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(1)節(jié)能。led是直接由電能轉(zhuǎn)換成光能的,中間沒有加熱的過程,因而光電轉(zhuǎn)換效率較其他光源高。在同樣亮度下,LED的耗電量是白熾燈的10%。如果采用LED作為照明光源,每年節(jié)省的電量極大,節(jié)能效果十分可觀。
(2)環(huán)保。不含鉛、汞等污染元素,而且LED光譜中不含紫外線和紅外線,對人體無任何傷害,對環(huán)境無污染。
(3)壽命長。LED的壽命高達(dá)十萬小時(shí),是白熾燈的100倍,從使用的時(shí)間考慮,選用LED可以節(jié)省維修和更換成本。
(4)無頻閃。LED采用直流驅(qū)動,消除了由于頻閃對人眼造成的視覺疲勞,普通白熾燈都是采用的交流供電,因而會產(chǎn)生頻閃。
2LED照明節(jié)能技術(shù)分析
目前照明領(lǐng)域中最常見的光源主要是LED、熒光燈、白熾燈、高壓鈉燈、低壓鈉燈。從上表的數(shù)據(jù)可以看出,LED燈的壽命最長,高達(dá)100000小時(shí)。LED燈的使用壽命是熒光燈的10-20倍,是白熾燈的100倍,是高壓鈉燈的4-8倍,是低壓鈉燈的33-50倍。按照每天10小時(shí)照明計(jì)算,采用白光LED可照明10000天,大概27年。采用熒光燈可照明1000天,大概2.7年。采用白熾燈照明時(shí)間約1年。采用高壓鈉燈可照明2400天,大概6.5年。采用低壓鈉燈可照明300天,大約1年。以上幾種光源中,LED的壽命最長,所以采用LED光源作為照明燈具,可以節(jié)省維修費(fèi)和相關(guān)的更換費(fèi)用。
3LED前景展望
隨著相關(guān)政策的鼓勵(lì)和扶持,LED的使用將會越來越普遍,有專家估計(jì),LED在2025年將會替代25%-35%的傳統(tǒng)光源。LED因其壽命長、節(jié)能、環(huán)保、易控制等優(yōu)點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用于顯示屏、被光源、信號燈等領(lǐng)域,目前正逐步取代傳統(tǒng)光源。隨著器件結(jié)構(gòu)的改進(jìn),并且已經(jīng)開始在一些領(lǐng)域取代白熾燈,最終LED將成為21世紀(jì)的照明光源。目前由于LED的相關(guān)技術(shù)處在改進(jìn)之中,因而LED售價(jià)比其他光源高。隨著LED相關(guān)技術(shù)的發(fā)展及創(chuàng)新,LED產(chǎn)業(yè)將會呈現(xiàn)出更多的新技術(shù)、新產(chǎn)品,LED的價(jià)格將有所下降,逐漸成為照明領(lǐng)域的優(yōu)勢光源。
4結(jié)語
據(jù)稱,2月26日,夏普將在此前普通燈泡型(直徑2.6厘米金屬頂蓋LED燈)基礎(chǔ)上,追加投放4款直徑1.7厘米,估價(jià)約4000日元(約合RMB300元)的小型LED燈泡新品。相對于其主要競爭對手松下(Panasonic)同類產(chǎn)品約便宜1000日元(約合RMB74元)。
據(jù)悉,除在日本率先投放外,夏普公司計(jì)劃3月份左右投放北美市場,隨后投放中國等歐亞市場。另據(jù),該公司有關(guān)人士透露,本年度LED照明關(guān)聯(lián)產(chǎn)品銷售額有望突破500億日元,顯示出其對LED照明市場較為樂觀的預(yù)期。
日立照明則計(jì)劃2月1日起投放4款號稱最省電的6.5瓦普通燈泡型LED燈泡新品,售價(jià)同樣約為4000日元左右。該公司有關(guān)人士透露:“相比較白熾電燈泡,每年約能節(jié)省9成左右的電費(fèi)?!?/p>
