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LED行业现状与未来分析

发布时间:2020-06-27 20:11:57

在如今日新月异的电器化时代里,LED作为一种发光源,已经渗透到我们生活的方方面面。其实LED仅诞生在上个世纪60年代,比我们新中国成立的时间还要短。作为一项划时代技术,这确实不是一段很长的时间,但它借助电子行业飞速发展的东风,LED不仅在指示和装饰领域得到长足的发展,也在照明领域掀开了新的一页,无可争议的成为下一代照明主流产品之一。 早期LED受到构成PN结掺杂物质的单一性与技术的局限性,我们仅能得到黄、红等较少颜色的光。这时的LED由于光效低,功率小等原因,只具备指示的功能,也有人在装饰领域做了大胆的尝试,并取得不错的效果。后来由于砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、磷砷化镓(GaAsP)等一批新材料的出现,LED光源色彩不仅变得鲜艳起来,其它各项指标也都有所提高。特别是白光LED的诞生,更是奠定了它在未来照明领域霸主地位。 一、LED的现状 其实,当前LED在照明领域还面临一些问题。它之所以能够引起人们的高度关注,主要是因为它在节能、环保、长寿、可使用安全低电压点燃及造型多样性等方面的特点是传统灯具无法比拟的,可是目前市面上的LED照明产品由于受其使用的材料、制造工业及成本等因素限制,不能充分展现这些特点。这些产品即旁且杂。按使用环境来区分主要有户外和户内灯具,例如在户外灯具上主要有:路灯、景观灯、建筑用射灯、汽车灯、洗墙灯、泛光灯等;户内灯具主要有PAR灯系列、GU(5.3、10)(MR16)系列、日光灯系列(以T8为主)、烛形灯系列、筒灯系列、嵌灯系列、壁灯、天花灯、幕墙等、轨道灯等等。按出光方向又可分为定向灯和非定向灯。然而遗憾的是,不管这些灯具从外形还是用途上看,我们都能找到传统灯具的影子。换言之,在目前的照明领域,LED还没有给自己定位,没有完全属于自己东西。这严重影响了LED在照明领域的发展。 在技术方面LED也面临一些难题。例如散热,据相关研究和多年工作总结,目前,一款好的光源设计可使电-光转换效率达到30%左右。但仍有70%的电能转换成热能。拿一个5W的为例,假设驱动的效率是80%,那么光源就得到4W的功率,按30%的电-光转换效率,仍然有2.8W的电能转换成热能,加上前面驱动板的约1W的损耗,一个5W的球泡灯就要产生3.8W的热能。这就是我们设计的LED灯具温升居高不下的主要原因。 下图是某光源的温升对正向电流的曲线图:

   从图中我们可以看出,当LED工作的环境温达到70°时,正向电流就开始下降,达到125°,电流基本上下降到不及正常值的30%。这些变化会使光输出迅速下降,且严重影响LED寿命。为了能把LED结温降下来,在设计LED灯具时,我们通常会配上专用的散热器。目前用来散热的材料主要有铝、工程导热塑胶、陶瓷等。铝材由于其较高的导热系数和加工便利,目前应用最广泛,其中又因加工不同而分为拉伸、压铸、插片等。利用工程塑胶实现散热是最近才兴起的一种方式,它不仅热阻较低,还同时具有结缘特性,这对LED灯具分毫必争的空间显得尤为珍贵。另外它还可以根据需要轻松的加工成不同的形状,未来潜力无限。但成本目前还相对较高。至于陶瓷,虽然热阻很低,但由于加工不易,目前只有部分光源晶片的载体采用到。 在光效方面,虽然有些灯具已达到90lm/W,甚至在实验室里单颗光源的效率已达到250lm/W,但仍有非常大的挖掘潜力。提高光效是提高电-光转换效率的最直接的办法,对散热也有很大的帮助。 其次,光源的显色性也同样是个需要改善的地方。目前的白光LED主要通过两种途径获得,一种是由红、绿、蓝三种颜色的LED配光得到,这不仅增加了成本和设计难度,色温的漂移也是个不容易克服的问题。另外一种是通过蓝光与黄色荧光粉进行混光来实现,通过这种方式获得的白光不仅色温漂移小,光效也得到很大的提高。目前市场上的白光LED大多是通过这种途径得到的。由于这种白光在混色时缺少红光和绿光,在显色性方面就大打折扣。现在市面上的产品能达到80%的显色性已经算是不错了。 1

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