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超高亮度LED的性能和應(yīng)用

作者: 時(shí)間:2016-12-04 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

隨著廣告部門對(duì)戶外LED顯示屏亮度的限制,高亮度的LED顯示屏才隨之在市場上減少。高亮度在LED顯示屏行業(yè)雖已漸成為過去,在其它方面應(yīng)用還是很受歡迎的,現(xiàn)在就讓我們來一起看下超高亮度LED的性能和應(yīng)用。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201612/325709.htm

  一、D的性能:

  超高亮度紅A1GaAsLED與GaAsP-GaPLED相比,具有更高的發(fā)光效率,透明襯低(TS)A1GaAsLED(640nm)的流明效率已接近 10lm/w,比紅色GaAsP-GaPLED大10倍。超高亮度InGaAlPLED提供的顏色與GaAsP-GaPLED相同包括:綠黃色 (560nm)、淺綠黃色(570nm)、黃色(585nm)、淺黃(590nm)、橙色(605nm)、淺紅(625nm深紅(640nm)。透明襯底 A1GaInPLED發(fā)光效率與其它LED結(jié)構(gòu)及白熾光源的比較,InGaAlPLED吸收襯底(AS)的流明效率為101m/w,透明襯底(TS)為 201m/w,在590-626nm的波長范圍內(nèi)比GaAsP-GaPLED的流明效率要高10-20倍;在560-570的波長范圍內(nèi)則比GaAsP- GaPLED高出2-4倍。超高亮度InGaNLED提供了蘭色光和綠色光,其波長范圍蘭色為450-480nm,蘭綠色為500nm,綠色為 520nm;其流明效率為3-151m/w。D目前的流明效率已超過了帶濾光片的白熾燈,可以取代功率1w以內(nèi)的白熾燈,而且用LED陣列可以取代功率150w以內(nèi)的白熾燈。對(duì)于許多應(yīng)用,白熾燈都是采用濾光片來得到紅色、橙色、綠色和蘭色,而用D則可得到相同的顏色。近年 AlGaInP材料和InGaN材料制造的超高亮度LED將多個(gè)(紅、蘭、綠)超高亮度LED芯片組合在一起,不用濾光片也能得到各種顏色。包括紅、橙、黃、綠、藍(lán),目前其發(fā)光效率均已超過白熾燈,正向熒光燈接近。發(fā)光亮度已高于1000mcd,可滿足室外全天候、全色顯示的需要,用LED彩色大屏幕可以表現(xiàn)天空和海洋,實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)畫。新一代紅、綠、藍(lán)超高亮度LED達(dá)到了前所未有的性能。

  二、超高亮度LED的應(yīng)用:

  1.信息指示燈

  汽車信號(hào)指示:汽車指示燈在車的外部主要是方向燈、尾燈和剎車燈;在車的內(nèi)部主要是各種儀表的照明和顯示。超高亮度LED用于汽車指示燈與傳統(tǒng)的白熾燈相比具有許多優(yōu)點(diǎn),在汽車工業(yè)中有著廣泛的市場。LED能夠經(jīng)受較強(qiáng)的機(jī)械沖擊和震動(dòng)。平均工作壽命MTBF比白熾燈泡高出幾個(gè)量級(jí),遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出汽車本身的工作壽命,因此LED剎車燈可封裝成一個(gè)整體,而不必考慮維修。透明襯底Al.GaAs和AlInGaPLED與帶有濾光片的白熾燈泡相比具有相當(dāng)高的流明效率,這樣LED剎車燈和方向燈就能夠在較低的驅(qū)動(dòng)電流下工作,典型的驅(qū)動(dòng)電流只有白熾燈的1/4,從而降低了汽車用于行駛距離。較低的電功率還可降低汽車內(nèi)部線路系統(tǒng)的體積和重量,同時(shí)還可減小集成化的LED信號(hào)燈的內(nèi)部溫升,允許透鏡和外罩使用耐溫性能較低的塑料。LED剎車燈的響應(yīng)時(shí)間為 100ns,比白熾燈的響應(yīng)時(shí)間短,這樣便給司機(jī)留下了更多的反應(yīng)時(shí)間,從而提高了行車的安全保證。汽車的外部指示燈的照度及顏色均有明確規(guī)定。汽車的內(nèi)部照明顯示雖不像外部信號(hào)燈那樣受到政府有關(guān)部門的控制,但汽車的制造者對(duì)LED的顏色及照度有要求。GaPLED早已用于車內(nèi),超高亮度AlGaInP 和InGaNLED由于在顏色和照度上可滿足制造者的要求,因而將更多的取代車內(nèi)白熾燈。從價(jià)格上看,盡管LED燈與白熾燈相比還是較貴的,但從整個(gè)系統(tǒng)來看,二者的價(jià)格并沒有明顯的差別。隨著超高亮度TSAlGaAs和AlGaInPLED實(shí)用化的發(fā)展,最近幾年價(jià)格一直在不斷降低,今后降低的幅度還會(huì)更大。  交通信號(hào)指示:用超高亮度LED取代白熾燈,用于交通信號(hào)燈、警示燈、標(biāo)志燈現(xiàn)已遍及世界各地,市場廣闊,需求量增長很快。根據(jù)美國交通部門1994年的統(tǒng)計(jì),美國安裝交通信號(hào)燈的十字路口有26萬個(gè),每個(gè)十字路口至少要有12個(gè)紅色、黃色、藍(lán)綠色信號(hào)燈。許多十字路口還有一些附加的轉(zhuǎn)變標(biāo)志和跨越馬路的人行橫道警示燈。這樣,每個(gè)十字路口可有20信號(hào)燈,而且要同時(shí)發(fā)光。由此可推算出美國全國約有1.35億個(gè)交通信號(hào)燈。目前采用超高亮度LED取代傳統(tǒng)的白熾的燈降低電力損耗已取得明顯效果。日本每年在交通信號(hào)燈上的耗電量約為100萬千瓦,采用超高亮度LED取代白熾燈后,其耗電量僅為原來的12%。