與此同時(shí),09年3月份率先在日本國內(nèi)市場打響家用LED照明商戰(zhàn)第一槍的東芝公司,不久后也將其年度新品。技術(shù)競賽推動下,日本國內(nèi)家用LED照明市場“小型化”商戰(zhàn)一觸即發(fā)。
據(jù)悉,LED電燈泡消耗功率僅為同等亮度白熾燈的8分之一左右,壽命則為后者的約40倍,長達(dá)4萬小時(shí)以上,按照平均每天使用10小時(shí)計(jì)算,使用年限達(dá)10年以上。按照購買價(jià)+使用成本+更換成本的加權(quán)算法,LED燈泡絕對是“精明”家庭照明器具的首選產(chǎn)品。
去年夏天以后,隨著消費(fèi)規(guī)模和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大,家用LED燈泡價(jià)格較當(dāng)初上市時(shí)便宜了一半左右,市場普及的速度進(jìn)一步加快。加之去年年末“升級版”的環(huán)保點(diǎn)補(bǔ)貼制度正式將LED燈泡納入補(bǔ)貼范圍,政策性降價(jià)進(jìn)一步刺激了市場需求。
近年來,以LED為代表的新光源正憑借其高效、節(jié)能、環(huán)保的特點(diǎn),不斷發(fā)揮著功能化、智能化的照明優(yōu)勢。在今天開幕的2015中國(上海)國際半導(dǎo)體照明應(yīng)用技術(shù)論壇上,一項(xiàng)可以實(shí)現(xiàn)無線上網(wǎng)功能的LED照明技術(shù)引來各方關(guān)注。
上海半導(dǎo)體照明工程該技術(shù)研究中心主任助理李抒智介紹,只要在LED燈泡中增加一個(gè)類似于無線路由器的模塊,就能實(shí)現(xiàn)WiFi中繼,從而進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。由于光和無線電波傳播網(wǎng)絡(luò)信號的原理基本一致,給普通的LED燈泡裝上具有路由器同等功能的芯片,控制它每秒數(shù)百萬次閃爍,亮了表示1,滅了代表0,二進(jìn)制的數(shù)據(jù)被快速編碼成燈光信號并進(jìn)行有效的傳輸。人眼雖覺察不到,但傳感器卻可以接收到這些變化。有了這一功能,在我們的日常生活中只要點(diǎn)亮一盞燈,就可以快速上網(wǎng)。
目前的無線電信號傳輸設(shè)備存在很多局限性,主要依賴于路由器。相比之下,燈泡在使用上更具有不受空間制約、無需線路連接的優(yōu)勢。尤其在國內(nèi),節(jié)能環(huán)保的LED光源也正在大規(guī)模取代傳統(tǒng)白熾燈。LED燈泡上網(wǎng)看上去神奇而且便捷,它能不能像WiFi那樣走進(jìn)千家萬戶,甚至取代WiFi呢?李抒智告訴記者,由于燈光上網(wǎng)還沒有發(fā)展到產(chǎn)業(yè)化階段,價(jià)格略顯昂貴,以飛利浦三個(gè)具有上網(wǎng)功能的燈泡組為例,售價(jià)大約在2千元左右。目前僅在少數(shù)五星級賓館中投入試用。而一旦燈光上網(wǎng)的芯片模塊、設(shè)備等進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段,LED上網(wǎng)的價(jià)格就會大幅度下降。
未來,研發(fā)團(tuán)隊(duì)還將考慮在可上網(wǎng)的LED燈泡上安裝生物識別傳感器,憑借一盞燈實(shí)現(xiàn)整個(gè)居家環(huán)境下的物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用將指日可待。
LED企業(yè)的潮流新寵
CSP是2007年由Philips Lumileds推出來,其后一直沒動靜,直到2012、2013年開始才成為LED業(yè)界最具話題性的技術(shù)。飛利浦、科銳、三星等企業(yè)被認(rèn)為是CSP巨頭。
