LED照明技術(shù)及應(yīng)用

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摘要：led照明原理及特點(diǎn)led燈具節(jié)能及應(yīng)用led市場前景 

關(guān)鍵詞：led節(jié)能應(yīng)用市場前景  前言：  近年來,隨著我國工業(yè)化與城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展,能源和資源的供需日趨緊張,對我國電力供應(yīng)產(chǎn)生了一定的負(fù)面影響。目前,全國24個省市存在不同程度拉閘限電的情況,造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失,如何節(jié)約電能也成為了擺在我們面前的重要課題.本文從led照明技術(shù)的應(yīng)用及市場前景著眼，具體探討新型節(jié)能光源led，在未來對電力能源的節(jié)約所起到的作用，其發(fā)展前景和市場需求.  一、led照明燈具原理及特點(diǎn)  led 是英文 light emitting diode （發(fā)光二極管）的縮寫。led的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片， 晶片的一端附在一個支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是p型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是n型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時候，它們之間就形成一個p-n結(jié)。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向p區(qū)，在p區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是led發(fā)光的原理。  所謂的 led 燈具，顧名思義，是指燈具產(chǎn)品采用 led (light-emitting diode，發(fā)光二極管) 技術(shù)做為主要的發(fā)光源。led 是一種固態(tài)的半導(dǎo)體組件，其利用電流順向流通到半導(dǎo)體 p-n 結(jié)耦合處，再由半導(dǎo)體中分離的帶負(fù)電的電子與帶正電的電洞兩種載子相互結(jié)合后，而產(chǎn)生光子發(fā)射，不同種類的 led 能夠發(fā)出從紅外線到藍(lán)光之間、與紫光到紫外線之間等不同波長的光線。近幾年的新發(fā)展則是在 藍(lán)光 led 上涂上螢光粉，將藍(lán)光 led 轉(zhuǎn)化成白光 led 產(chǎn)品。此項(xiàng)操作一般需要搭配驅(qū)動電路(led driver) 或電源供應(yīng)器 (power supply)，驅(qū)動電路或電源供應(yīng)器的主要功能就是將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電源，并同時完成與 led 相符合的電壓和電流，以驅(qū)動相配合的組件。  led 燈具的燈泡體積小、重量輕，并以環(huán)氧樹脂封裝，可承受高強(qiáng)度機(jī)械沖擊和震動，不易破碎，且亮度衰減周期長，所以其使用壽命可長達(dá) 50,000-100,000小時，遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)鎢絲燈泡的 1,000 小時及螢光燈管的10,000 小時。由于 led 燈具的使用年限可達(dá) 5 ~10 年，所以不僅可大幅降低燈具替換的成本，又因其具有極小電流即可驅(qū)動發(fā)光的特質(zhì)，在同樣照明效果的情況下，耗電量也只有螢光燈管的二分之一，因此 led 也同時擁有省電與節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。