  交通信號(hào)燈每個(gè)國家的主管部門都要制定相應(yīng)的規(guī)范,規(guī)定信號(hào)的顏色、最低的照明強(qiáng)度,光束空間分布的圖樣以及對(duì)安裝環(huán)境的要求等。盡管這些要求是按白熾燈編寫的,但對(duì)目前采用的超高亮度LED交通信號(hào)燈基本上是適用的。LED交通信號(hào)燈與白熾燈相比,工作壽命較長,一般可達(dá)到10年,考慮到戶外惡劣環(huán)境的影響,預(yù)計(jì)壽命要減少到5-6年。目前超高亮度AlGaInP紅、橙、黃色LED已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,價(jià)格也比較便宜,若用紅色超高亮度LED組成的模塊取代傳統(tǒng)的紅色白熾交通信號(hào)燈頭則可將因紅色白熾燈突然失效給安全造成的影響低到最低程度。一般LED交通信號(hào)模塊由若干組串聯(lián)的LED單燈組成,以12英寸的紅色LED交通信號(hào)模塊為例,在3-9組串聯(lián)的LED單燈,每組串聯(lián)的LED單燈數(shù)為70-75個(gè)(總數(shù)為210-675LED單燈),當(dāng)有一個(gè)LED單燈失效時(shí),只會(huì)影響一組信號(hào),其余各組減小到原來的2/3(67%)或8/9(89%),并不會(huì)像白熾燈那樣使整個(gè)信號(hào)燈頭失效。

  LED交通信號(hào)模塊的主要問題是造介仍然顯得高些,以12英寸的TS-AlGaAs紅色LED交通信號(hào)模塊為例,最早應(yīng)用于1994年,其造價(jià)為350$,而到1996年性能更好的12英的AlGaInPLED交通信號(hào)模塊,造價(jià)則為200$。

  預(yù)計(jì)今后不會(huì)很久,InGaN藍(lán)綠色LED交通信號(hào)模塊的價(jià)格將可與AlGaInP相比。白熾交通信號(hào)燈頭的造價(jià)雖低,但耗電量大,一個(gè)直徑12英寸的白熾交通信號(hào)燈頭的耗電量為150W,橫過馬路人行道的交通警示燈的耗電量為67W,據(jù)計(jì)算,每個(gè)十字路口的白熾信號(hào)燈每年的耗電量為18133KWh,折合每年電費(fèi)為1450$;然而LED交通信號(hào)模塊則非常省電,每個(gè)8-12英寸的紅色LED交通信號(hào)模塊耗電量分別為15W和20W,十字路口拐彎處的 LED標(biāo)志可用箭頭開關(guān)顯示,耗電量僅有9w,據(jù)計(jì)算,每個(gè)十字路口每年可省電9916KWh,相當(dāng)每年節(jié)省電費(fèi)793$。按每個(gè)LED交通信號(hào)模塊的平均造價(jià)200$計(jì),紅色LED交通信號(hào)模塊僅用其節(jié)省的電費(fèi),3年后即可收回最初的成本造價(jià),并開始不斷得到經(jīng)濟(jì)回報(bào)。因此目前使用AlGaInPLED 交通信息模塊,盡管造價(jià)顯得地,但從長看,還是合算的。



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