在韓國,三星出貨量最大的LM-131A的芯片尺寸是0.78mm×0.78mm,封裝尺寸是1.42mm×1.42mm,嚴(yán)格來說不滿足CSP封裝尺寸要求,所以稱為CSP似乎有點(diǎn)不嚴(yán)謹(jǐn)。三星在今年推出的第二代芯片級封裝器件CSP,尺寸達(dá)到1.2mm×1.2mm,比第一代CSP縮小30%,同時(shí)性能卻提高了10%。三星LED中國區(qū)總經(jīng)理唐國慶表示CSP將是三星2015年重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)品。首爾半導(dǎo)體則宣稱1.9mm×1.9mm以及1.5mm×1.5mm的CSP芯片已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。
在日本,東芝在去年推出一款尺寸僅為0.65mm×0.65mm的白光芯片級封裝LED(CSP-LED),號稱行業(yè)最小。日亞的覆晶封裝(FCCSP)產(chǎn)線預(yù)計(jì)今年10月起即可每個(gè)月達(dá)數(shù)千萬顆的初期產(chǎn)能,目標(biāo)在未來3-5年內(nèi)將覆晶封裝LED推上市場主流位置。
在臺灣,隆達(dá)電子去年首款無封裝白光LED芯片,并已小量試產(chǎn);今年又宣稱業(yè)界最小CSP無封裝UVLED封裝產(chǎn)品。臺積電則向業(yè)界分享了“WLCSP封裝可靠性”的內(nèi)容,其技術(shù)水平引起業(yè)內(nèi)關(guān)注。
在國內(nèi),CSP僅限在話題性,真正展出的產(chǎn)品不多,天電、德豪潤達(dá)、晶科等LED企業(yè)表示將陸續(xù)推出CSP產(chǎn)品。國內(nèi)最先將倒裝技術(shù)應(yīng)用于白光LED的是江蘇長電,而真正開創(chuàng)倒裝無金線封裝新潮流的是廣州晶科電子。晶科電子總裁特助宋東表示,晶科的LED無金線倒裝技術(shù)已大量應(yīng)用在大功率路燈、電視機(jī)背光系列、手機(jī)閃光燈系列,在全球市場中大約已經(jīng)占了10%左右的份額。宋東還披露:“晶科電子在前些年已經(jīng)開始對芯片級光源也就是CSP進(jìn)行研發(fā)了,經(jīng)過了這幾年的技術(shù)處理今年已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn),而且已經(jīng)得到了大量的應(yīng)用。在未來我們大概會有超過40%-50%的市場份額?!?/p>
最近值得關(guān)注的另一家國內(nèi)企業(yè)是立體光電。6月份,廣東朗能入股立體光電公司,并舉辦了CSP專用設(shè)備揭幕典禮。立體光電是從去年年初開始以CSP技術(shù)及解決方案吸引業(yè)內(nèi)的目光,有說法認(rèn)為它是全國第一家能夠?qū)o封裝芯片批量使用的企業(yè)。立體光電總經(jīng)理程勝鵬在與三星簽約合作協(xié)議時(shí)表示,2015年將會是無封裝芯片推廣應(yīng)用的元年,未來兩三年內(nèi)相信無封裝芯片會大行其道。
優(yōu)勢凸顯的封裝技術(shù)
立體光電總經(jīng)理程勝鵬表示CSP具有諸多優(yōu)點(diǎn):1、穩(wěn)定性更好,沒有了金線和支架,故障率更低。安裝、運(yùn)輸、儲存過程中損壞的幾率大幅降低,減少生產(chǎn)損耗。2、尺寸更小,光密度更高,更利于光的控制。3、熱阻更低,直接接觸芯片底部鍍焊盤,減少熱阻層。4、靈活性更好,可以任意組合成各種功率和串并數(shù)。5、性價(jià)比更高,減少了支架和硅膠的用量,減少了封裝這一流通環(huán)節(jié),整體成本降低。
