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HBLED
閱讀�5777時間�2011-01-17 11:35:33

  �亮度�(fā)光二極管(簡稱HBLED)憑借其高效�、長壽命和色彩豐富等特性正快速發(fā)�。這些特性使得HBLED廣泛�(yīng)用于諸如建筑照明、汽車照�、醫(yī)療設(shè)�、軍用系�(tǒng)甚至普通照明領(lǐng)域中。隨著HBLED價格�(jìn)一步的降低、效率不斷的提高,市場對這類器件的需求將會更快的增長,但是這需要更先�(jìn)的測試方法和儀器�

使用材料

  HBLED采用多種材料制成,具有更�(fù)雜的半導(dǎo)體結(jié)�(gòu)(如圖所示)。這些混合�(jié),即異質(zhì)�(jié),是采用多種III-V族材料(例如AlGaN)構(gòu)成的。這些�(jié)�(gòu)通過電荷的復(fù)合能夠優(yōu)化光子的�(chǎn)�。采用這類�(jié)�(gòu)再結(jié)合更先�(jìn)的光提取(lightextraction)技�(shù),HBLED的光�(qiáng)輸出范圍可從幾百到幾千mcd�

HBLED的半導(dǎo)休結(jié)構(gòu)

  要達(dá)到這一水平,HBLED可能需�4V以上的正偏電壓和1A的電�。這種高電流源需要在PN�(jié)之間�(shè)置電子阻塞層,以增大輻射�(fù)合率,并減少�(jié)的自熱(I2R�。此�,HBLED的管殼必須能夠散�(fā)更多的熱�,保持LED的結(jié)溫處于合適的大小(一般情況下低于120°C�。要想實�(xiàn)更有效的熱傳�,管殼可以利用電流分布層以及更可靠的鍵合線技�(shù)來實�(xiàn)�

  由于具有這些額外的特�,HBLED的生�(chǎn)過程并不容易。當(dāng)�,由于工藝問題導(dǎo)致點陣匹配不�,HBLED的生�(chǎn)晶圓有大量的缺陷,必須通過測試來剔除掉。復(fù)雜的封裝以及生產(chǎn)過程中大量昂貴的附加工序大大增加了產(chǎn)品成�。因此,一個用于照明應(yīng)用的HBLED價格可能高達(dá)$30�

�(yōu)�

  HBLED除了明顯的效率優(yōu)點和壽命�(yōu)點以�,還有其它的�(yōu)點,并對非傳�(tǒng)照明�(yīng)用很有吸引力。例�,它們有狹窄的光譜,因此最適合用作膽紅�?zé)?。膽紅素是一種紅黃色的有�(jī)物,源自紅血球解體所�(chǎn)生的血紅蛋�。過高膽紅素會造成高膽紅素血�,癥狀為黃疸,即鞏�(即“眼白�)和體液等組織呈黃�。雖然一般不�?fù)?dān)心低水平的膽紅素,但大量膽紅素會循環(huán)至大腦組�,可能造成新生兒癲癇和大腦損壞�

  所�,光療通常對此種病癥有效果,因為膽紅素會吸收藍(lán)�,分解為水溶形式而排出體�(�)�458nm~462nm區(qū)域中的窄帶藍(lán)光最有效。過�,膽紅素治療光線都采用定制的�(lán)色熒光燈管和彩色過濾器。但�,熒光燈的光譜相對較�。盡管其分布中心位于所需波長上,但光譜分布在兩端下降,表示能破壞膽紅素的光能量下�,因此治療時間將延長。與之相�,藍(lán)光LED膽紅素光源可以有正確的頻率,幾乎不浪費光能量。另�,LED的膽紅素光源有機(jī)械穩(wěn)定特性,更長的壽�,也比熒光設(shè)備低廉。在未來,光線療法將能通過“發(fā)光服”提供光�,提供比光箱更有效的治療方法�

基于太陽能的照明

  過去十五�,能源需求增長了十倍,能源成本上漲了四�。斷電和限電情況已經(jīng)出現(xiàn)在美國和其他一些國家,并且隨著能源需求的增長和能源生�(chǎn)的不能維擊,這一情形會繼�(xù)惡化。根�(jù)北美Electric Reliability Corp的報�,預(yù)計未來十�,僅美國的電力需求就將增�141,000兆瓦,而同期已�(jīng)確認(rèn)的新資源只有57,000兆瓦。這樣就產(chǎn)生了84�000兆瓦的缺�,相�(dāng)�160座大型發(fā)電廠的發(fā)電總量�

  根據(jù)美國能源資訊局的報�,發(fā)電(大部分為照明�(yīng)用提供電源)制造了37%的溫室氣�,因�,我們應(yīng)開始尋找替代能源資源,如太陽�。太陽能是一種綠色技�(shù),并且成本沒有水電、地?zé)峄蚝俗幽茉窗l(fā)電那么高�

  �21世紀(jì),發(fā)展中國家高達(dá)3億家庭缺少充足照�。原因可能各不相�,但可能都包括購買力(成本太高)、缺乏基�(chǔ)�(shè)施、供需不平�。眾多家庭使用自制的煤油燈和蠟燭�(jìn)行照�,這些錯暗的、黃色的、冒著黑煙的光源危害性非常大,并且不�(huán)�。從長期來看,它們的費用要比明亮的、白色的、以太陽能為動力的高亮度�(fā)光二極管(HBLED)光源更昂貴�

LED效率(LUMEN/瓦)

  �1  LED效率(LUMEN/瓦)

