LED 在照明领域的发展前景在照明领域的发展前景一、一、简介简介 LED(LightEmittingDiode)，又称发光二极管，它们利用固体半导体芯片作为发光材料， 当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射产生 可见光。LED 作为新世纪的全新照明技术，得到了全世界的关注，被誉为人类照明史上第 三次革命。因其有与传统照明相比具有的理论以及环保等多项优越性，受到了广大专业人 士的青睐与国家政策的大力扶持，这种新型产业技术已经显露出越来越强烈的发展势头。 二、二、发光原理发光原理LED(Light Emitting Diode)是一种固态的半导体器件，它可以直接把电能转化为光能。 LED的心脏是一个半导体的晶片， 晶片的一端附着在一个支架上，是负极，另一端连接电 源的正极，整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导 体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导 体连接起来的时候，它们之间就形成一个“PN结” 。当电流通过导线作用于这个晶片 的时候， 电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能 量，这就是LED发光的原理，而光的波长、光的颜色是由形成P-N结材料决定的。 三、三、优势优势 1、节能和环保 在能源危机，全球生态环境日益恶劣的情况下，节约和合理利用有效资源的形式势不 可挡。这一切形式的转变改变了人们的生活观和价值观。中国的能源危机日益凸显，能源 紧张问题制约经济的快速发展。中国作为人口大国，势必是耗电量大户，因此，要想缓解 国家用电紧张以及降低能耗，就要推广绿色光源的使用。目前城市乡村道路将越开越多、 越开越宽，需要大量各种节能灯具相配套，随着我国城市化进程的加快，绿色、高效、节 能，长寿命的 LED 路灯逐渐走入人们的视野。目前，LED 照明技术日趋成熟，大功率 LED 光源功效已经达到 80 lm/W ，城市路灯照明节能改造成为可能。LED 作为一种绿色 光源，体现我们新型社会环保理念，是随着社会潮流趋势发展而来。所谓绿色光源是指具 有节能，环保，使用寿命长，体积小等特点。 2、寿命长 目前市场上的节能产品众多，但无论在技术还是环保节能方面，LED 等行业都是首屈 一指的。LED 灯即半导体照明灯，比白炽灯省电 80%，比荧光节能灯省电 50%。白炽灯的 寿命为 1000-2000 小时，而 LED 灯的理论寿命长达 10 万小时。中国工程院院士，中科院 半导体研究所研究员陈良惠估算道；“只要目前三分之一的白炽灯被半导体灯所取代，每 年就可以为国家节省用电 1000 亿度，相当于三峡工程一年的发电量。根据十一五”固化， 未来我国将开展是大节能工程，其中绿色照明，推广高效节能电照明系统将是一个重要内 容。 3、清雅舒适，光线柔和 LED 新型照明工具是把电流直接转换为直电流，光色柔和，光照度均匀不会产生闪烁 现象和散发大量热度，并且不会产生紫外线，因此不会像普通照明那样吸引很多蚊虫围绕， 保证了城市的干净整洁，更加保证了市民身心的健康发展，对于构建和谐绿色的宜居城市 具有推动作用。 4、色温的可调性 LED 光源可利用红、绿、蓝三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有 256 级 灰度并任意混合，形成不同光色的组合变化多端，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图 像，这样的话，它就可以满足不同客户对个性光环境的需求。当它的色温在 3300K 一下，光色偏红制造出稳重的气氛，给人带来温暖的感觉。当采用低色温光源照射时，能使红色 更加鲜艳。当色温在 3000-6000K 之间时，显示出清凉的蓝色，人在此色调下没有特别明 显的视觉心理效应，但是可以带来爽快的感觉，并且在这种光照条件下对人们的视觉是最 有益处的。目前我国大部分学生教室都采用的是普通的荧光灯，而荧光灯灯源的视觉效果 较差，当电压不稳定时而使作业面照度发生微妙变化时，可能引起学生视觉工作效率的突 然降低。学生们长期在这种光谱环境下，大量刺激所带来的视觉疲劳对学生的身心健康有 很大的影响。因此若我们要改善这种对学生不利的学习环境，可以在教室内尝试采用中色 温的 LED 照明灯，更多的关爱学生的健康成长。当色温超过 6000K 时光色偏蓝，让人兴 奋，集中注意力，带给人清冷的感觉，很适合工作区域照明。LED 变幻多彩不仅带给人们 丰富的视觉的享受，而且能够有益于人们的身心，这在照明领域可谓是一次不同凡响的飞 跃。 4、安全可靠 众所周知，凡是有灯丝的灯源经常会出现炸丝现象，这也是导致部分火灾的罪魁祸首。 热能是火灾，烫伤等的根源，而 LED 照明灯无灯丝，比一般的卤素灯的发热量降低了 50%， 大大减少了火灾发生的可能性。