CSP被支持者認(rèn)為是LED未來的發(fā)展趨勢。首先,從性能上來看,不僅解決封裝體積微型化的發(fā)展與改善散熱問題,而且能夠?qū)崿F(xiàn)單個(gè)器件封裝的簡單化,小型化,可以大大降低每個(gè)器件的物料成本,所以量產(chǎn)實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)能很大。其次,從現(xiàn)有發(fā)展模式上來看,行業(yè)發(fā)展從“芯片廠+封裝廠+應(yīng)用商”模式走向“芯片廠+應(yīng)用商”的模式,省去封裝環(huán)節(jié),縮短產(chǎn)業(yè)鏈,是會降低整個(gè)流通成本,讓LED價(jià)格更貼近百姓。最后,從以前封裝制程來看,高功率封裝以thinfilm晶片為基礎(chǔ),再將晶片貼合到陶瓷基板上,再進(jìn)行熒光粉涂布,而中低功率封裝則多以水平晶片為基礎(chǔ),使用導(dǎo)線架并且需要打線制程,或是采QFN封裝型態(tài),在噴涂熒光粉的方式進(jìn)行。而CSP技術(shù)為高功率與中功率封裝型態(tài)帶來新選擇。
不同的聲音來自對“無封裝”、“免封裝”這一命名的質(zhì)疑。在市場上許多人稱“白光晶片”為“免封裝晶片”,事實(shí)上,LED產(chǎn)業(yè)從未出產(chǎn)過不需要封裝就能使用的晶片。免封裝之所以不可行,主要理由是封裝后的線路,無論是打線或倒裝型式的電聯(lián)結(jié)區(qū)域,都會因暴露在含水的空氣中氧化,進(jìn)而失效。為了不讓電聯(lián)結(jié)失效,無可避免地要用隔水隔氣的透明材質(zhì)包裹于晶片與焊接區(qū)外,以完成LED光學(xué)元件。由于倒裝晶片采取共金焊接加工,取代典型打線制程,熒光層則包覆于作為出光窗口的藍(lán)寶石及晶片側(cè)壁上,因此外觀看來似能免除封裝的大部分程序。而實(shí)際運(yùn)用上,無論是為了光型還是為了出光率,采用適當(dāng)折射率的透明膠體作外封介質(zhì),都是必要的。所以,“免封裝”自始至終都不曾存在。
質(zhì)疑者還指出,CSP從本質(zhì)上看仍舊處于原有提升lm/$的軌跡上,無非還是搶占了其它封裝的市場份額,一沒有拓展行業(yè)生存空間,二也沒有降低行業(yè)競爭壓力,即使實(shí)現(xiàn)了2500lm/$,也沒有什么價(jià)值。支持者則強(qiáng)調(diào),最早使用CSP的是背光和閃光燈,目前蘋果和三星的手機(jī)閃光燈都是使用CSP無封裝芯片,三星和LG的超薄電視部分使用的CSP無封裝芯片;在照明行業(yè),CSP因?yàn)轶w積小,靈活度高,應(yīng)用范圍非常廣泛。
關(guān)于CSP技術(shù)對LED封裝產(chǎn)業(yè)的影響,在理論上,LED封裝廠取得白光晶片后,就不再需要為了混光配色大傷腦筋。配色的責(zé)任將上移到晶片制造端,只要封裝端控制好進(jìn)貨,庫存或廢料風(fēng)險(xiǎn)就能有效降低。順著這個(gè)思路,接下來只要白光晶片貨源穩(wěn)定,封裝廠可減少混光配色的制造程序與資本支出。整體看來,白光晶片的出現(xiàn)似對封裝業(yè)者有利。但免除了舊風(fēng)險(xiǎn),新風(fēng)險(xiǎn)接踵而至:當(dāng)混光配色的責(zé)任上移到了晶片制造端后,封裝廠的重要性也將隨之減少。因此白光晶片,按理說,將會對LED封裝產(chǎn)業(yè)造成很大的沖擊。
聲稱掌握CSP技術(shù)的LED企業(yè)也認(rèn)為對當(dāng)前的“CSP熱”要理智看待。晶科電子總裁特助宋東說:“CSP不是萬能的,它是針對不同的產(chǎn)品有不同的應(yīng)用,適合你的,你這個(gè)產(chǎn)品才有市場;不適合你的,你這個(gè)產(chǎn)品就沒有市場。最終還是要靠消費(fèi)者市場來決定?!彼€表示,“針對不同的產(chǎn)品來做倒裝的無封裝技術(shù),就像我們的日光燈、廣告球泡燈就不適合用這這種無金線產(chǎn)品,但是針對電視機(jī)和路燈以及手機(jī)閃光燈就比較適合。不同領(lǐng)域需求是不一樣的,對產(chǎn)品的定位也不一樣。我認(rèn)為每種封裝方式在不同的領(lǐng)域中都各有優(yōu)勢。”
