高亮度LED產(chǎn)生新應(yīng)用與新標(biāo)準(zhǔn)

　　隨著高亮度LED功率的增加，它們催生了很多新的應(yīng)用，從建筑照明到醫(yī)療產(chǎn)品。能源之星照明標(biāo)準(zhǔn)正在逐步關(guān)注總體系統(tǒng)效率。

　　要點(diǎn)

　　總體照明系統(tǒng)效率包括電源轉(zhuǎn)換、電流調(diào)節(jié)以及HBLED(高亮度發(fā)光二極管)裝置本身的效率，而不只是HBLED片芯的效率。

　　HBLED照明系統(tǒng)現(xiàn)在的效率低于最高效的熒光燈。但HBLED將在三年內(nèi)迎頭趕上。

　　HBLED的其它優(yōu)點(diǎn)有純凈光源、緊固性和調(diào)光控制能力，將幫助它們進(jìn)入新型醫(yī)療與照明應(yīng)用。

　　HBLED(高亮度發(fā)光二極管)的功率在不斷增加：例如，Cree公司現(xiàn)在提供88lm/W的器件，并且計(jì)劃在今年年底提供100lm/W的器件，五年內(nèi)將出現(xiàn)150lm/W器件。作為獨(dú)立元件，HBLED效率高于白熾燈甚至熒光燈。但是，在系統(tǒng)級(jí)上，因?yàn)楸仨毧紤]它們帶來的功率損耗問題(包括AC/DC和DC/DC轉(zhuǎn)換與電流調(diào)節(jié))，它們的優(yōu)勢(shì)被削弱了。另外，LED照明裝置(或光源)會(huì)帶來損耗，LED組件本身亦有熱損耗。

　　美國DOE(能源部)最近完成了針對(duì)SSL(固態(tài)照明)光源的新的能源之星規(guī)范，這樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)者可以對(duì)光源與裝置采用相同的比較數(shù)字。新規(guī)范不是著眼于HBLED在元件級(jí)上的發(fā)光效率，而是整體的光源效率。

　　電流驅(qū)動(dòng)的LED光強(qiáng)直接與正向電流成正比。這些器件有與二極管相同的陡峭電壓/電流曲線，電壓上的小小變動(dòng)會(huì)導(dǎo)致電流的一個(gè)相對(duì)較大的變化，亮度也產(chǎn)生變化，因此控制電流比控制電壓更重要。很多IC制造商(通常從事于電源控制器業(yè)務(wù))都進(jìn)入了LED驅(qū)動(dòng)器電流調(diào)節(jié)市場。這些供應(yīng)商包括：德州儀器公司、美國國家半導(dǎo)體公司、Intersil、Cypress、Maxim和LinearTechnology.

　　除了電流調(diào)節(jié)器以外，照明系統(tǒng)可能還必須帶有一個(gè)AC/DC轉(zhuǎn)換器，采用電池供電的系統(tǒng)可能還需要一個(gè)DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器。總之，僅轉(zhuǎn)換方面，就可能損失10%~15%的系統(tǒng)功率。另外，由于反射和鏡頭損耗，設(shè)備中SSL的亮度損失可能高達(dá)一半。

　　能源之星SSL規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)將在2008年9月30日生效。該規(guī)范有兩個(gè)部分。CategoryA覆蓋今天現(xiàn)有的器件。它規(guī)定，一個(gè)符合CategoryA的嵌入發(fā)光設(shè)備(或“下射聚光燈”)必須為35lm/W.CategoryB將覆蓋三年內(nèi)出現(xiàn)的高效SSL設(shè)備。那時(shí)，SSL能夠與今天采用傳統(tǒng)光源的最高效發(fā)光系統(tǒng)競爭。例如，現(xiàn)在最常見的高性能T8熒光燈和電子鎮(zhèn)流系統(tǒng)可以產(chǎn)生約100lm/W.這些熒光鎮(zhèn)流系統(tǒng)的高質(zhì)量產(chǎn)品可以達(dá)到約70%的效率，獲得70lm/W的光源效率。而采用今天已商業(yè)化的SSL技術(shù)時(shí)，HBLED光源無法達(dá)到CategoryB級(jí)的最小發(fā)光效率。不過，LED技術(shù)正在快速發(fā)展，未來將可以滿足能源之星CategoryB的要求。但LED除了效率和長壽命以外還有其它優(yōu)勢(shì)，值得我們?cè)讷@得更高效率以前繼續(xù)跟蹤它的發(fā)展。例如，在熒光照明中，調(diào)光非常困難，而對(duì)LED不過是直接減小電流而已。另外，你可以用多個(gè)冷白色LED和暖白色LED陣列，動(dòng)態(tài)地改變一個(gè)房間的顏色。預(yù)計(jì)SSL將在今后五年內(nèi)成為家庭與工業(yè)照明的一種重要技術(shù)。

　　今天可用的多數(shù)HBLED都需要直流電壓和電流，因此，大多數(shù)SSL系統(tǒng)都含有轉(zhuǎn)換電路，將交流電源轉(zhuǎn)換為穩(wěn)壓的直流電源。不過，SeoulSemiconductor公司最近推出了AcricheHBLED,它可以直接用交流電源工作(圖1)，用一只表面組裝電阻設(shè)定輸入電壓，范圍從100V~110VAC和220V~230VAC.在片芯中，LED包含了多層LED半導(dǎo)體結(jié)。二極管結(jié)在總正向電壓接近于110V或220V的交流電壓時(shí)建立。這些器件有兩串背對(duì)背的LED.第一串導(dǎo)通，并在正半電壓周期內(nèi)傳導(dǎo)，而第二個(gè)在另一串周期內(nèi)導(dǎo)通，因此LED可在整個(gè)交流電壓周期內(nèi)發(fā)光。直接采用交流工作簡化了電源轉(zhuǎn)換電路，增加了系統(tǒng)可靠性，并減少了設(shè)計(jì)時(shí)間。AcricheHBLED有兩種型號(hào)：用于100V/110V的AW3200和用于220V/230V的AW3220.兩種型號(hào)均具有59lm/W的效率，它低于直流供電的HBLED的發(fā)光，但也相差無幾。

　　隨著能量成本的持續(xù)上升，照明效率的重要性也日益增加。美國DOE估計(jì)，照明要消耗一座建筑20%的電力。然而，在發(fā)展中國家經(jīng)常缺乏可靠的電力網(wǎng)絡(luò)，人們可以使用太陽能SSL為電池供電，從而獲得可靠的夜間照明。唯一的其它選擇是煤油燈，它既危險(xiǎn)又昂貴。