與目前其它通用光源相較，鎢絲燈泡約 15 lm/w、螢光日光燈約 45~60 lm/w、hid 燈約 120~150 lm/w，led 的發(fā)光效率顯然已漸具優(yōu)勢；  以下是針對 led 及其它常見燈具的燈性比較：  照明方式 特點(diǎn)  白光 led 熱源少、操作環(huán)境廣、小型化、耐震動、光束集中  日光 （螢光） 燈 螢光燈省電、但廢棄物易碎有汞污染等問題  白熾鎢絲燈泡 低效率、高耗電、壽命短、易碎  二、led燈具節(jié)能  1.led光源發(fā)光效率高  發(fā)光效率比較：白熾燈光效在10-15lm、鹵鎢燈光效為12-24流明/瓦、熒光燈50-90流明/瓦，鈉燈90-140流明/瓦、大部分的耗電變成熱量損耗。 led光效：可發(fā)到50-200流明/瓦，而且發(fā)光的單色性好，光譜窄，無需過濾，可直接發(fā)出有色可見光。  2.led光源耗電量少  led單管功率0.03-0.06瓦，采用直流驅(qū)動，單管驅(qū)動電壓1.5-3.5伏。電流15-18毫安反映速度快，可在高頻操作，用在同樣照明效果的情況下，耗電量是白熾燈的萬分之一，熒光管的二分之一，日本估計，如采用光效比熒光燈還要高2倍的led替代日本一半的白熾燈和熒光燈、每年可節(jié)約相當(dāng)于60億升原油，同樣效果的一支日光燈40多瓦，而采用led每支的功率只有18瓦。  3.led光源使用壽命長  白熾燈、熒光燈、鹵鎢燈是采用電子光場輻射發(fā)光，燈絲發(fā)光易燒，熱沉積、光衰減等特點(diǎn)，而采用led燈體積小，重量輕，環(huán)氧樹脂封裝，可承受高強(qiáng)機(jī)械沖擊和震動，不易破碎，平均壽命達(dá)3-5萬小時，led燈具使用壽命可達(dá)3-5年，可以大大孤低燈具的維護(hù)費(fèi)用避免經(jīng)常換燈之苦。  4.led光源安全可靠性強(qiáng)  發(fā)熱量低、無熱輻射性、冷光源、可以安全抵摸，能精確控制光型及發(fā)光角度、光色和、無眩光、不含汞，鈉元素等可能危害健康的物質(zhì)。  5.led光源有利環(huán)保  led為全固體發(fā)光體、耐沖擊不易破碎、廢棄物可回收、沒有污染減少大量二氧化硫及氮化物等有害氣體以及二氧化碳等溫室氣體的產(chǎn)生改善人們生活居住環(huán)境，可稱“綠色照明光源。”生產(chǎn)白光led技術(shù)目前有三種：一種，利用三基色原理和目前已能生產(chǎn)的紅、綠、藍(lán)三種超高亮度led按光強(qiáng)3:1:6比例混合而成白色，二種，利用超高度ingan藍(lán)色led，其管總上加少許的釔鉆石榴為主體的熒光粉、它能在藍(lán)光激發(fā)下產(chǎn)生黃綠光、而此黃綠光又可與透出的藍(lán)光合成白光，三種是不可制紫外光led，采用紫外光激三基色熒光粉或其他熒光粉，產(chǎn)生多色混合而成的白光。  6.led光源更節(jié)能  當(dāng)然，節(jié)能是我們考慮使用led光源的最主要原因，也許led光源要比傳統(tǒng)光源昂貴，但是用一年時間的節(jié)能收回光源的投資，從而獲得4-9年中每年幾倍的節(jié)能凈收蓋期。  三、led燈具應(yīng)用領(lǐng)域  1.建筑物外觀照明  對建筑物某個區(qū)域進(jìn)行投射，無非是使用控制光束角的圓頭和方頭形狀的投光燈具，這與傳統(tǒng)的投光燈具概念完全一致。但是，由于led光源小而薄，線性投射燈具的研發(fā)無疑成為led投射燈具的一大亮點(diǎn)，因?yàn)樵S多建筑物根本沒有出挑的地方放置傳統(tǒng)的投光燈。它的安裝便捷，可以水準(zhǔn)也可以垂直方向安裝，與建筑物表面更好地結(jié)合，為照明設(shè)計師帶來了新的照明語匯，拓展了創(chuàng)作空間。并將對現(xiàn)代建筑和歷史建筑的照明手法產(chǎn)生了影響。  2.景觀照明  由于led不像傳統(tǒng)燈具光源多是玻璃泡殼，它可以與城市街道家具很好的有機(jī)結(jié)合。可以在城市的休閑空間如路徑、樓梯、甲板、濱水地帶、園藝進(jìn)行照明。