鴻利光電總經(jīng)理雷利寧坦陳,CSP封裝技術(shù)面臨著諸多技術(shù)難點(diǎn),包括封裝工藝的難易度不同、如何選取工藝,不同工藝性能的差異如何來進(jìn)行優(yōu)化,CSP產(chǎn)品的尺寸是多樣化的、怎么樣實(shí)現(xiàn)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的推廣,是否存在更具有突破性的工藝等一系列的問題。業(yè)內(nèi)人士指出,CSP產(chǎn)品價(jià)格相對于照明領(lǐng)域產(chǎn)品仍在較高價(jià)位,并且很多企業(yè)并未能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),但其應(yīng)用于LED背光領(lǐng)域、手機(jī)閃光燈的市場一直在增長。在CSP產(chǎn)品的良率和成本問題還未得到解決之前,在照明領(lǐng)域,SMD封裝等這一性價(jià)比極高的技術(shù)仍將會是主流。
沸沸揚(yáng)揚(yáng)的業(yè)界聲音
鴻利光電總經(jīng)理雷利寧:
“我們必須直視和面對CSP的來臨,我們也在做技術(shù)突破和努力?!?/p>
易美芯光(北京)科技有限公司執(zhí)行副總裁劉國旭:
“目前CSP的發(fā)展暫時(shí)沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),大家的尺寸不像中功率2835、4014、5630那樣都采用同樣的標(biāo)準(zhǔn)。
若形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),它的推廣將會加速。照明要使用CSP可能還需要一些時(shí)間,或需開發(fā)更小尺寸的CSP?!?/p>
廣東省半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)聯(lián)合創(chuàng)新中心主任眭世榮:“從技術(shù)方面看,無封裝芯片具備穩(wěn)定性好、光色一致性好、熱阻低等優(yōu)勢,與此同時(shí),無封裝芯片也十分符合我國當(dāng)前LED產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、組件化的發(fā)展大趨勢?!?/p>
三星電子執(zhí)行副社長譚昌琳:
“一項(xiàng)產(chǎn)業(yè)新技術(shù)從誕生到落地,需要很多配套,能讓業(yè)界快速使用到產(chǎn)品,而未來CSP將是芯片領(lǐng)域的趨勢。對此三星將不斷努力創(chuàng)新,明年將推出全新的碳化硅襯底,這將是一個(gè)新紀(jì)元的開始?!?/p>
亮銳(Lumileds)亞洲區(qū)市場總監(jiān)周學(xué)軍:
“如果未來不能夠掌握CSP技術(shù)及產(chǎn)品的話,可能會面臨淘汰的危險(xiǎn)。CSP技術(shù)進(jìn)入的門檻非常高,超越照明行業(yè)原先一把螺絲刀所能解決的范疇?!?/p>
科銳中國區(qū)總經(jīng)理邵嘉平:
“目前CSP無封裝芯片已應(yīng)用到背光屏幕、通用性照明等領(lǐng)域,相信隨著CSP不斷創(chuàng)新完善,未來將在閃光燈、汽車燈、顯示屏等領(lǐng)域擁有更大的發(fā)展空間,創(chuàng)造出更大的價(jià)值?!?/p>
晶能光電總經(jīng)理梁伏波:
“CSP無封裝技術(shù)早幾年就已應(yīng)用到顯示屏領(lǐng)域,但由于各種因素使得芯片有好地方,也有不好的地方,讓人很頭疼?!?/p>
