超高亮白光LED在太阳能灯具中的应用

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    摘 要:超高亮白光LED ,由于其自身的体积小、耐低温、长寿命和无污染等独特的优点,随着发光效率的提高,其应用(application)面不断扩大,该文从太阳能LED 灯具的原理(基本的规律)、主要技术(Technology)与性能指标等方面先容了超高亮白光LED 在太阳能灯具中的应用。

  0  引言
  太阳辐射能是取之不尽、用之不竭的、是人类能够自由(freedom)利用的能源。在世界能源短缺、环境污染日益严重的今天,充分开发利用太阳能是世界各国政府可持续发展(Develop)的能源战略决策。与传统的照明工具相比,超高亮白光LED 照明光源体积小、重量轻、方向性好并可耐各种恶劣(liè)条件,在功耗、寿命(lifetime)以及环保等方面均有不可比拟的优越性,再加上太阳能灯具的节能性和安装(ān zhuāng)简便,所以凡有工频交流电灯具的地方,LED 灯具的触角就会到达。
  1  超高亮白光LED
  1. 1  发光原理
  超高亮度LED 是指光效达到或超过100lm/W的LED.LED 外施电压后在其内部会产生受激电子跃迁光辐射。按照不同半导体基本材料(Material)的物理特性(characteristic),所产生的光波长是不同的。发光晶体二极管的实质性结构是P -N 结,在半导体P -N 结通以正向电流时注入少数载流子,少数载流子的发光复合(recombination)就是发光二极管(Light Emitting Diode)的工作机理。半导体P -N 结发光实质为固体发光,而各种固体发光都是固体内不同能量(energy)状态的电子跃迁的结果。半导体材料的发光机理决定了单一LED 芯片(又称微电路)不可能(maybe)发出连续光谱的白光,必须以其它的方式合成白光。白光LED 通常是在发射蓝光的InGaN 基材上涂荧光材料, 荧光材料在受到蓝光激励(Excitation)时会发出黄光, 蓝光和黄光的混合物形成白光。
  1. 2  工作特性
  由于LED 是直流供电器件,很容易制成直流灯具,广泛应用于直流系统,如太阳能灯具产品(Product)。超高亮白光LED 应用于太阳能灯具,单个束光型超高亮度(Luminance)LED 发光管其产生的光线方向(direction)性太强,综合视觉效果(effect)较差,因此应首选平光型超高亮LED 或平光型与束光型超高亮LED 组合使用,将多个LED 集中于一起,排列组合成一定规则的LED 发光源。
  超高亮白光LED 发光源既要保证有一定的照射强度,又要使其具有较高的光效,然而电流的增大,光通量虽然增大,但是,另一方面电流的增加会引起光源热损耗的增加,通常导致管温的增加,其综合效果是光效降低,所以把光通量和光效的交合点为最佳工作(WORK)点,一般为
  17. 5 mA.
  超高亮白光LED 发光源具有如下优点(advantage):
   寿命长。led灯珠使用低压电源,供电电压在2-4V之间,根据产品不同而异,所以它是一个比使用高压电源;更安全的电源,特别适用于公共场所;亮度随电流的增大而变亮,小功率LED灯珠工作电流为0-60mA,大功率LED工作电流在150mA以上。LED 的寿命长达10 万h ,而白炽灯的寿命一般不超过2 000 h ,荧光(fluorescence)灯的寿命也不过5 000 h左右。
   效率高。led灯是一块电致发光的半导体材料芯片,用银胶或白胶固化到支架上,然后用银线或金线连接芯片和电路板,四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,最后安装外壳,所以 LED 灯的抗震性能好。相对于传统的第一代照明光源白炽灯,LED 的功耗只有前者的10 %~20 %.
   绿色环保。与广泛使用(use)的第二代照明荧光(fluorescence)灯相比,LED 不含汞、无频闪,是一种环保光源。
   耐低温。led台灯又称固态照明,作为继白炽灯、荧光灯后的第三代照明技术,具有节能、环保、安全可靠的特点,固态光源是被业界看好的未来十年替换传统照明器具极具潜力的新型光源,代表照明技术的未来。发展新固态照明,不仅是照明领域的革命,而且符合当前政府提出的“建设资源节约型和环境友好型社会”的要求。环境使用温度在- 40 ℃~80 ℃,环境适应性非常强。
  2  超高亮白光LED 在太阳能(solar energy)灯具中的应用
  2. 1  太阳能LED 灯具的原理
1  太阳能灯具结构框
  太阳能LED 灯具在白天通过太阳能电池(Battery)组件采集太阳光的能量(energy),并将其转化为电能存储起来,在晚上点亮LED 用于照明,是现代化绿色环境保护节能产品。
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