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理論上LED的發(fā)光效能可以高達(dá)每瓦200流明以上,而現(xiàn)有的白光LED則只有每瓦70流明左右,與節(jié)能型螢光燈相比還有一定差距;而且其價(jià)格與傳統(tǒng)光源 相比也有很大的劣勢(shì)。因此如何儘快把LED的優(yōu)勢(shì)真正發(fā)揮出來(lái)也就成為現(xiàn)在相關(guān)從業(yè)人員所必須要面對(duì)的技術(shù)難題。而要真正開(kāi)拓出一個(gè)全新的半導(dǎo)體照明時(shí) 代,還要從以下幾個(gè)方面努力攻克技術(shù)難題:
1.提高LED發(fā)光效率難題。
提高LED的發(fā)光效率主要的方法是改進(jìn)半導(dǎo)體發(fā)光材料與LED晶片的結(jié)構(gòu)和製造工藝。由於這部分工作需要強(qiáng)大的理論研究基礎(chǔ)和先進(jìn)的半導(dǎo)體工藝設(shè)備,因此
要實(shí)現(xiàn)200流明/瓦的目標(biāo)路途依然比較艱難。目前傳統(tǒng)CCFL冷陰極螢光燈雖然耗電量大、發(fā)光品質(zhì)一般,但是其發(fā)光效率可達(dá)到50-100流明/瓦,而
白光LED器件在剛起步時(shí)發(fā)光效率僅為20lm/W甚至更低,這就註定LED在開(kāi)始時(shí)並不適合作為L(zhǎng)CD顯示器的背光源。不過(guò),白光LED的發(fā)光效率以每
年提高60%的幅度提升,到目前為止,白光LED器件的發(fā)光效率突破50lm/W,開(kāi)始達(dá)到實(shí)用化水準(zhǔn)。
2.解決高功率光衰壽命難題。
由於照明用光源對(duì)亮度的要求要比顯示用光源高,白光LED功率要盡可能大,在大電流工作時(shí),隨著點(diǎn)燃時(shí)間增長(zhǎng),LED自身光衰加上螢光粉及封裝材料的劣化
等造成光通下降,照明領(lǐng)域通常將光通下降到初始值的某一百分值定義為燈的有效壽命結(jié)束了,實(shí)際功率型白光LED壽命也就大大縮短。作為照明,單個(gè)LED輸
出的光通量必須足夠大,欲加大LED的光通量,首先必須注入足夠的電功率。但LED晶片的溫升不能過(guò)高,否則各項(xiàng)性能特別是使用壽命會(huì)受到很大的影響。顯
然,設(shè)計(jì)較大輸入功率的LED器件和燈具,除需用面積較大的晶片外,還必須有良好的散熱結(jié)構(gòu)。
3.燈具結(jié)構(gòu)的合理性設(shè)計(jì)難題
由於LED照明需由多個(gè)LED管組成,其參數(shù)離散性也是一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。除了通過(guò)預(yù)選、分類(lèi),儘量保證一致性以外,還必須設(shè)計(jì)合理的燈具結(jié)構(gòu)(包括LED的排列和位置佈局)和研究合適的驅(qū)動(dòng)電路,防止偶爾產(chǎn)生的能量集中而燒毀部分LED。
4.研究簡(jiǎn)單有效的驅(qū)動(dòng)電路
由於多個(gè)LED組成一隻照明燈具時(shí),免不了對(duì)LED進(jìn)行並聯(lián)、串聯(lián)。而在使用過(guò)程中只要有一個(gè)LED短路或開(kāi)路,都將會(huì)導(dǎo)致整小片或整條LED熄滅,影響照明效果。為此,必須研究簡(jiǎn)單而廉價(jià)的保護(hù)電路,使這種不良影響降至最低限度。
5. LED取代CCFL面臨成本難題
LED背光源系統(tǒng)的成本要高於冷陰極螢光管。目前LED背光模組零元件的價(jià)格為CCFL背光源的5倍左右,螢?zāi)怀叽缭酱?,?cǎi)用LED背光技術(shù)的成本就越高。但隨著產(chǎn)能的增加,LED背光源的成本將快速下滑。
6. 晶片散熱問(wèn)題。
由於LED晶片的表面面積均為小於1mm2,工作時(shí)電流密度大,二極體內(nèi)發(fā)熱嚴(yán)重,如果不加以疏導(dǎo),將使晶片損壞,由於照明要求多個(gè)LED組合而成,LED密集度大,長(zhǎng)時(shí)間發(fā)光溫升在所難免,所以必須加強(qiáng)散熱,使得LED光源的體積變大,給燈的外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)增加難度。
LED以其巨大的節(jié)能潛力以及良好的照明性能為我們打開(kāi)了一個(gè)全新的技術(shù)領(lǐng)域。但是它也面臨著上文所提出的諸多技術(shù)和制度上的障礙。在我們的照明設(shè)計(jì)過(guò)程 中,我們應(yīng)該以一種理性的態(tài)度去看待LED的應(yīng)用,應(yīng)該在真正瞭解LED性能前提下,根據(jù)環(huán)境的條件,合理地選擇使用LED,才能真正創(chuàng)造出一個(gè)節(jié)能而優(yōu) 質(zhì)的照明光環(huán)境。