臺灣晶元光電行銷中心協(xié)理林依達(dá):
“芯片級封裝并不是沒有封裝,至少看來還是沒有辦法做到免封裝,所以不可能革掉傳統(tǒng)封裝的命,而且從LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今,并沒有一項(xiàng)封裝技術(shù)完完全全替代另一項(xiàng)封裝技術(shù)?!?/p>
劉 琳 荊州理工職業(yè)學(xué)院 434000
【文章摘要】
目前,在全球消耗的電能中19% 用于照明。這些電能大多被低效的照明技術(shù)所消耗。發(fā)光二極管(LED)技術(shù)是用一種場致發(fā)光的方法來取代那些技術(shù),這種方法效率高,壽命長并且總成本更低。為了大力推廣這項(xiàng)技術(shù),LED 技術(shù)人員將不斷作出重大技術(shù)突破,即在降低成本的同時(shí)提高光輸出、質(zhì)量和效率。
如何促進(jìn)市場廣泛采用基于LED 的照明系統(tǒng),本文將圍繞LED 研究和制造、照明應(yīng)用和系統(tǒng)、商業(yè)化等三個(gè)方面展開討論,分析問題并找出解決方案。
【關(guān)鍵詞】
內(nèi)部量子效率; 顏色質(zhì)量系統(tǒng); 白光LED; 標(biāo)準(zhǔn)化
LED 照明是將電子高效轉(zhuǎn)換成光子的方法。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,LED 將在不久的將來超過所有傳統(tǒng)光源的性能。此外,除了高效節(jié)能、質(zhì)量好,LED 還能為市場提供壽命長(超過50000 小時(shí))、無燈絲或無玻璃外殼損傷、外形小巧、無汞污染的產(chǎn)品。
1 研究和制造
盡管目前已經(jīng)開發(fā)出超過200lm/W 的LED 光源,但是在制造和解決制造成本上仍需要進(jìn)行大量的研究工作。為了降低每流明的成本,解決的問題主要包括:
1)光效下降——當(dāng)電流增大時(shí),LED 內(nèi)部量子效率下降。導(dǎo)致這種效率降低的原因主要是由俄歇復(fù)合或其他非輻射復(fù)合造成的。實(shí)驗(yàn)表明,在較高的電流密度下,LED 光效將從150lm/W 降到70lm/W 以下。
2)散熱問題——在LED 芯片上產(chǎn)生的熱量會導(dǎo)致光效的下降。在LED 光源中,連接處的溫度可高達(dá)120° C,會造成光效下降20%至30%。這主要是由俄歇復(fù)合引起的。研究發(fā)現(xiàn),LED 芯片上的熱量可以通過封裝中良好的熱處理來解決。
3)熒光粉——好的熒光粉對于白光LED 的高質(zhì)量和一致性是至關(guān)重要的。但驅(qū)動這些熒光粉的光波波長也會對光效產(chǎn)生影響——波長在藍(lán)光和紫外光之間變化的波驅(qū)動熒光粉轉(zhuǎn)換成白光的效率最高。金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積(MOCVD)反應(yīng)器的制造商正在不斷努力改善芯片制造工藝流程,以加強(qiáng)這一波長范圍的輻射效率。
4)光萃取——目前,LED 封裝的光萃取效率是80%。另外的20% 的效率可以通過高反射、巧妙的結(jié)構(gòu)和形狀、光子晶體結(jié)構(gòu)和其他萃取方法來提高。
5)電效率——LED 燈的直流驅(qū)動電路的效率最高可達(dá)92% 至93%。技術(shù)人員正在研究一項(xiàng)新的技術(shù):通過交流電直接驅(qū)動的“無驅(qū)動器的LED 光源”,驅(qū)動電路效率可超過98% 或者更高。
