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假使从LED照明本领的迈入来看,LED应用规模技巧

时间:2019-09-21 04:35来源:www.9159.com
天津市市容与园林管理委员会主任陈大庆认为,推进光效的提升是技术发展的关键。LED光源的光效是LED事业发展的出发点和原动力,直接影响到节能率,也影响到政府的决心,更影响到

天津市市容与园林管理委员会主任陈大庆认为,推进光效的提升是技术发展的关键。LED光源的光效是LED事业发展的出发点和原动力,直接影响到节能率,也影响到政府的决心,更影响到投资人的回收周期和经营利润。他高呼,“作为LED产业界的任何人,要清醒地认识到:就是光效,光效,光效”.

在LED照明技术持续发展及社会对能源危机日益重视的今天,LED照明行业迎来全面爆发期,吸引众多资金及企业涌入,由此照明市场的竞争也日益激烈。

在LED照明技术持续发展及社会对能源危机日益重视的今天,LED照明行业迎来全面爆发期,吸引众多资金及企业涌入,由此照明市场的竞争也日益激烈。

“谈到LED,大家首先想到的就是节能,但是LED道路照明是否节能,需要在什么条件下才能真正节能,是目前整个行业所要思考的问题”,照明行业协会专家赵建平在飞利浦举办的研讨会上表示。

复旦大学方志烈教授指出,对现有结构进行优化、材料优化、工艺优化,再进行优化组合,做到了161lm/W,2mm2芯片350mA达208lm/W,商品化问题不大,但效率再提高则需要有新的技术突破。

如果从LED照明技术的发展来看,可以从三个方面来讲,一个是芯片层面,一个是封装层面,一个是应用层面。芯片层面主要关注LED的制成技术;封装层面主要是如何把LED芯片转换成可以用来照明的灯珠或是光源;LED应用层面技术发展相对复杂,主要包括电子控制技术的发展、新型材料的发展和使用,环境照明质量评价技术的发展和完善。

如果从LED照明技术的发展来看,可以从三个方面来讲,一个是芯片层面,一个是封装层面,一个是应用层面。芯片层面主要关注LED的制成技术;封装层面主要是如何把LED芯片转换成可以用来照明的灯珠或是光源;LED应用层面技术发展相对复杂,主要包括电子控制技术的发展、新型材料的发展和使用,环境照明质量评价技术的发展和完善。

近几年,LED道路照明发展迅速,已经取得了一定成绩,同时人们对LED道路照明的配光、色温等整体性能也有了新的认识,例如,色温在4000K及其以下的LED道路照明,更符合人们的视觉需求。

方教授指出,目前功率LED封装结构的主要发展趋势是尺寸小型化、光学透镜铸模化、热电通路分离化、热阻最小化、平面贴片化、耐受结温最高化、光通量最大化。

芯片层面

一、芯片层面

LED具有耗能低,光线集中,色感丰富,图像多变等特点,“但是某些特点应用于LED道路照明,并不是优势,恰恰是弱势。”

方教授引用美国物理学会会刊的语句指出,“原则上发光二极管是灯的最终形式,它的发展确实能够而且将继续直到所有功率和颜色都实现为止”.

一直以追求高的发光效率为LED芯片技术发展的动力。倒装技术是目前获取高效大功率LED芯片的主要技术之一,衬底材料中蓝宝石和与之配套的垂直结构的激光衬底剥离技术和新型键合技术仍将在较长时间内占统治地位。

一直以追求高的发光效率为LED芯片技术发展的动力。倒装技术是目前获取高效大功率LED芯片的主要技术之一,衬底材料中蓝宝石和与之配套的垂直结构的激光衬底剥离技术和新型键合技术仍将在较长时间内占统治地位。但在不久的将来,采用金属半导体结构,改善欧姆接触,提高晶体质量,改善电子迁移率和电注入效率,同时通过LED芯片外形表面粗化和光子晶体,高反射率镜面,透明电极改善提取光效率,那时白光LED的总效率可达到52%。随着LED光效的提高,一方面芯片越做越小,在一定大小的外延片上可切割的芯片数越来越多,从而降低单颗芯片的成本,另一方面单芯片功率越做越大,如现在是3W,将来会往5W、10W发展。这对有功率要求的照明应用可以减少芯片使用数,降低应用系统的成本。总之,倒装法、高电压、硅基氮化镓仍将是半导体照明芯片的发展方向。

LED路灯到底节不节能?

天津工业大学半导体照明工程研发中心王巍博士看好智能照明控制技术的未来,智能照明控制系统具有不需改变硬件与布线的条件下,通过软件技术实现照明自动化、智能化的优点,在照明节能控制的同时,能较好地保证照明效果的均匀性、延长灯具的使用寿命。

但在不久的将来,采用金属半导体结构,改善欧姆接触,提高晶体质量,改善电子迁移率和电注入效率,同时通过LED芯片外形表面粗化和光子晶体,高反射率镜面,透明电极改善提取光效率,那时白光LED的总效率可达到52%。