對于花卉或低矮的灌木，可以使用led作為光源進(jìn)行照明。led隱藏式的投光燈具會特別受到青睞。固定端可以設(shè)計為插拔式，依據(jù)植物生長的高度，方便進(jìn)行調(diào)節(jié)。  3.標(biāo)識與指示性照明  需要進(jìn)行空間限定和引導(dǎo)的場所，如道路路面的分隔顯示、樓梯踏步的局部照明、緊急出口的指示照明，可以使用表面亮度適當(dāng)?shù)膌ed自發(fā)光埋地?zé)艋蚯对诖怪眽γ娴臒艟?，如影劇院觀眾廳內(nèi)的地面引導(dǎo)燈或座椅側(cè)面的指示燈，以及購物中心內(nèi)樓層的引導(dǎo)燈等。另外，led與霓虹燈相比，由于是低壓，沒有易碎的玻璃，不會因?yàn)橹谱髦袕澢黾淤M(fèi)用，值得在標(biāo)識設(shè)計中推廣使用。  4.室內(nèi)空間展示照明  就照明品質(zhì)來說，由于led光源沒有熱量、紫外與紅外輻射，對展品或商品不會產(chǎn)生損害，與傳統(tǒng)光源比較，燈具不需要附加濾光裝置，照明系統(tǒng)簡單，費(fèi)用低廉，易于安裝。其精確的布光，可作為博物館光纖照明的替代品。商業(yè)照明大都會使用彩色的led，室內(nèi)裝飾性的白光led結(jié)合室內(nèi)裝修為室內(nèi)提供輔助性照明，暗藏光帶可以使用led，對于低矮的空間特別有利。  5.娛樂場所及舞臺照明  由于led的動態(tài)、數(shù)字化控制色彩、亮度和調(diào)光，活潑的飽和色可以創(chuàng)造靜態(tài)和動態(tài)的照明效果。從白光到全光譜中的任意顏色，led的使用在這類空間的照明中開啟了新的思路。長壽命、高流明的維持值（10，000小時后仍然維持90%的光通），與par燈和金鹵燈的 50～250 小時的壽命相比，降低了維護(hù)費(fèi)用和更換光源的頻率。另外，led克服了金鹵燈使用一段時間后顏色偏移的現(xiàn)象。與par燈相比，沒有熱輻射，可以使空間變得更加舒適。目前l(fā)ed彩色裝飾墻面在餐飲建筑中的應(yīng)用已蔚然成風(fēng)。  6.車輛指示燈照明  用于車輛道路交通led導(dǎo)航信息顯示。在城市交通、高速公路等領(lǐng)域，led作為可變指示燈以及照明作用等，替代國外同類產(chǎn)品，得到普遍采用。其中電力調(diào)度、車輛動態(tài)跟蹤、車輛調(diào)度管理等，也在逐步采用高密度的led顯示屏起到指示燈照明作用。  四、led燈具市場前景分析  隨著led燈的廣泛采用，這個年輕的市場將在未來幾年內(nèi)逐步擴(kuò)大，例如北京奧運(yùn)會、2011年舉辦的第26屆夏季世界大學(xué)生運(yùn)動會等，充分展示該項(xiàng)技術(shù)的同時，還吸引了大批消費(fèi)者的眼球。  led市場的相關(guān)調(diào)查顯示，采用led燈管的照明產(chǎn)品將在2010年至1012年間急速攀升，打破主流供應(yīng)鏈。目前國內(nèi)的led燈應(yīng)用范圍已擴(kuò)展到交通、景觀、室內(nèi)、裝飾和汽車燈領(lǐng)域。  由于彩色節(jié)能燈被大量應(yīng)用于旅館、舞臺、酒吧和臥室，因此室內(nèi)led燈將獲得更大市場。此外，還在開發(fā)路燈、臺燈、礦燈和太陽能led燈。該產(chǎn)品線現(xiàn)仍然呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的增長態(tài)勢。正因其廣闊的市場前景，led產(chǎn)業(yè)近年來在國內(nèi)迅速升溫。結(jié)束語：  led是屬于21世紀(jì)的綠色光源，以其巨大的節(jié)能潛力以及良好的照明性能為我們打開了一個全新的技術(shù)領(lǐng)域。。  在我們的照明設(shè)計過程中，我們應(yīng)該以一種理性的態(tài)度去看待led的應(yīng)用，應(yīng)該在真正了解led性能前提下，根據(jù)環(huán)境的條件，合理地選擇使用led，才能真正創(chuàng)造出一個節(jié)能而優(yōu)質(zhì)的照明光環(huán)境。