高亮度发光二极管HBLED

《高亮度发光二极管HBLED》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高亮度发光二极管HBLED（5页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、高亮度发光二极管HBLED高亮度发光二极管（简称HBLED）凭借其高效率、长寿命和色彩丰富等特性正快速发展。这些特性 使得HBLED广泛应用于诸如建筑照明、汽车照明、医疗设备、军用系统甚至普通照明领域中。随着HBLED 价格进一步的降低、效率不断的提高，市场对这类器件的需求将会更快的增长，但是这需要更先进的测试 方法和仪器。目录 HBLED使用材料 HBLED的优点 基于太阳能的HBLED照明HBLED使用材料 HBLED采用多种材料制成，具有更复杂的半导体结构（如图所示）。这些混合结， 即异质结，是采用多种III-V族材料（例如AlGaN）构成的。这些结构通过电荷的复合能够优化 光子的产生。

2、采用这类结构再结合更先进的光提取（lightextraction）技术，HBLED的光强输 出范围可从几百到几千mcd。要达到这一水平，HBLED可能需要4V以上的正偏电压和1A的电流。这种高电流源需要在PN 结之间设置电子阻塞层，以增大辐射复合率，并减少结的自热（I2R）。此外，HBLED的管壳必 须能够散发更多的热量，保持LED的结温处于合适的大小（一般情况下低于120C）。要想实 现更有效的热传输，管壳可以利用电流分布层以及更可靠的键合线技术来实现。由于具有这些额外的特性，HBLED的生产过程并不容易。当前，由于工艺问题导致点阵匹 配不佳，HBLED的生产晶圆有大量的缺陷，必须通过测试来

3、剔除掉。复杂的封装以及生产过程 中大量昂贵的附加工序大大增加了产品成本。因此，一个用于专业照明应用的顶级HBLED价格 可能高达$30。HBLED的优点 HBLED除了明显的效率优点和寿命优点以外，还有其它的优点，并对非传统照明应 用很有吸引力。例如，它们有狭窄的光谱，因此最适合用作胆红素灯。胆红素是一种红黄色的有 机物，源自红血球解体所产生的血红蛋白。过高胆红素会造成高胆红素血症，症状为黄疸，即巩 膜（即眼白”）和体液等组织呈黄色。虽然一般不必担心低水平的胆红素，但大量胆红素会循环至 大脑组织，可能造成新生儿癫痫和大脑损坏。所幸，光疗通常对此种病症有效果，因为胆红素会吸收蓝光，分解为水溶形式

4、而排出体外（图 458nm462nm区域中的窄带蓝光最有效。过去，胆红素治疗光线都采用定制的蓝色荧光灯管 和彩色过滤器。但是，荧光灯的光谱相对较宽。尽管其分布中心位于所需波长上，但光谱分布在 两端下降，表示能破坏胆红素的光能量下降，因此治疗时间将延长。与之相比，蓝光LED胆红素 光源可以有正确的频率，几乎不浪费光能量。另外，LED的胆红素光源有机械稳定特性，更长的 寿命，也比荧光设备低廉。在未来，光线疗法将能通过发光服提供光照，提供比光箱更有效的 治疗方法。基于太阳能的HBLED照明过去十五年，能源需求增长了十倍，能源成本上涨了四倍。断电和限电情况已经出现 在美国和其他一些国家，并且随着能源需

5、求的增长和能源生产的不能维击，这一情形会继续恶化。 根据北美Electric Reliability Corp的最新报告，预计未来十年，仅美国的电力需求就将增长 141,000兆瓦，而同期已经确认的新资源只有57,000兆瓦。这样就产生了 84，000兆瓦的缺 口，相当于160座大型发电厂的发电总量。根据美国能源资讯局的报告，发电（大部分为照明应用提供电源）制造了 37%的温室气体，因此， 我们应开始寻找替代能源资源，如太阳能。太阳能是一种绿色技术，并且成本没有水电、地热或 核子能源发电那么高。在21世纪，发展中国家高达3亿家庭缺少充足照明。原因可能各不相同，但可能都包括购 买力（成本太高）、

