|
|
訂閱社區(qū)雜志 |
| 【LED】LED應急照明集成技術(shù)研究的難點和創(chuàng)新性成果 |
| （時間:2010-12-29 9:01:32） |
隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)高速增長，能源消耗不斷增加，能源緊張的矛盾日益突出�！把芯块_發(fā)高效節(jié)能、長壽命的半導體照明產(chǎn)品”被列入國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃（2006-2020）“能源”領(lǐng)域“工業(yè)節(jié)能”優(yōu)先主題，我國半導體照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展正迎來自主創(chuàng)新、實現(xiàn)跨越式發(fā)展的重大歷史機遇。
2008年我國南方地區(qū)先后發(fā)生冰雪和地震重大自然災害，電力中斷，嚴重影響了救災工作和災區(qū)人民的生活，應急照明產(chǎn)品在救災搶險、醫(yī)療救護等方面顯得尤為重要，特別是LED具有體積小、壽命長、效率高、低電壓、使用安全、節(jié)能等一系列優(yōu)點，因此科技部將“LED應急照明高效驅(qū)動技術(shù)與系統(tǒng)可靠性研究”列為2008年863課題進行研究和開發(fā)。
一、LED應急照明應用的重要性
應急照明是現(xiàn)代公共建筑及工業(yè)建筑的重要安全設(shè)施，它同人身安全和建筑物安全緊密相關(guān)。當建筑物發(fā)生火災或其它災難，電源中斷時，應急照明對人員疏散、消防救援工作，對重要的生產(chǎn)、工作的繼續(xù)運行或必要的操作處置，都有重要的作用。通過LED照明應用產(chǎn)品的研發(fā)和推廣應用，可以改變我國目前日常照明與應急照明一體化產(chǎn)品匱乏、不能在緊急情況下保證生產(chǎn)生活要求的現(xiàn)狀；結(jié)合國家節(jié)能減排目標的實施，應研制系列民用應急半導體照明產(chǎn)品，此類照明產(chǎn)品除了在日常使用中達到節(jié)能要求外，在發(fā)生緊急情況時提供足夠的光照度及照明時間，用于逃生、搶救財產(chǎn)及修復電力系統(tǒng)。開發(fā)在特殊應急環(huán)境中自帶發(fā)電功能的照明產(chǎn)品，達到攜帶使用方便、可多次循環(huán)使用、具有自身防護功能的目標。
火災、地震等自然災害發(fā)生時，應急照明燈是逃生、救災等的必需設(shè)備，預計未來3年內(nèi)具有應急功能的半導體照明系列應用產(chǎn)品市場需求將超過20億元。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，社會的安全意識和安全標準都有了很大的提升，其中對應急照明產(chǎn)品的要求也越來越高。這不但要求此類產(chǎn)品滿足應急需求，還要具備節(jié)能、人性化、高可靠性等性能，而應急半導體照明的最大優(yōu)勢正在于此。同時，隨著我國經(jīng)濟和社會的發(fā)展，救災搶險、野外施工等離網(wǎng)及惡劣環(huán)境下的照明需求越來越高，也對應急半導體照明產(chǎn)品產(chǎn)生了巨大的市場需求。
“應急照明高效驅(qū)動技術(shù)與系統(tǒng)可靠性研究”課題的目標是以應用促開發(fā)，突破LED照明應用急需的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)，完善半導體照明產(chǎn)業(yè)鏈。通過照明燈具設(shè)計、二次光學設(shè)計、散熱設(shè)計、光源結(jié)構(gòu)設(shè)計、驅(qū)動電路等應用技術(shù)系統(tǒng)集成，促進國產(chǎn)化器件在國內(nèi)產(chǎn)品的規(guī)模化應用。
主要研究應急照明專用LED光源開發(fā)、LED應急照明燈具設(shè)計、LED應急照明燈具二次光學配光設(shè)計及整體散熱設(shè)計、應急照明專用驅(qū)動電源和智能控制系統(tǒng)開發(fā)等內(nèi)容。
主要考核指標為LED光源的發(fā)光效率≥100lm/W，熱阻：≤9℃/W，燈具發(fā)光效率≥80lm/W，色溫：3000-6000K；顯色指數(shù)：≥80；電源功率因數(shù)≥0.9，電流總諧波失真≤20％，電源轉(zhuǎn)換效率≥80％。
