文档介绍：大功率白光LED道路照明探讨
白光LED的是一种新型光源;
日本政府首先资助(上世纪90年代);
美国政府资助;
中国政府资助;
欧洲政府资助;
中国目标2010年光效达到100 lm/W,大量取代节能灯。
优点:
高光效:估计可达160 lm/W以上(实验室报导未经证实);
无污染;
长寿命:5万小时或称10万小时(早期理想的理论估算,未经证实);
显色性好:70~80
政府支持,经济实力雄厚,发展迅速。
白光及彩色LED在显示照明中表现突出,无与论比。
分歧很大
在显示照明方面LED发展迅速,取得很大成绩,显示了无比优越性,无争议。
在装饰照明方面有重要作用,勾划轮廓效果很好,亦无分歧。
在功能照明方面意见分歧、评价不一。
LED的发光过程载流子复合发光
在外加电场作用下载流子 e 克服阻挡层电位差Vo,进入空穴层(p层);
截流子e 为空穴俘获后释出势能eVo并转化为光子hv,其波长λ=1234/Vo nm;
虽然截流子复合时量子转换效率很高,但是电子运动时克服内外电阻的能耗以及复合时携带的动能不可能转化为光能。计入各种能耗后LED的内量子效率不超过90%。
内量子效率
常规光源的辐射是各向均匀的,基本都能辐射出去,提取率高;
LED辐射只能单向(外向)输出,向内辐射的光子多被吸收;
辐射方向偏离出射窗垂直方向的光子将部分反射并被吸收。
LED分子密度大,光子逸出途程中被吸收的几率高。
LED的外量子效率即量子提取率较常规光源低得多,最多为60%。
LED的很大一部分输入能量消耗在芯片中转化为热能。
量子提取率
提高LED量子提取率的措施
超薄:总厚度几十纳米,减少光子在介质中被吸收的几率;
在基底表面镀高反膜,提高量子反射率——相当于灯具;
输出窗的内界面粗毛,减少光子反射;
采用蓝宝石或多晶氧化铝陶瓷薄片基底以提高导热率,降低结温度。
LED总量子效率的估算
内量子效率90%,量子提取率60%
×=
即LED最高可有54%的能量转化为光能
其效率远远高于当前实际光源的电—光转换效率。