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固體環(huán)保白光LED光源及其在安防中的應(yīng)用
隨著光電技術(shù)及材料科學(xué)的發(fā)展,1998年基于藍(lán)光LED芯片的白光LED被成功開發(fā)出來,這一創(chuàng)新是LED照明的巨大轉(zhuǎn)折。目前,商品化的白光LED器件已達(dá)到白熾燈(發(fā)光效率161m/W)的水平,其發(fā)光效率已接近熒光燈(20W的燈管為601m/W,40W的燈管為100lm/W)的水平,并且在穩(wěn)步增長之中。根據(jù)應(yīng)用對象的不同,允許LED多顆組合。由于LED的低電壓、低電流,因而白光LED發(fā)熱量低,耗電量小。又因為LED可以回收,不會變成環(huán)境污染的廢棄物,所以白光LED是環(huán)保產(chǎn)品。由于這種固體光源具有耐震動、抗沖擊、長壽命和無污染等獨特的優(yōu)點,因此公認(rèn)它是21世紀(jì)的新一代光源,即第三代電光源。所以,白光LED必將替代白熾燈、熒光燈和高壓氣體放電燈等傳統(tǒng)光源,而用于照明和視頻監(jiān)控系統(tǒng)之中。目前,我國每年用于照明的電力接近2500億千瓦時,如采用半導(dǎo)體照明,每年可節(jié)省2200多億千瓦時,而這數(shù)字是三峽電站目前的年發(fā)電量的3倍。
1.白光LED的結(jié)構(gòu)與原理眾所周知,白光是多種顏色的光混合而成。以人類眼睛所能見的白光形式,至少需要兩種以上的光混合,因此一般有下列兩種混合方式。
(1)單晶型:二波長光,即藍(lán)色光與黃色光混合。具體是在藍(lán)色LED芯片里涂敷高效黃色熒光粉,藍(lán)光及被藍(lán)光激發(fā)的熒光粉發(fā)射的黃光相混互襯后得到不同色溫的白光。
藍(lán)光LED芯片涂敷黃色熒光粉的方法如圖2-10所示。其中CaN芯片發(fā)藍(lán)光(峰值波長λp=465nm,半強度寬度△λ=30nm),YAG熒光粉首次被藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光,其峰值波長570nm;LED基片發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收,另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合,從而得到白光。
圖2-10 白光LED結(jié)構(gòu)示意圖
(2)多晶型:三波長光,即紅色光、綠色光與藍(lán)色光混合,即直接將紅、綠、藍(lán)三種顏色的LED芯片組成一組,實現(xiàn)白光。這種方式的顯色指數(shù)高,符合一般的照明要求。目前已商品化的三波長光產(chǎn)品,大多以無機紫外光晶片加R、G、B三種顏色熒光粉。此外,用有機單層三波長型白光LED也有成本低、制作容易的優(yōu)點??傊?,三色合成白光綜合性能最好,目前世界各生產(chǎn)廠家大都在走此途徑。
2.白光LED的特點及與現(xiàn)行照明光源的比較(1)白光LED的特點。與白熾鴇絲燈泡及熒光燈相比,它具有以下突出特點。
(2)白光LED與現(xiàn)行照明光源的比較。白光LED燈基本上沒有白熾燈泡、熒光燈的缺點,與它們比較,如表2-3所示。
表2-3白光LED與現(xiàn)行照明設(shè)備的比較
照明方式 優(yōu)點 缺點
白熾鐺絲燈 價格極低 低效率、高耗電、壽命短、易碎
熒光燈 價格低 省電、易碎、廢棄物有汞污染
白光LED 發(fā)熱量低、耗電量少、壽命長、反應(yīng)速度快、體積小、可平 面封裝、易開發(fā)成輕薄短小產(chǎn)品,環(huán)保 價格貴
目前,若以每年白光LED發(fā)光效率平均成長60%的速度開發(fā)下去,要達(dá)到大型化、低價化、使用壽命長的照明用光源是不成問題的。
與直流(DC)LED燈相比,交流(AC)LED燈具有更節(jié)能省電、更長壽、更有能效的高性價比。因為ACLED發(fā)光省去了AC/DC轉(zhuǎn)換器和恒流源。而這種交直流轉(zhuǎn)換器是一種隨著時間會老化、壞掉的電子元器件,其壽命比LED光源本身更短。但ACLED光源效率還沒有DCLED高,并應(yīng)避免金屬片的裸露,而應(yīng)是間接地把熱帶走,現(xiàn)己發(fā)展新的充液LED照明燈具。
3.白光LED光源在安防中的應(yīng)用由上可知,由于環(huán)保白光LED的獨特優(yōu)點,尤其是節(jié)能環(huán)保與壽命長等,它必將代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源,而用于安防視頻監(jiān)控場景的照明。
高效節(jié)能平面分布式OLED固態(tài)光源及其在安防中應(yīng)用