2010年課題完成時，燈具效率達到80lm/W，申請專利5-10項，可滿足抗震救災、野外勘探、軍事等應急照明領(lǐng)域的迫切需求，有助于解決應對突發(fā)事件的照明保障，建立常年應急照明產(chǎn)品供應機制，實現(xiàn)在災區(qū)重建、西部開發(fā)、新農(nóng)村建設(shè)等的示范應用，加快節(jié)能減排的有效推廣，提升我國半導體照明行業(yè)的國際競爭力。
二、LED應急照明集成技術(shù)研究的難點和創(chuàng)新性
LED應用在應急照明上還是剛剛起步，對驅(qū)動電路的設(shè)計、應急功能的選擇及應急燈具的結(jié)構(gòu)設(shè)計有待研究，特別是在應急照明的標準和應急燈具的可靠性研究上還處于滯后狀態(tài)。其主要技術(shù)難點如下：
1．LED封裝技術(shù)：科學、合理的LED封裝結(jié)構(gòu)，是提高LED光源取光效率和光電轉(zhuǎn)化效率的技術(shù)關(guān)鍵。因此根據(jù)LED應急照明燈具的要求設(shè)計合理的LED封裝結(jié)構(gòu)，達到光衰最小化，滿足散熱要求是LED光源設(shè)計的難點。
2．LED散熱技術(shù)：LED的封裝散熱問題已經(jīng)成為制約大功率LED發(fā)展的關(guān)鍵性因素。為有效解決大功率LED散熱問題，將采用有效的散熱與不劣化的封裝材料，將LED熱量有效傳導，并解決光衰問題。
3．二次配光技術(shù)：應急照明燈具最重要的參數(shù)是滿足室內(nèi)照明與應急照明的要求，其主要參數(shù)有平均照度、照度均勻度和維持照明時間，通過二次光學設(shè)計，結(jié)合LED的發(fā)光特點，設(shè)計符合配光要求的光學結(jié)構(gòu)滿足應急照明使用要求。
4．LED智能控制技術(shù)：從LED光源的特性，研究數(shù)字智能化控制方式及驅(qū)動電源。研究適合于應急照明模式要求的最佳控制方式；研究與各種傳感器結(jié)合的控制方式，研究適合于應急照明光源的驅(qū)動電源及應急電源可靠轉(zhuǎn)換技術(shù)。
5．應急照明燈具檢測方法、可靠性評價方法及相關(guān)標準規(guī)范的編制和起草。
廈門華聯(lián)電子有限公司在國家“十一五”的半導體照明技術(shù)攻關(guān)以及廈門國家半導體照明工程產(chǎn)業(yè)化基地建設(shè)中，積累了大量的LED器件設(shè)計與制造技術(shù)以及半導體照明產(chǎn)品的設(shè)計、制造、工程施工管理經(jīng)驗和擁有優(yōu)秀的技術(shù)、管理團隊。承擔課題研究的照明事業(yè)部針對上述技術(shù)難點，在光源設(shè)計、燈具結(jié)構(gòu)設(shè)計、驅(qū)動控制技術(shù)、檢測技術(shù)和生產(chǎn)工藝等諸多方面按照課題計劃要求，通過不斷改進封裝結(jié)構(gòu)，優(yōu)化二次光學設(shè)計的燈具結(jié)構(gòu)，燈具檢測、可靠性評價等一系列工作。解決了課題研究中遇到的技術(shù)和質(zhì)量問題，在二次光學的優(yōu)化設(shè)計、封裝取光效率、散熱、控制電路設(shè)計及產(chǎn)品可靠性等方面取得了明顯進步，按計劃完成相關(guān)投入，最終開發(fā)出滿足課題目標的應急照明產(chǎn)品，建立了從光源封裝、燈具制造到燈具檢測的產(chǎn)業(yè)化示范生產(chǎn)線。研究的技術(shù)創(chuàng)新性如下：
1.光源設(shè)計：采用高導熱的金屬基板或陶瓷材料基板封裝，光源選用瓦級功率型芯片或小芯片集成，通過藍色芯片激發(fā)熒光粉混色成白光或RGB三基色混合而成白光兩種技術(shù)路線，制作適用的應急照明光源。
2.光學設(shè)計：LED光輸出方向性強，光學設(shè)計較傳統(tǒng)光源有更大的難度。根據(jù)LED的光分布特性，通過燈具透鏡和反射器的優(yōu)化設(shè)計，改變光傳輸路徑和方向，提高應急照明燈具的光輸出效率。
3.LED器件及燈具散熱技術(shù)：通過選用新型材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計解決LED照明燈具的散熱問題，采用熱管與共晶焊等技術(shù)，將導熱材料和LED燈具或芯片直接相連，將LED熱量有效傳導和散發(fā)，降低了LED工作結(jié)溫，延長了LED及燈具的使用壽命。
