕露,取代传统照明必须让技术提高带动成本下降,半导体照明才可以发挥科技优势!但要LED的发光效率有更大的突破才可以实现广泛应用,因为发光效率是应用的必须数据,要提高发光效率就跟以上内量子效率与电光效率息息相关!
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