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陕西省半导体照明工程中心-PPT精品文档

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陕西省半导体照明工程中心 技术总监 王鸿麟教授 半导体照明技术发展概况 白光发光二极管(LED)简介 很早以前科学家就发现半导体PN结通过正向电流时,部分少数载 流子与多数载流子复合后,会以光量子形式释放出能量。根据这种现象 研制的二极管称为半导体发光二极管(Light Emitting Diode)。实 验表明,半导体材料不同,杂质浓度不同,发光二极管(LED)发出光 线的颜色也不同。照明所需要的白色光是由多种单色光合成的复合光。 目前制造白色发光管(LED)大多采用两种方案:一种方案是将蓝光 LED和黄光荧光粉封装在一起。荧光粉受到蓝光照射后会发出黄光、蓝 光与黄光混合形成白光。另一种方案是将蓝光和黄光LED或蓝光、绿光 和红光LED封装在一起,几种单色光混合后产生白光。 *年来,白光发光二极管(LED)的应用取得了飞速发展,超高 亮度LED(指发光强度达到或超过100MCD的LED)已广泛应用于交 通信号灯和大屏幕显示,超高亮度LED阵列可取代500W以内的白炽灯。 功率型LED的光通量已经达到150Lm/w以上,目前已用于手电筒、矿 灯、路灯、汽车灯等场合。 半导体照明灯的主要优点 国家经贸委等13个部门组织实施 的旨在节约电能,保护环境,改善照 明质量的国家绿色照明工程中,大功 率LED已明确作为推广使用的产品。 公司现在已经成功研制出500W、 200W、100W等大功率LED节能照 明灯,填补了国内国外在该项目上的 空白。LED灯主要优点如下: 光源使用寿命长 LED灯的理论寿命可达10万小时,实际使 用寿命超过5万小时,按每天点亮10小时, LED灯可用5000天,因此LED灯可用10年以 上。灯内控制电路采用高质量设计,可工作10 年以上。白炽灯的*均寿命只有1000小时, 其他光源的*均寿命也只有3000-8000小时, 远远低于LED灯的寿命。由于LED灯的寿命很 长,不需要经常更换,因此可大大节省维护费 用。 光效高 节电显著 电光源每W电功率产生的光通量称为光效,单位为Lm/w。普通白 炽灯的光效为15Lm/w,LED的光效可达到200Lm/w,约为白炽灯的 10倍以上。与同亮度白炽灯相比,LED照明灯可节省80-90%电能。如 果每只路灯的功率由400W减小到100W,每天照明时间按10小时计算, 每天可节电3000Wh,按每度电.0.5元计算,每天可节省电费1.5元,全 年每只路*谑〉绶547元,两年节省的电费远高于LED灯的成本。由 于LED灯特别省电,因此供电电缆的线径可能大大减小,因而可节省初 期投资。应当特别指出的是:由于LED灯特别省电,因此有可能实现太 阳能电池供电。过去每只路灯的功率都在250W-400W之间,如果采用 太阳能电池供电,所需太阳能电池的容量和蓄电池的容量非常大,成本 特别高。LED路灯和庭院灯功率约为30W-50W,因此所需太阳能电池 和蓄电池的容量较小,可以大大减小初期投资。 据估算,全国若有三分之一的照明灯具使用LED灯,每年节约的电 费可重建一个三峡工程,对建立节约型社会是一个巨大的贡献,而且间 接地减轻了因火力发电造成的严重环境污染及不可再生资源的消耗。 光通量稳定、不波动、 无频闪效应危害 电光源发出的光通量不稳定,产生光波动 称为频闪。频闪超过一定范围后,在灯光下 将产生视觉疲劳,长期视觉疲劳会损伤人的 视觉系统。LED照明灯采用恒定直流电流驱 动,不会产生任何频闪,对人体没有任何危 害。日光灯、白炽灯、高压汞灯、钠灯等光 源均采用交流电源供电,光通量的波动深度 在55-65%,波动频率为100周,频闪效应的 危害性极大。 显色性能好 不会产生色偏 显色性表示光对颜色的还原程度。在显色 性较低的灯光下(一般日光灯显色指数为60 -70)看东西,眼睛对颜色的分辨能力低, 容易造成视觉疲劳。绿色照明灯要求显色指数 应大于或等于85。LED灯显色指数完全可以 满足绿色照明灯的要求。 半导体照明灯的应用 半导体照明(LED)锂电池矿灯 *百年来,国内外矿工普遍采用由 铅酸电池和白炽灯组成的帽灯,这种 帽灯体积很大重量接*3Kg。使用过 程中,铅酸电池需要经常加酸补液, 维护工作量很大,同时硫酸电解液溢 出时有可能烧破衣服甚至烧伤皮肤。 此外由于白炽灯的寿命很短,在井下 工作时,若灯泡烧坏,将严重影响采 煤工作。这种矿灯的安全性能很差, 外部发生短路时,将产生很强的火花, 有可能引起瓦斯爆炸。 矿灯选用LED作光源后,照度和 寿命大大提高,功耗也大大降低。 矿灯选用锂电池是减轻重量减小体 积的必然选择,但是由于目前大量 应用的钴酸锂和锰酸锂电池,存在 着燃烧甚至爆炸的危险。最*我们 配合有关锂电池生厂商推出了磷酸 铁锂电池,使锂电池的安全性能大 大提高。目前这种新型矿灯国内已 有数十家工厂生产,并且国营大中 型煤矿已普遍采用,有些产品已开 始出口。 矿用隔爆不断电LED巷道灯 过去矿井巷道内普遍采用隔爆白炽灯。这种灯具耗电量特别 大、寿命短、照度低。*年来大部分矿井开始采用隔爆荧光灯。由 于巷道内需要昼夜连续照明,白炽灯和荧光灯的耗电量较大寿命较 短,每年所需电费很高而且每年都要投入大量的人力和物力,更换 维护巷道灯,通常更换巷道灯时,需切断电源,因而也影响生产。 此外矿井内许多重要的场所要求不间断照明,为此采用白炽灯和荧 光灯时,必须配置容量很大的蓄电池和逆变器,不仅成本增加,供 电可靠性也较差。 隔爆不断电LED巷道灯采用多阵列LED作光源,很容易实现 不断电应急照明。电源供电正常时,各阵列LED都点亮,同时蓄电 池充电,电源中断后,灯内的磷酸铁锂电池给一组LED阵列供电, 功耗很小。两只500mAh电池可供电10小时,这种巷道灯已经在 多家矿井试用,用户反映极好。虽然目前成本较高,但两年节省的 电费和维护费即可补偿一次性投资。目前陕西煤业集团和省外多家 煤业集团都准备采用这种新型巷道灯。 太阳



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