普通的荧光外观的都是由玻璃制成，但玻璃易碎，而局部 照明大部分表面都是嵌入在天花板上，经常有砸伤人体的可能。像这种机械冲击与振动在 现实生活中是时有发生的事情，在科技与室外的灯具中更是屡见不鲜。所以消费者在选择 产品的时候，安全第一是首先考虑的因素，也是最重要的因素。LED 照明灯具能够改善之 前普通灯具的不安全因素，做到真正的以人为本，是照明史上成功的质的飞跃。 5、灯具效率高 灯具的效率主要是指有效发光率。普通的荧光灯是 360 度发光的，而在反方向发出的 光就没有什么用处，造成了不必要的光源消耗。所以荧光灯通常采用一个白色的灯罩，可 以把相当一部分的反向光射回来。LED 日光灯则是 120 度发光的，所以全部都是有效光。 尽管有的时候会觉得 120 度发光角度窄了一点，不过大多数情况还是够用的，而且这个发 光角度是可以根据需要来加以调整的，非常的灵动适用。 四、四、缺陷缺陷1、散热问题 无论是单点还是多点光源的 LED 灯具都存在着散热的问题。一盏采用 250W 高压钠灯 的路灯，由于技术较成熟，散热控制的很好，即使工作 5000 个小时后，光衰仍然较小，发 光率可以达到 70%。以目前的技术，相同条件下大功率 LED 路灯，由于散热问题不易解决， 光衰较大，发光率会下降到 30%，如果想加大电压电流的方法提高光效，很容易造成 LED 芯片损毁的现象。 2、 造价高 LED 照明灯具的造价较高，是荧光灯价格的十倍左右，不易于普及推广，其芯片制造 的核心技术集中在国外。虽然有些公司通过技术的不断完善，初步解决了 LED 的散热问题， 但是过高的价格和过重的灯头仍然会阻碍 LED 路灯的普及。 3、 技术不成熟 由于目前国内各个厂商对于 LED 照明技术并不是很熟练，甚至还处在摸索爬行阶段。 因此大量品质差，亮度低，寿命短的 LED 照明充斥市场。品质好的 LED 照明产品可能有 4 万到 5 万小时的寿命，品质差的 5 千小时都没有，这也是目前 LED 行业价格相差很大的 原因。大量的伪劣产品影响了人们对 LED 照明灯具的认同以及在市场的普及。 4、照明感悟不足 对照明道路要求感悟不足，科学性点光源配光难点以及对色温在道路照明中的重要性的 忽略，容易造成眩光，斑马效应，和在空气污染严重，下雨有雾天气的环境中，造成灯亮而地不亮的现象。 五、五、在照明方面的应用在照明方面的应用 1、信息显示： 电子仪器、设备、家用电器等的信息指示、数码显示、显示器及 LED 显示屏（信息显示、 广告、记分牌） 。 2、交通信号灯： 城市交通、高速公路、铁路、机场、航海和江河的信号灯。 3、背光源： 小于 10 英寸背光源，主要用于手机、MP3、MP4、PDA、数码相机和摄像机。中等面积背 光源（1020 英寸） ，主要用于计算机显示器及监视器。大面积背光源（大于 20 英寸） ，主 要用于彩电显示屏。 4、汽车用灯：汽车内外灯、前照灯、车内仪表照明显示。 5、半导体照明：根据现有产品的应用范围，可分为六类： 1）室外景观照明：护栏灯、投射、LED 灯带、LED 球泡灯、LED 异型灯、地埋灯、草坪 灯、水底灯等，目前市场有十几亿元，潜在市场有几十亿元。 2）室内装饰照明：壁灯、吊灯、嵌入式灯、墙角灯、平面发光板、格栅灯、筒灯、变幻灯 等，目前市场有几亿元，潜在市场有上百亿元。 3）专用普通照明：便携式照明（手电筒、头灯） 、低照度照明（廊灯、门牌灯、庭用灯） 、 阅读灯、显微镜灯、投影灯、照相机闪光灯、台灯、路灯等。 4）安全照明：矿灯、防爆灯、安全指示灯、应急灯等。 5）特种照明：军用照明灯、医用照明灯、治疗灯、杀菌灯、农作物和花奔专用照明灯、 生物专用灯、与太阳能光伏电池结合的专用 LED 灯等。 6）普通照明：办公室、商店、酒店、家庭用的普通照明灯。虽然 LED 照明目前尚未 正式进入该领域，但随着 LED 技术的突破和成本的不断下降，预计在 2 年内一定会逐步进 入普通照明领域。 六、六、发展前景发展前景 41 发光效率不断提高和产品质量稳步提升 目前发光效率正以年均15的速度稳步提高，有望达到并超过2001mW，估计达到 2001mW的白色LED将于近两三年面世。 42 制造成本的降低和销售价格的下调 LED的价格将以年均30或更高的速度下降。届时，LED照明走进千家万户也将水到 渠成。随着LED芯片技术的提升，LED发光效率提高后，单颗LED芯片所需的成本不断下 降。 43 高压 LED 将成为未来的一个重要方向 高压LEDs(HV LEDs)有两大优势，一是有效降低了LED照明灯具的成本和重量，二是 大幅降低了对散热系统的设计要求，这将解决照明市场的最大技术障碍。 44 CoB 封装技术的日趋成熟 COB 封装有三点技术优势：低成本、应用便利性和设计多样化。目前 COB 封装的球 泡灯已经占据 LED 灯泡的 40左右的市场， 日本及国内很多企业都开始走 COB 封装模 式。从成本和应用角度来看，COB 成为未来灯具化设计的主流方向。