  1、為什么選擇HBLED�(jìn)行照�

  �1)壽命更�

  LED的生命比其他任何光源都長,在很多�(yīng)用中的使用壽命都超過十年。它們包含類似于微處理器中采用的固狀技�(shù),這種固狀�(shè)備沒有移動部件,沒有易脆玻璃�(huán)�、沒有水銀、沒有有害氣�、沒有燈絲。沒有任何可以斷�、破裂、粉�、露或污染的東西。與典型的傳�(tǒng)光源不同的是,LED不會出現(xiàn)突然故障或燒�。LED光源不會在任何時間突然停止工�,只是LED性能會隨著時間的推移逐漸下降。據(jù)�(yù)�,大多數(shù)LED在運�5萬個小時后的平均亮度仍有最初亮度的70%。比如在光源每年365天每天使�12小時的應(yīng)用環(huán)境中,使用時間超過十一年的系統(tǒng)只有初始亮度輸出�30%衰減�70%的光通維持率��

 ?�?)降低維�(hù)成本

  由于基于LED的光源的持續(xù)使用時間是常�(guī)光源的十倍,不需要頻繁更�,因此降低甚至消除了日常維護(hù)成本和定期更換費�。這在�(guān)鍵的、調(diào)制照明應(yīng)用中尤其重要,例如浮�(biāo)、信�(biāo)�、應(yīng)急出口照�、備份照明和安全照明,它們通常都需要定期燈泡更換�

 ?�?)能效更�

基于太陽能的LED照明

  �2  基于太陽能的LED照明

  LED光源比白熾燈和大多數(shù)四角鎢燈源的效率更高。白色LED每瓦能提�20多個光通量單位,預(yù)計未來將�(dá)到每�50多個光通一單位。當(dāng)選擇大態(tài)照明作為替代照明�,必須考慮系統(tǒng)級的總體�(yōu)�。例�,由于每瓦的出眾光通量性能,樓宇照明系�(tǒng)中采用的LED要比與競爭光源每小時消耗的能源更少,這使得它們更�(huán)境友�、更�(jīng)�(jì)高效�

 ?�?)LED的優(yōu)�

  LED的優(yōu)點主要體�(xiàn)在:

  可靠�10萬個小時):維持成本降�

  能效更高:綠色的、經(jīng)�(jì)高效的解決方�

  即時開啟和安全可�(diào)�,無顏色變化:脈寬調(diào)制(PWM)控�

  沒有水銀:符合環(huán)境規(guī)�

  低壓DC操作:不需要高壓連接

  2、以太陽能為動力的LED照明工作原理

  �2是一個闡釋基于太陽能的LED照明實施的結(jié)�(gòu)�。太陽能面板將太陽能�(zhuǎn)換成電壓,然后儲存在電池�。帶有兩通道�16位元計時器的飛思卡�8位HCS08QG4/8 MCU被用于電池充電和�(jiān)�,驅(qū)動LED。PWM用于電池充電,ADC有于�(jiān)視電池電��

  如果電壓下降到滿充的50%。目的是為了提供更長持續(xù)時間的照�,即使亮度減少。如果電池電壓降�10%,MCU將關(guān)閉LED,確保電池不會完全耗盡�

  3、選擇正確的微控制器

  在選擇以太陽能為動力的LED�(yīng)用的MCU�,有多種備選方案。HCS08QG4/8器件以極有競爭力的價�,出色地將所需功能組合在一��

  MC9S08QG8/4將飛思卡爾HCS08�(nèi)核的�(yōu)勢擴(kuò)展到低管腳數(shù)、小封裝選件。QG器件是低壓器件,其片上在線閃存可編程電壓低至1.8V。它包括HCS08MCU的所有標(biāo)�(zhǔn)特�,如等待模式、多停止模式、強(qiáng)大模擬功�、一整套串列模塊、溫度傳感器和強(qiáng)大內(nèi)存選件�

  4、應(yīng)�

  以太陽能為動力的HBLED照明可以用于街道照明、家庭照�、應(yīng)急燈和鄉(xiāng)村照��

  交通信號燈在大多數(shù)城市盡夜開啟,街道照明在一天中的大部分時間開啟。使用HBLED技�(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)鹵素?zé)艉凸?jié)能燈(CFL)的解決方案能夠在能耗和維護(hù)成本方面實現(xiàn)巨大節(jié)��

  國際金融公司(IFC)是世界銀行集�(tuán)的“照亮金字塔的土地”工程的私營投資�(jī)�(gòu),計劃向全世界還沒有連接到電�(wǎng)�16億人銷售以太陽能為動力的LED照明系統(tǒng)。由于缺乏電氣照明,他們中的很多人及其企業(yè)改為依靠碳燃料(如煤油)來滿足他們的照明需�。通過在這些地點使用太陽能和LED照明,我們可以減少與礦物燃料燃燒有關(guān)的健康危害和溫室氣體排放�

  5、結(jié)�

  2006�,中國是全球第二大電力消費國,總共消耗了24,750億千瓦時的電�,其�12%用于照明。到2020年,如果LED效率�(dá)�150lm/W,即使是只滲�30%的中國市場,每年的能源節(jié)省就能達(dá)�2,000億千瓦時。因此,LED照明技�(shù)是影響深�(yuǎn)�、可量化的、可節(jié)省能源和成本的替代照明方�,為各種照明�(yīng)用提供了低維�(hù)成本解決方案。由于使用的電要比很多傳�(tǒng)照明方法少很�,LED還能通過減少�(fā)電及其相�(yīng)的溫室氣體排�,壽命改善環(huán)境�

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