對于白光LED,內(nèi)部量子效率的下降與紅、綠、藍(lán)(RGB)LED 芯片有關(guān),因此技術(shù)人員正在努力填補(bǔ)綠光LED 這個(gè)空白,即用半極化的芯片來加倍填補(bǔ)綠光空白,并且讓紅、綠、藍(lán)(RGB)LED 的光效超過基于熒光粉的LED 的光效。
2 照明應(yīng)用和系統(tǒng)
隨著LED 進(jìn)入普通照明應(yīng)用,色彩和光的質(zhì)量將會變得越來越重要。目前, LED 市場是用相關(guān)色溫(CCT)來評價(jià)和說明。國際標(biāo)準(zhǔn)委員會建議采用七階麥克亞當(dāng)橢圓來評價(jià)。
除了相關(guān)色溫,另一個(gè)光源質(zhì)量測試指標(biāo)是顯色指數(shù)(CRI)。顯色指數(shù)是衡量傳統(tǒng)光源呈現(xiàn)顏色的準(zhǔn)確性的指標(biāo)。美國國家標(biāo)準(zhǔn)與測試協(xié)會(NIST)已經(jīng)開發(fā)出“顏色質(zhì)量系統(tǒng)”(CQS)的新指標(biāo)來取代顯色指數(shù)。它采用的是整個(gè)光譜中真實(shí)飽和的顏色。這是整個(gè)光譜中更貼合實(shí)際的測量,并且能真實(shí)地測量光源是如何照亮顏色的。
由于這些指標(biāo)是進(jìn)一步確保消費(fèi)者對LED 光源的滿意度的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),因此非常重要。目前,最常見的白光LED 光源類似于熒光燈,燈內(nèi)熒光粉被藍(lán)光LED 或紫外線光LED 所激發(fā)。然而更有效的方法是把紅、綠、藍(lán)LED 光源發(fā)射出的光融合在一起以創(chuàng)造出品質(zhì)更好的白光。
3 LED 商業(yè)化
LED 光源是一個(gè)包含大量相互作用的復(fù)雜系統(tǒng)。必須考慮的因素包括:驅(qū)動器、電氣控制、視覺效果、LED 本身、散熱問題以及電壓保護(hù)等。解決好這些因素就能制造出適應(yīng)大眾市場的產(chǎn)品。
商業(yè)化產(chǎn)品的市場因素包括有獲得有效替換LED 部件的能力。其次,必須為產(chǎn)品提供保證書以保障消費(fèi)者的利益。國際照明委員會等標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)目前正在加快制定LED 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。這些組織機(jī)構(gòu)與利益相關(guān)者合作,一起制定出保護(hù)消費(fèi)者利益和保護(hù)LED 市場的標(biāo)準(zhǔn)。
生產(chǎn)規(guī)模將繼續(xù)降低生產(chǎn)成本。隨著生產(chǎn)量的增加,每單位LED 的價(jià)格將降低,這將使制造商獲得競爭優(yōu)勢??紤]固定和可變成本、擴(kuò)大生產(chǎn)的成本,估計(jì)那些年產(chǎn)2 億單位的制造商比那些年產(chǎn)0.5 億單位的制造商少生產(chǎn)大約20% 的LED 產(chǎn)品。
促進(jìn)LED 技術(shù)商業(yè)化的另一重要因素是互聯(lián)使用的標(biāo)準(zhǔn)化。國際上,飛利浦公司已經(jīng)發(fā)起成立了扎噶聯(lián)盟,旨在討論和制定出一系列的LED 互聯(lián)。該聯(lián)盟得到了全球一些企業(yè)的廣泛支持,通過燈之間互聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)化,消費(fèi)者僅需替換他們燈具中損壞的LED 光引擎,而不需購買并安裝一整個(gè)全新的燈具。
