LED的功能特點及市場的發展

LED是傳統照明的開明替代品。它們的優點包括使用壽命長，尺寸緊湊，抗振動，低壓（LVDC）操作，最小的維護成本和最小的環境影響。 LED不受困擾熒光燈管的汞處理問題的影響。然而，制造商一直在努力將設備的能效提高到已建立的照明技術所達到的水平。

在此功能中，我們將LED與傳統光源進行比較，解釋Haitz定律的相關性和重要性，并重點介紹推動LED設計和功能發展的新產品。

傳統照明

即使在高亮度LED的早期階段，電光源 - 白熾燈泡 - 的祖父效率也相對容易。白熾燈泡正在迅速發展為錄像機和錄像帶，因為它們需要很大的功率。他們消耗的能量中只有約5％變成了光。這導致每瓦特約10流明（10lm/W）的效率。

熒光燈比白熾燈效率更高。具體而言，18瓦緊湊型熒光燈泡（CFL） - 目前最受歡迎的鎢絲燈替代品 - 產生約60流明/瓦，而熒光燈管可達到100流明/瓦。

為了獲得大眾吸引力，LED必須不斷發展，以匹配CFL和熒光燈管的照明效率。

Obeying Haitz定律

Cree，Vishay和OSRAM等高亮度LED制造商通過解決三個關鍵技術領域投入數百萬美元來提高芯片的性能：內部量子效率，提取效率和白光轉換效率。

圖1：歐司朗的燈具采用七個OSLON SSL高亮度LED，提供1，000 lm的組合光輸出。圖1：歐司朗的燈具采用七個OSLON SSL高亮度LED，提供1，000 lm的組合光輸出。內部量子效率是二極管電子和空穴轉換為光子的轉換效率的量度。通過更好地理解器件物理和開發增強“輻射復合”的器件結構（例如多量子阱），這種高亮度LED性能的測量隨著時間的推移而增加。

提取效率是衡量內部生成的光子從設備中“提取”的效率的度量。對于化合物半導體器件，器件材料的高折射率限制了效率，因為從有源區域發射的光的全內反射程度很大。

最后，白光轉換效率可以衡量涂在高亮度LED鏡頭內部的熒光粉如何將設備產生的藍光轉換為有用的白光輸出。

高亮度LED效率的提高趨向于遵循一種名為Haitz定律的趨勢，該定律以安捷倫科技（前身為Hewlett Packard的一部分）的退休科學家Roland Haitz博士的名字命名。 Haitz定律假定，對于給定顏色的光，高亮度LED（以每單位通量測量）的性能每十年增加20倍。高亮度LED性能與預測密切相關：在20世紀90年代中期，早期原型高亮度LED的效率為5到10 lm/W，而在2009年，大約14年后，Cree發布了白色描述具有186 lm/W輸出功率的實驗裝置的論文。

商業設備的產出稍微適度，以保持有競爭力的價格。盡管如此，大約60到100 lm/W，這些與他們設計替代的CFL相比是有利的。

重要的是要注意，由于它們所基于的技術，高亮度LED通?？梢允褂煤愣?u>電流電源在低電壓下僅承受適度的電流，因此最大功耗僅為幾瓦。因此，單個白色高亮度LED通?？梢栽?50和700mA之間的電流下產生80和160lm之間的電流。為了增加環境照明的輸出，制造商將芯片組合成單個燈具。

尖端LED

制造商繼續投資于推動行業發展的新產品開發。例如，歐司朗最近推出了OSLON SSL。 LED采用1mm²芯片，工作電流為350 mA時典型亮度為92 lm，700 mA時為156 lm。該裝置的效率約為90lm/W.它有所有白色調（2，700 K到6500 K）和不同顏色。單獨的LED可以緊密地聚集在燈具中，以消除不必要的陰影。圖1所示的裝置使用七個高亮度LED，總輸出約為1，000流明。相比之下，100 W白熾燈泡的亮度為1，000 lm，18 W CFL的亮度為1080 lm，50W鹵素燈的亮度為1，000 lm。作為指南，商業或住宅環境中的常見視覺任務需要300至1，000 lm/m2。

就其本身而言，Cree提供XLamp MP-L EasyWhite LED。該公司稱該器件具有與傳統光源相媲美的性能，色彩一致性和流明密度。它采用12 x 13毫米封裝。每個LED可以產生100至175流明，效率為89流明/瓦。該公司表示，可以將LED組合成一個燈具，在250毫安時可以產生高達1，500流明的亮度。

在其廣泛的LED中，首爾半導體提供Acriche（見圖2），該公司稱其優化用于照明應用。據稱，Acriche A4系列冷白產品的發光效率為100 lm/W. Acriche不需要單獨的驅動器，因為它使用高壓AC電流源，降低了系統成本。

圖2：來自首爾半導體的Acriche聲稱其發光效率為100流明/瓦?，F代HB LED已達到亮度/效率連續性優于傳統光源的程度。實現主流采用的挑戰是價格，或者更具體地說，是每流明的價格。盡管有大幅下降，但高亮度LED仍然比傳統光源的每流明成本高得多。然而，根據Haitz的說法，價格將繼續每十年下降一個數量級 - 因此，由于CFL取代白熾燈泡，CFL被LED取代只是時間問題。容－源－電－子－網－為你提供技術支持