二、封装层面

去年年底,三部委在招标文件规定LED路灯整体能效为85lm,但实际上很多企业表示很难达到这一指标。

不过王巍也认为手工控制也具有某些方面的优势,“照明设计的确定性和照明需求的多变性之间存在的矛盾可以由手动控制来解决。手动控制装置简单可靠而且灵活,也同样可以起到节能的作用。手动控制在私人空间有独特优势”.在发展进程中为满足更多的消费者的需求还会遇到更多的问题,未来的LED产业只能是更加智能化,优势也更独立。

随着LED光效的提高,一方面芯片越做越小,在一定大小的外延片上可切割的芯片数越来越多,从而降低单颗芯片的成本,另一方面单芯片功率越做越大,如现在是3W,将来会往5W、10W发展。这对有功率要求的照明应用可以减少芯片使用数,降低应用系统的成本。

芯片级封装、LED灯丝封装、高显色指数及广色域将是未来封装工艺的发展趋势。采用透明导电膜、表面粗化技术、DBR反射器技术来提升LED灯珠的光效正装封装仍然是技术主流;同时倒装结构的COB/COF技术也是封装厂家关注的重点,集成封装式光引擎将会成为下一季研发重点。

按80lm计算,如果光效得到有效利用,LED路灯90%光都照射在需要的路面上,那么LED路灯整体的有效利用是72lum/w。

总之,倒装法、高电压、硅基氮化镓仍将是半导体照明芯片的发展方向。

去电源方案,COB/COF应用的普及:在成本因素驱动下,去电源方案逐步成为可接受的产品,而高压LED充分迎合了去电源方案,但其需要解决的是芯片可靠性。凭借低热阻、光型好、免焊接以及成本低廉等优势,COB应用在今后将会得到广泛普及。

而高压钠灯的光效为120lm/w,其灯具效果为70lm/w(道路照明设计标准所规定的应用于道路照明标准最低效率为70lm/w)。所以相对于LED,使用高压钠灯配光更散,而如果高压钠灯的有效利用率是80lm/w,其整体能效利用是67lum/w。

封装层面

另外,中功率将成为主流封装方式,目前市场上的产品多为大功率LED产品或是小功率LED产品,它们虽各有优点,但也有着无法克服的缺陷,而结合两者优点的中功率LED产品应运而生。

“在同等条件下,LED路灯整体光效为72lum/w,与高压钠灯67lum/w相比,节能更高。比较飞利浦照明cosme,由于其发光体小,配光度比较好,光效为140lm/w,非常适合道路照明。同等条件下,cosme灯具效率比高压钠灯提高5%左右,整体有效利用值为89lum/w”,赵建平对高工LED记者分析了三种不同灯具在同等条件下的整体有效利用值。

芯片级封装、LED灯丝封装、高显色指数及广色域将是未来封装工艺的发展趋势。采用透明导电膜、表面粗化技术、DBR反射器技术来提升LED灯珠的光效正装封装仍然是技术主流;同时倒装结构的COB/COF技术也是封装厂家关注的重点,集成封装式光引擎将会成为下一季研发重点。

还有就是新材料在封装中的应用。耐高温、抗紫外以及低吸水率等更高环境耐受性的材料,如热固型材料EMC、热塑性PCT、改性PPA以及类陶瓷塑料等将会被广泛应用。对于光品质的需求,针对室内照明方面,LED显色指数CRI以80为标准,以90+为目标,尽量使照明产品的光色接近普朗克曲线,这样才能改善LED的光品质,今后室内照明也将更关注光的品质。

从这三个数据来看,cosme是最节能的,其次是LED,然后是高压钠灯,LED没有cosme节能,但是应用到道路照明领域比高压钠灯节能。

去电源方案,COB/COF应用的普及:在成本因素驱动下,去电源方案逐步成为可接受的产品,而高压LED充分迎合了去电源方案,但其需要解决的是芯片可靠性。凭借低热阻、光型好、免焊接以及成本低廉等优势,COB应用在今后将会得到广泛普及。

通过优化LED封装技术,光效进一步提高,目前已经超过200lm/W,远高于其他大量使用的传统光源。LED灯珠的散热性能将进一步改善,可靠性进一步提高,灯珠的寿命也会进一步延长,从而光色品质进一步提高,最终人眼舒适度达到进一步改善。

“而LED真正的节能体现在替换传统白炽灯上,比如说酒店、居住建筑等场所,用6W的LED替代20W的白炽灯,可以节能70%以上,如果用25W的LED灯替换100W的卤素灯,节能同样在70%以上”,赵建平对记者表示。

另外,中功率将成为主流封装方式,目前市场上的产品多为大功率LED产品或是小功率LED产品,它们虽各有优点,但也有着无法克服的缺陷,而结合两者优点的中功率LED产品应运而生。

三、LED应用研发层面

LED节能潜能在哪里,怎么节能?

还有就是新材料在封装中的应用。耐高温、抗紫外以及低吸水率等更高环境耐受性的材料,如热固型材料EMC、热塑性PCT、改性PPA以及类陶瓷塑料等将会被广泛应用。

目前应用厂家主要通过采用新型散热材料、先进光学设计与新型光学材料应用等手段实现LED照明产品的成本优化,同时并保证产品性能。但在将来,LED照明应用厂家将重点关注这些点:

“相对于高压钠灯,LED最大的优势在于控制灵活,可以变功率”,LED路灯相关专家表示。

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