高亮度LED 應(yīng)用市場的增長速度非??臁_@個(gè)包括普通照明、背光源(電視、顯示器、電腦)和汽車照明的市場預(yù)計(jì)將在2015 年增長到780 億美元。在未來的2-3 年中,在背光源市場的企業(yè)將占據(jù)主導(dǎo)地位,但普通照明最終將占據(jù)最大的市場份額。普通照明將到2015 年增長到380 億美元。
4 結(jié)論
LED 是一個(gè)潛在的優(yōu)質(zhì)光源:高效、堅(jiān)固耐用和最低壽命周期成本。在LED 能夠在市場中充分發(fā)揮其潛力之前,研究、工程化、商業(yè)化和市場發(fā)展需要不斷進(jìn)行。LED 照明終將成為未來的主導(dǎo)光源。
總體而言,LED 照明技術(shù)最大的一個(gè)障礙就是它高昂的最初成本,這一障礙目前正在得以解決。一方面開發(fā)更有效的器件,并且通過制造業(yè)的革新來擴(kuò)大生產(chǎn)。另一方面,由于LED 的商業(yè)化,并且被市場轉(zhuǎn)型計(jì)劃所支持,在某些地區(qū)的消費(fèi)者能從可以幫助減輕LED 光源成本的政策、激勵(lì)機(jī)制和融資機(jī)制中獲利。
全球有幾十億個(gè)家庭照明,以及數(shù)以百萬計(jì)的戶外街道和道路照明、商業(yè)辦公照明和工業(yè)照明等利潤市場。LED 制造商已經(jīng)戰(zhàn)略性地把最有前途的應(yīng)用作為目標(biāo)——首先是一些普通照明,如方向燈和筒燈,背光源和LED 顯示器,在未來的2-3 年里,他們將比熒光技術(shù)更便宜,而且他們讓制造商能提供更有效的環(huán)境和超輕薄產(chǎn)品。汽車是LED 的另一個(gè)市場, LED 的抗震性和其小尺寸封裝使它們靈活且非常適合日常行駛,最終適合做大前燈。這些應(yīng)用和其他一些應(yīng)用正在推動供應(yīng)鏈的增長,建立基礎(chǔ)設(shè)施、生產(chǎn)技術(shù)和使LED 最終發(fā)展成為普通照明應(yīng)用的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
建議:
1)繼續(xù)支持LED 研發(fā)—— 提高效率并降低成本,例如量子效率下降、熱量問題、熒光粉、光萃取等。形成一個(gè)有政府支持的類似于半導(dǎo)體制造技術(shù)聯(lián)盟(SEMATECH)的LED 企業(yè)集團(tuán)。
2)支持準(zhǔn)確且公正地衡量LED 光源及系統(tǒng)性能屬性的工業(yè)測試標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)。新技術(shù)需要發(fā)展新的標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo),以及公平的測試。這個(gè)測試使一系列光源之間的比較能夠讓LED 在普通照明市場中更有競爭力。發(fā)展顏色質(zhì)量體系(CQS)和LM-79(測量固態(tài)照明產(chǎn)品的光電性能)以及LM-80(測量LED 光源的光通維持率) 等工業(yè)測試標(biāo)準(zhǔn)將確立LED 技術(shù)在照明市場中的地位。
3)通過營銷活動、產(chǎn)品標(biāo)簽和質(zhì)量標(biāo)志(如:“能源之星”)來鼓勵(lì)對消費(fèi)者進(jìn)行有關(guān)綠色照明的教育。通過淘汰白熾燈的宣傳來理解流明、光效等基本的光參量, 幫助消費(fèi)者識別光源的質(zhì)量,作出明智的選擇。
4)通過稅收優(yōu)惠、增強(qiáng)資本津貼計(jì)劃、或者直接補(bǔ)貼的方法初步地把商業(yè)市場作為目標(biāo)。然后,隨著技術(shù)的進(jìn)步而且技術(shù)也逐漸變得價(jià)格低廉,制定計(jì)劃以支持家用照明市場廣泛采用。
【參考文獻(xiàn)】