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道路照明光源的散熱與配光應(yīng)用

作者: 時間:2012-06-11 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

一、立項的背景和意義

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/200303.htm

LED(Light Emitting Diode,稱發(fā)光二極管),屬于固態(tài)。LED的應(yīng)用已有較悠久的歷史,以前主要應(yīng)用在各種電子設(shè)備的指示燈、大屏幕顯示器、信號燈和液晶屏幕背等領(lǐng)域。近些年來,隨著GaP、GaN系Ⅲ-V族化合物半導(dǎo)體的結(jié)晶成長工藝技術(shù)及納米技術(shù)的進步,LED的光效和大功率集成技術(shù)都有了很大的提高,LED已經(jīng)開始在照明領(lǐng)域里初步應(yīng)用,出現(xiàn)了LED路燈、LED礦燈、LED應(yīng)急燈、LED車燈、LED景觀燈等多種以大功率LED為的照明燈具。

LED發(fā)光原理為固體發(fā)光,按固體發(fā)光物理學(xué)原理,LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段,所以發(fā)光效率高達90%以上,因此,LED被譽為21世紀新光源,即將成為繼白熾燈、熒光燈、高強度氣體放電燈之后的第四代光源,被公認為當前十大前沿技術(shù)之一, LED光源這種新型照明光源必將會取代傳統(tǒng)照明光源,正帶動著一場新的產(chǎn)業(yè)革命---照明革命。

二、當前國內(nèi)外同類研究(技術(shù))概況

近幾年,隨著LED的發(fā)光效率增長100倍,成本下降10倍,其在照明領(lǐng)域的發(fā)展前景,吸引全球照明大廠家都先后加入LED光源及市場開發(fā)中。美、日、歐及中國臺灣省均推出了半導(dǎo)體照明計劃。

我國2001年863計劃立項,2003年緊急啟動了“國家半導(dǎo)體照明工程”。從2006年的“十一五”開始,國家將把半導(dǎo)體照明工程作為一個重大工程進行推動。當前,我國經(jīng)濟快速增長,能源緊張的矛盾日益顯現(xiàn),我國照明所消耗的電能約占電力總消耗量的1/6,因此提高照明產(chǎn)品的能效水平,無疑將較大幅度降低能源消耗,有效緩解目前我國電力供應(yīng)緊張的局面。國家將貫徹節(jié)能優(yōu)先政策,并將“照明器具”列入節(jié)能重點領(lǐng)域,在“十一五”期間,大力推進綠色節(jié)能照明工程,LED路燈就是LED技術(shù)的重要節(jié)能應(yīng)用。

日前,由多名留美歸國博士創(chuàng)建的中微光電子(濰坊)有限公司研制成功100瓦大功率半導(dǎo)體發(fā)光二極管路燈照明系統(tǒng),現(xiàn)已應(yīng)用于濰坊高新技術(shù)創(chuàng)業(yè)園,其照明范圍和亮度完全達到國家標準,壽命是傳統(tǒng)路燈的10~20倍,耗電量卻不到傳統(tǒng)路燈的20%。

三、本課題研究的內(nèi)容

我國雖有多家企業(yè)開發(fā)生產(chǎn)LED城市照明路燈,但很多是用小功率LED陣列作發(fā)光體,問題解決了,所用LED數(shù)量要很多,小功率LED光衰強,安裝成本高;城市照明LED路燈采用大功率LED是發(fā)展的趨勢,少數(shù)用大功率LED作發(fā)光體的路燈產(chǎn)品由于沒有很好地解決功率達到一定量時,LED的問題;LED的散光和聚光控制問題;路燈在路面照射面的照度范圍、型態(tài)和照度的均衡問題;光電轉(zhuǎn)換效率太低,每瓦只有幾個流明等問題。因此產(chǎn)品性能還不盡如人意;高性能的產(chǎn)品價位又居高不下,難以推廣普及。

四、研究的技術(shù)路線和方法

(一)光源的選擇:

光源比較:傳統(tǒng)照明光源主要有3大類:白熾燈、熒光燈和稀有氣體放電燈。與這些光源相比,LED光源光效比較高,使用壽命長,采用安全電壓供電,不含有毒重金屬,,使用壽命長,采用安全電壓供電,不含有毒重金屬,顯色指數(shù)高,而且屬于新型光源,發(fā)展?jié)摿薮螅俏磥韨鹘y(tǒng)光源理想的替代品。表1為幾種照明光源的性能比較。

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表1 幾種照明光源的性能指標

注:白熾燈發(fā)光效率為3O w的數(shù)據(jù)

是LED路燈要重點解決的問題。LED是冷光源,不象白熾燈那樣產(chǎn)生灼熱的高溫,但是,LED本身耐溫能力比較差,所以必須將發(fā)光管工作時產(chǎn)生的熱量有效的散發(fā)到空氣中去,保證芯片工作在安全的溫度環(huán)境下,這樣LED燈才能真正的體現(xiàn)出長壽命的優(yōu)勢。

LED的管芯和涂覆的熒光粉都是在幾百度的高溫條件下生產(chǎn)出來的,本身有一定的耐溫能力。但是,LED的外殼和管芯之間存在熱阻,這個熱阻使LED在使用時外殼和管芯之間出現(xiàn)溫差,管芯的溫度會高于外殼溫度。



關(guān)鍵詞: 道路照明 光源 散熱 配光

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