LED的功能特点及市场的发展

LED是传统照明的开明替代品。它们的优点包括使用寿命长，尺寸紧凑，抗振动，低压（LVDC）操作，最小的维护成本和最小的环境影响。 LED不受困扰荧光灯管的汞处理问题的影响。然而，制造商一直在努力将设备的能效提高到已建立的照明技术所达到的水平。

在此功能中，我们将LED与传统光源进行比较，解释Haitz定律的相关性和重要性，并重点介绍推动LED设计和功能发展的新产品。

传统照明

即使在高亮度LED的早期阶段，电光源 - 白炽灯泡 - 的祖父效率也相对容易。白炽灯泡正在迅速发展为录像机和录像带，因为它们需要很大的功率。他们消耗的能量中只有约5％变成了光。这导致每瓦特约10流明（10lm/W）的效率。

荧光灯比白炽灯效率更高。具体而言，18瓦紧凑型荧光灯泡（CFL） - 目前最受欢迎的钨丝灯替代品 - 产生约60流明/瓦，而荧光灯管可达到100流明/瓦。

为了获得大众吸引力，LED必须不断发展，以匹配CFL和荧光灯管的照明效率。

Obeying Haitz定律

Cree，Vishay和OSRAM等高亮度LED制造商通过解决三个关键技术领域投入数百万美元来提高芯片的性能：内部量子效率，提取效率和白光转换效率。

图1：欧司朗的灯具采用七个OSLON SSL高亮度LED，提供1，000 lm的组合光输出。图1：欧司朗的灯具采用七个OSLON SSL高亮度LED，提供1，000 lm的组合光输出。内部量子效率是二极管电子和空穴转换为光子的转换效率的量度。通过更好地理解器件物理和开发增强“辐射复合”的器件结构（例如多量子阱），这种高亮度LED性能的测量随着时间的推移而增加。

提取效率是衡量内部生成的光子从设备中“提取”的效率的度量。对于化合物半导体器件，器件材料的高折射率限制了效率，因为从有源区域发射的光的全内反射程度很大。

最后，白光转换效率可以衡量涂在高亮度LED镜头内部的荧光粉如何将设备产生的蓝光转换为有用的白光输出。

高亮度LED效率的提高趋向于遵循一种名为Haitz定律的趋势，该定律以安捷伦科技（前身为Hewlett Packard的一部分）的退休科学家Roland Haitz博士的名字命名。 Haitz定律假定，对于给定颜色的光，高亮度LED（以每单位通量测量）的性能每十年增加20倍。高亮度LED性能与预测密切相关：在20世纪90年代中期，早期原型高亮度LED的效率为5到10 lm/W，而在2009年，大约14年后，Cree发布了白色描述具有186 lm/W输出功率的实验装置的论文。

商业设备的产出稍微适度，以保持有竞争力的价格。尽管如此，大约60到100 lm/W，这些与他们设计替代的CFL相比是有利的。

重要的是要注意，由于它们所基于的技术，高亮度LED通常可以使用恒定电流电源在低电压下仅承受适度的电流，因此最大功耗仅为几瓦。因此，单个白色高亮度LED通常可以在350和700mA之间的电流下产生80和160lm之间的电流。为了增加环境照明的输出，制造商将芯片组合成单个灯具。

尖端LED

制造商继续投资于推动行业发展的新产品开发。例如，欧司朗最近推出了OSLON SSL。 LED采用1mm²芯片，工作电流为350 mA时典型亮度为92 lm，700 mA时为156 lm。该装置的效率约为90lm/W.它有所有白色调（2，700 K到6500 K）和不同颜色。单独的LED可以紧密地聚集在灯具中，以消除不必要的阴影。图1所示的装置使用七个高亮度LED，总输出约为1，000流明。相比之下，100 W白炽灯泡的亮度为1，000 lm，18 W CFL的亮度为1080 lm，50W卤素灯的亮度为1，000 lm。作为指南，商业或住宅环境中的常见视觉任务需要300至1，000 lm/m2。

就其本身而言，Cree提供XLamp MP-L EasyWhite LED。该公司称该器件具有与传统光源相媲美的性能，色彩一致性和流明密度。它采用12 x 13毫米封装。每个LED可以产生100至175流明，效率为89流明/瓦。该公司表示，可以将LED组合成一个灯具，在250毫安时可以产生高达1，500流明的亮度。

在其广泛的LED中，首尔半导体提供Acriche（见图2），该公司称其优化用于照明应用。据称，Acriche A4系列冷白产品的发光效率为100 lm/W. Acriche不需要单独的驱动器，因为它使用高压AC电流源，降低了系统成本。

图2：来自首尔半导体的Acriche声称其发光效率为100流明/瓦。现代HB LED已达到亮度/效率连续性优于传统光源的程度。实现主流采用的挑战是价格，或者更具体地说，是每流明的价格。尽管有大幅下降，但高亮度LED仍然比传统光源的每流明成本高得多。然而，根据Haitz的说法，价格将继续每十年下降一个数量级 - 因此，由于CFL取代白炽灯泡，CFL被LED取代只是时间问题。容－源－电－子－网－为你提供技术支持