4.燈具設(shè)計：研究開發(fā)了適應于LED應急照明的燈具，采用防爆、防潮、防水、耐腐蝕、耐高低溫的新型材料，通過工業(yè)設(shè)計，形成構(gòu)思新穎、具有創(chuàng)新性、外型美觀和具有自主知識產(chǎn)權(quán)的應急照明燈具。
5.驅(qū)動控制電路設(shè)計：針對LED應急照明燈具的特性，開發(fā)了結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、成本相對低廉的恒流驅(qū)動電路，形成規(guī)范化、標準化、模組化控制電路。
6.便攜式照明燈具技術(shù)集成：滿足在特殊應急環(huán)境中攜帶使用方便、具有自發(fā)電功能、可多次循環(huán)使用的應急照明燈具。
7.應急照明的系統(tǒng)技術(shù)集成：研究具備日常照明，斷電及燈具失效聲光報警逃生及救災應急照明功能的新型室內(nèi)照明燈具集成技術(shù)及其控制技術(shù)。
三、LED應急照明集成技術(shù)研究的主要成果
“LED應急照明高效驅(qū)動技術(shù)與系統(tǒng)可靠性研究”課題主要研究了光源設(shè)計及封裝技術(shù)、驅(qū)動控制電路設(shè)計和應急燈具設(shè)計三個部分。經(jīng)過兩年的科技攻關(guān)，課題組在LED光源的制作、應急驅(qū)動電路的設(shè)計和燈具的設(shè)計上，開發(fā)了應用于室內(nèi)照明的應急產(chǎn)品，同時還針對野外照明開發(fā)多功能應急產(chǎn)品。在原有照明功能的基礎(chǔ)上，加入聲光報警、信息指示、方向指南等功能，而在電源支持上除了利用蓄電池組還采用手搖發(fā)電方式，延長工作時間，還可支持手機充電。將產(chǎn)品功能與性能進行有效統(tǒng)一，真正做到美觀而實用。
目前已開發(fā)的兩大類應急照明產(chǎn)品，其技術(shù)性能完全達到課題考核指標：
1.室內(nèi)半導體應急照明主要解決新型具有應急功能的半導體照明燈具及其控制系統(tǒng)技術(shù)，該系統(tǒng)具備日常照明，斷電及燈具失效聲光報警，逃生及救災應急照明的功能。通過本項目的研發(fā)，使得我國在此類產(chǎn)品的可靠性、節(jié)電性、導引性等方面的技術(shù)性能有較大提升。
2.便攜式半導體應急照明主要解決在戶外無電狀況及惡劣環(huán)境下，應急使用的半導體照明燈具及其控制系統(tǒng)技術(shù)問題。具備便攜性好、沖放電性能好、具有自發(fā)電功能等。通過本項目的研發(fā)，為國內(nèi)外的野外作業(yè)、工程搶險、野外營救等工作提供工具。
LED應急照明高效驅(qū)動技術(shù)與系統(tǒng)可靠性研究，在將成果產(chǎn)業(yè)化和市場推廣的同時也拉動了巨大的潛在市場，半導體照明在應急燈具上的應用也提高了應急燈具的整個附加值。盡管目前LED應急燈具在應急領(lǐng)域的應用還沒有全部鋪開，但是根據(jù)LED應急燈具的特點及適應性，未來在礦山、商場、樓道等領(lǐng)域?qū)鸩饺〈F(xiàn)有的應急燈具，中國巨大市場潛力仍將為LED產(chǎn)業(yè)帶來無限商機。LED應急照明高效驅(qū)動技術(shù)與系統(tǒng)可靠性研究，在國內(nèi)還沒有相關(guān)的組織進行系統(tǒng)性的研究和產(chǎn)業(yè)化，課題研究的技術(shù)及成果具有一定的先進性。本課題中的技術(shù)多為原創(chuàng)性技術(shù)，具有自主研發(fā)的知識產(chǎn)權(quán)，依托該技術(shù)建立的LED封裝、驅(qū)動電路的設(shè)計及燈具設(shè)計制造的產(chǎn)業(yè)化示范生產(chǎn)線，提升了我國LED應急照明技術(shù)在國際上的競爭力。
半導體照明是節(jié)能的“富礦”，同樣亮度下耗電僅為普通白熾燈的1/10，節(jié)能燈的1/2，使用壽命卻可以延長幾十倍。隨著LED技術(shù)的快速進步和新的應用不斷出現(xiàn)，在應急照明領(lǐng)域的節(jié)能效果非常明顯。節(jié)能可延長照明時間70%，高可靠性可適應各種極端的環(huán)境條件，在緊急情況下可為逃生人員提供可靠的照明條件，預計在未來5年內(nèi)LED應急照明燈具將取代目前普通照明的應急燈具。
|
|
|
|
 推薦圖片 |
|
| 熱點文章 |
|
|
京ICP080572