6、缺乏基础设施、供需不平衡。众多家庭使用自制的煤油灯和蜡烛进行照明， 这些错暗的、黄色的、冒着黑烟的光源危害性非常大，并且不环保。从长期来看，它们的费用要 比明亮的、白色的、以太阳能为动力的高亮度发光二极管（HBLED）光源更昂贵。图1 LED效率（LUMEN/瓦）1、为什么选择HBLED进行照明（1）寿命更长LED的生命比其他任何光源都长，在很多应用中的使用寿命都超过十年。它们包含类似于最新微处理器中采用的固状技术，这种固状设备没有移动部件，没有易脆玻璃环境、没有水银、 没有有害气体、没有灯丝。没有任何可以断开、破裂、粉碎、露或污染的东西。与典型的传统光 源不同的是，LED不会出现突然故障或烧

7、掉。LED光源不会在任何时间突然停止工作，只是LED 性能会随着时间的推移逐渐下降。据预测，大多数LED在运行5万个小时后的平均亮度仍有最初 亮度的70%。比如在光源每年365天每天使用12小时的应用环境中，使用时间超过十一年的 系统只有初始亮度输出的30%衰减（70%的光通维持率）。（2）降低维护成本由于基于LED的光源的持续使用时间是常规光源的十倍，不需要频繁更换，因此降低甚至 消除了日常维护成本和定期更换费用。这在关键的、调制照明应用中尤其重要，例如浮标、信标 灯、应急出口照明、备份照明和安全照明，它们通常都需要定期灯泡更换。（3）能效更高图2基于太阳能的LED照明LED光源比白炽灯和大

8、多数四角钨灯源的效率更高。白色LED每瓦能提供20多个光通量 单位，预计未来将达到每瓦50多个光通一单位。当选择大态照明作为替代照明时，必须考虑系 统级的总体优势。例如，由于每瓦的出众光通量性能，楼宇照明系统中采用的LED要比与竞争光 源每小时消耗的能源更少，这使得它们更环境友好、更经济高效。（4）LED的优点LED的优点主要体现在：可靠（10万个小时）：维持成本降低能效更高：绿色的、经济高效的解决方案即时开启和安全可调光，无颜色变化：脉宽调制（PWM）控制没有水银：符合环境规定低压DC操作：不需要高压连接2、以太阳能为动力的LED照明工作原理图2是一个阐释基于太阳能的LED照明实施的结构图。

9、太阳能面板将太阳能转换成电压， 然后储存在电池中。带有两通道、16位元计时器的飞思卡尔8位HCS08QG4/8MCU被用于电 池充电和监视，驱动LED。PWM用于电池充电，ADC有于监视电池电压。如果电压下降到满充的50%。目的是为了提供更长持续时间的照明，即使亮度减少。如果 电池电压降到10%，MCU将关闭LED，确保电池不会完全耗尽。3、选择正确的微控制器在选择以太阳能为动力的LED应用的MCU时，有多种备选方案。HCS08QG4/8器件以 极有竞争力的价格，出色地将所需功能组合在一起。MC9S08QG8/4将飞思卡尔HCS08内核的优势扩展到低管脚数、小封装选件。QG器件 是低压器件，其

10、片上在线闪存可编程电压低至1.8V。它包括HCS08MCU的所有标准特性，如 等待模式、多停止模式、强大模拟功能、一整套串列模块、温度传感器和强大内存选件。4、应用以太阳能为动力的HBLED照明可以用于街道照明、家庭照明、应急灯和乡村照明。交通信号灯在大多数城市尽夜开启，街道照明在一天中的大部分时间开启。使用HBLED技 术代替传统卤素灯和节能灯（CFL）的解决方案能够在能耗和维护成本方面实现巨大节省。国际金融公司（IFC）是世界银行集团的照亮金字塔的土地”工程的私营投资机构，计划向 全世界还没有连接到电网的16亿人销售以太阳能为动力的LED照明系统。由于缺乏电气照明， 他们中的很多人及其企业改为依靠碳燃料（如煤油）来满足他们的照明需求。通过在这些地点使 用太阳能和LED照明，我们可以减少与矿物燃料燃烧有关的健康危害和温室气体排放。5、结论2006年，中国是全球第二大电力消费国，总共消耗了 24,750亿千瓦时的电力，其中12%用于照明。到2020年，如果LED效率达到150lm/W，即使是只渗透30%的中国市场，每年 的能源节省就能达到2,000亿千瓦时。因此，LED照明技术是影响深远的、可量化的、可节省能 源和成本的替代照明方案，为各种照明应用提供了低维护成本解决方案。由于使用的电要比很多 传统照明方法少很多，LED还能通过减少发电及其相应的温室气体排放，寿命改善环境。