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发光体

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多图:解剖10美元LED灯泡

发布时间:凤凰彩票2019/01/10 05:01

  市场研究机构Strategies Unlimited预测,全球传统照具汰换市场,将由2011年的22亿美元,在2016年成长至37亿美元;而LED照明所拥有的优势更胜于节能灯泡,它不含水银、又可迅速点亮──节能灯泡让人诟病的一个问题,就是后得等上相对较长的一段时间才会达到最高亮度。

  钲铭科LED灯恒流控制驱动电源icSM2123E低成本筒灯方案取代了RM9012

  目前常见的台灯设计,多是因应白炽灯泡光源散射的特性;台灯的中轴是灯泡座、并搭配灯罩提供光线与散热效果。这种台灯设计也很方便让使用者替换寿命较短的白炽灯泡,与其上一代灯具──油灯──的外观长相是截然不同的;在一开始,消费者对白炽灯台灯的接受度并不佳,但假以时日,它很快取代了油灯。

  

─发光体

  现在,灯具设计也必须开始适应新一代的LED光源特性,而且其演化速度可能会更快。当LED照明的生命周期达到十年以上,替换灯泡不再是个大问题,照具就能有更多样化的外观设计,而且灯具业者也必须认清,传统的台灯设计与LED灯泡特性其实是不相配的。

  LED灯泡亮度高,但其实内部的LED芯片非常小;这款LG产品采用了32颗LED芯片,每一颗的尺寸仅0.5mm见方,比米粒还小。这些LED芯片是以4颗一组的形式放置在涂成的小半圆顶下;那是一种萤光介质(fluorescent medium),能将氮化镓(gallium nitride)晶粒发出的蓝光转换成白光。

  随着价格下跌,LED灯泡越来越受到欢迎,也是取代内含水银的节能灯泡的理想选择;节能灯泡的电板卡往往会有品质不良的问题,但LG这款LED灯泡产品的封装品质却很好,因此其使用寿命很有机会超过预期。

  LED灯泡颈部内电板上的元件包括变压器、数个电容、以及晶体管;LED控制芯片是放置在一个水平封装的子板上

  每颗尺寸0.5mm见方、厚度0.1mm 的LED芯片,以4颗一组的形式放置在的小半圆顶下

  LED灯泡是结构复杂的电子装置;LED本身是元件,仅需约3V左右直流电压就可运作;以下拆解的LG灯泡虽然不可调光,但市面上也有其他价格较高的型号是可调光的,以提供消费者更多选择。而与节能灯泡类似,LED灯泡的颈部内也有小型电板。

  目前市面上的LED灯泡发光效率与节能灯泡(compact fluorescent light bulbs,CFLs)几乎相当,每瓦约50~60流明(lumens/watt);不过当CFL技术已经趋于成熟,LED照明技术仍持续演进。MuAnalysis所拆解的7.5瓦LG灯泡亮度为485流明,发光效率约每瓦65流明;是取代40瓦白炽灯泡的产品。不过若要达到485流明亮度,传统40瓦白炽灯泡的发光效率仅每瓦12流明、仅是前者的五分之一。

  人们常会用荧光粉(phosphor)这个词来称呼以上那种萤光介质,但是其实该介质内可能根本没有磷的成分。在下图的LED发光体中,内含一小部分的钇铝石榴石(yttrium aluminum-garnet,YAG),以及用透明硅胶合成的钡(barium)、锶(strontium)与硅酸钙(calcium silicate) ;依据不同的色温需求,例如要冷白光或是暖白光,会使用不同的化学材料。

  每颗LED芯片尺寸都非常小,而其大部分都是支撑材料;斜切开LED芯片看两个焊极的截面,其中一个可见到厚度仅约7um、非常薄的氮化镓(GaN),放置在厚度约0.1mm的蓝宝石基板上;蓝宝石基板是做为氮化镓的长晶介质。

  你家也装了LED灯泡吗?来自的科技分析机构MuAnalysis拆开LG的LED灯泡给你看!LED灯泡除了性能不断提升,价格也越来越便宜;在去年,一颗常见的A19规格LED灯泡价格约在20~60美元,但今年,如这款LG的LED灯泡产品,只要10美元就买得到。

  

─发光体

  蓝宝石基板上的凸块图案可减低氮化镓的位错密度(dislocation density);在芯片运作时,蓝宝石衬底则可提供结构支撑与散热效果。氮化镓层其实底部有6um厚度是用不到的,该结晶层、也就是发光区域的品质,是通过逐渐改善才达到最上方的1um。该发光区域实际上的数量等级(order of magnitude)又更小,在纳米范围内、且距离芯片表面约100纳米。

  若以LED灯泡──包括这款LG产品──来取代传统台灯内的白炽灯泡,其光线有个特性是向上的,这是因为其内部的LED发光体是水平放置;为改善这个问题,另一款飞利浦的LED灯泡采用三片垂直摆放的LED发光板。但无论如何,LED灯泡运用在高过肩膀的阅读灯或是台灯,其照明度还是很均匀、也不会让被照射目标发热。