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高亮度LED照明应用开发的技术挑战分析

时间:2011-01-19  浏览次数:207865
本文摘要:但ACLED实际应用场所,   LED一般都使采取DC直流驱动。有更多的应用弹性与优势,因此也是发展LED光源相当重要的一大

    

但ACLED实际应用场所,   LED一般都使采取DC直流驱动。有更多的应用弹性与优势,因此也是发展LED光源相当重要的一大趋势!尤其是一般生活电力来源均为AC电力,若要快速让LED光源普及于生活应用,发展AC设计的LED产品,相关应用快速生长的应用关键。

为了达到高亮度的要求,LED发光效能继续提升。也让单一组件的功率增加不少,尤其是随之而来的运行高热状况,很可能就因为高热问题,使组件的光衰或寿命相对减低,而在组件方面若能在前段制程就考虑散热需求,要比从外在条件进行散热设计要来得更有效率,也能可继续发展更高功率、高亮度的LED组件因应日常照明应用。

环保议题继续升温,   这几年下来。让各种用电的现况出现极大的改变,终端电器就有多项极大的革新,像是CRT电视被LCDTV取代,甚至是大量耗能的白炽灯,也成为各国相继禁用的光源。

若可在日常照明导入节能灯具,   因为观察全球19%电能耗用都是用于照明应用中。对于全球的能源消耗可能发生显着的节约效果,因此,各国政府为了打造更环保的国家形象,也积极透过政策、法规与产业辅导朝照明节能化应用方向发展,而利用原有的LED或是CCFL新式光源设计来取代激进光源,进行日常照明应用,也成为照明产业的重要发展趋势。

   激进光源应用现况

仍须大量的高效能、高亮度光源,   多数实际应用场所中。例如,路灯、卖场照明、商店照明等,需高效能、高亮度的灯具设施,大多采高强度的气体放电式灯具 High-intensitydischarge;HID或卤素灯,以达到高亮度、高照度的应用需求;而在卖场、店家的长时间需求,多半选用荧光灯管 CompactFluorescentLamp;CFL;住宅多仍大量使用白炽灯、荧光灯(CFL或以省电诉求的新式省电灯泡。众多实际应用场所中,耗能最高、效率最差的光源应以白炽灯为主,因为应用时会让大量电能转换成无用的热,也会让灯具寿命因此降低。

日常照明市场所涵盖应用领域相当广,   以具体光源应用观察。包括建筑物照明、标志、景观照明、零售、信号灯、街道照明和住宅照明等。若要讨论节能的效益,就必需针对现有的灯具提出科学化的预估的方法,例如以输入功率比与实际输出流明进行效能衡量,目前也多实行每瓦流明数进行预估基准(或能源效率 efficaci预估。

   不同照明方案能源效率差别大

白炽灯照明方案的能源效率最差,例如,用60W白炽灯进行照名实,能源效率约为10lm/W相较CFL荧光灯具的能源效率就可达50lm/W一支100WHID可具有80lm/W相当于产生8,   以现有的照明应用观察。000流明亮度。

   LED光源效能与实用性大幅提升

与气体放电式的HID灯具、CFL荧光灯具这类光源,   LED特质在于本身就是1个电子零组件。必需以玻璃容器内置高压气体的体积相对更小,不需内填有毒元素,组件自身就设有金属接点,并可焊接安装在任意外表上,便利性相当高。

其中节能效益是最受业者关注的重点。   LED具备未来光源多项优势。

亮度无法有效提升,多用于指示性用途的辅助光源,但现在以白光LED为例子,制作方式早已大幅改善,例如,透过高效能蓝光 LED镀磷发生近似白光的发光效果,同时大幅提升单一组件的亮度输出,目前白光LED能源效率已有大幅进展,色温表现4,   以往LED因当时技术受限。5006,000k下,实验室的测试数据已可达到逾越200lm/W高效能表现。

组件的硬度、强度较高,不会如同激进光源因为主要由玻璃制成,会出现怕摔、不耐撞击问题,也可搭配不同荧光粉设计或搭配构型设计,产制各种不同特性的光源效果,整体组件亦不含汞,同时具备超越50,   LED属于固态光源组件。000小时寿命周期,LED寿命较仅能运作1,000小时的白炽灯要高更多。

   导入生活应用仍有关键问题待克服

制作光源系统的观念则与激进设计大不相同,   由于LED原器件的物理特性差别。需要有更多方面的技术与专业辅助。

如何做到相关电路整合,   LED灯泡型设计在空间相对紧凑。必需靠整合芯片达成设计目标。

   1光学设计

这种过于集中的光源,   LED光源属于高效率的点光源。激进应用会有相当多的问题,例如,若当台灯用会造成近距离的光型不够匀称,即便LED具备宽广的色彩调控弹性,能源效率表示也相当不错,但在生活用照明应用时就会影响使用观感,点光源必需透过光学透镜或机构设计(透镜、导光素材)来发生近似激进灯具的光型表现,会增加灯具本钱,紧凑的构型设计中较难突破光学的物理特性。

   2散热设计

组件在发光时产生的温度会过度集中在单点之上,   同样的延续LED组件自身是点光源的限制。若没有效处理散热,会致使组件出现烧融,甚至缩短使用寿命!除了组件自身需针对散热强化设计,例如,透过芯片打金线或是载板的设计技术进行改善,达到自体散热设计,即便如此,热源仍会出现有过度集中在灯具点状位置的状况,如何透过外部组件的主动散热与主动散热设计,去改善结点温度控制的处置能力,这就成为相关灯具设计的技术差异。

   3驱动与控制电路设计

LED驱动发光仍需要大量电子电路进行辅助,   实际应用时。才干达到高效率的目的但对于一般白炽灯的调光设计,如果也想在新式LED光源上实现,这就必须透过DC直流供电控制进行供电调整,这时若同时考虑能耗与用电效率,会让驱动的电子电路复杂度大幅提升,就的设计很采取大量独立组件造成系统的离散设计问题,让整体省下来的电能反倒在相关电路被消耗掉了

让灯具业者不用重新开发不同灯具的配合电路,   目前已有组件厂商采取单芯片的可调光控制IC设计。运用现成的解决方案就能达到兼具对比旧式光源的操作体验,也可达到更高效能的节能效益。

功耗仅6瓦。   E27型式的LED节能灯泡。

   4电源转换电路设计

   
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