LED光源" title="光源">光源在照明領域的應用" title="應用">應用,，是半導體發(fā)光材料技術高速發(fā)展及“綠色照明”概念逐步深入人心的產物。“綠色照明”是國外照明領域在上世紀80年代未提出的新概念,，我國“綠色照明工程”的實施始于1996年,。實現這一計劃的重要步驟就是要發(fā)展和推廣高效、節(jié)能照明器具,，節(jié)約照明用電,，減少環(huán)境及光污染，建立一個優(yōu)質高效,、經濟舒適,、安全可靠、有益環(huán)境的照明系統(tǒng)
一,、LED照明概念LED（LightEmittingDiode）,，又稱發(fā)光二極管，它們利用固體半導體芯片作為發(fā)光材料,，當兩端加上正向電壓,，半導體中的載流子發(fā)生復合，放出過剩的能量而引起光子發(fā)射產生可見光,。
?。ㄒ唬㎜ED的發(fā)展歷史應用半導體PN結發(fā)光源原理制成LED問世于20世紀60年代初，1964年首先出現紅色發(fā)光二極管,，之后出現黃色LED,。直到1994年，藍色、綠色LED才研制成功,。1996年由日本Nichia公司（日亞）成功開發(fā)出白色LED,。LED以其固有的特點，如省電,、壽命長,、耐震動、響應速度快,、冷光源等特點,，廣泛應用于指示燈、信號燈,、顯示屏,、景觀照明等領域，在我們的日常生活中處處可見,，家用電器,、電話機、儀表板照明,、汽車防霧燈,、交通信號燈等。但由于其亮度差,、價格昂貴等條件的限制,，無法作為通用光源推廣應用。近年來,，隨著人們對半導體發(fā)光材料研究的不斷深入，LED制造工藝的不斷進步和新材料（氮化物晶體和熒光粉）的開發(fā)和應用,，各種顏色的超高亮度LED取得了突破性進展,，其發(fā)光效率提高了近1000倍，色度方面已實現了可見光波段的所有顏色,，其中最重要的是超高亮度白光LED的出現,，使LED應用領域跨越至高效率照明光源市場成為可能。曾經有人指出,，高亮度LED將是人類繼愛迪生發(fā)明白熾燈泡后,，最偉大的發(fā)明之一。
?。ǘ㎜ED發(fā)光原理發(fā)光二極管主要由PN結芯片,、電極和光學系統(tǒng)組成。其發(fā)光體—晶片的面積為10.12mil(1mil=0.0254平方毫米),，目前國際上出現大晶片LED,，晶片面積達40mil。其發(fā)光過程包括三部分：正向偏壓下的載流子注入、復合輻射和光能傳輸,。微小的半導體晶片被封裝在潔凈的環(huán)氧樹脂物中,，當電子經過該晶片時，帶負電的電子移動到帶正電的空穴區(qū)域并與之復合,，電子和空穴消失的同時產生光子,。電子和空穴之間的能量（帶隙）越大，產生的光子的能量就越高,。光子的能量反過來與光的顏色對應,，可見光的頻譜范圍內，藍色光,、紫色光攜帶的能量最多,，桔色光、紅色光攜帶的能量最少,。由于不同的材料具有不同的帶隙,，從而能夠發(fā)出不同顏色的光。LED照明光源的主流將是高亮度的白光LED,。目前,，已商品化的白光LED多是二波長，即以藍光單晶片加上YAG黃色熒光粉混合產生白光,。未來較被看好的是三波長白光LED,，即以無機紫外光晶片加紅、藍,、綠三顏色熒光粉混合產生白光,，它將取代熒光燈、緊湊型節(jié)能熒光燈泡及LED背光源等市場,。
?。ㄈ㎜ED光源的基本特征
1、發(fā)光效率高LED經過幾十年的技術改良,，其發(fā)光效率有了較大的提升,。白熾燈、鹵鎢燈光效為12－24流明/瓦,，熒光燈50～70流明/瓦,，鈉燈90～140流明/瓦，大部分的耗電變成熱量損耗,。LED光效經改良后將達到達50～200流明/瓦,，而且其光的單色性好、光譜窄,，無需過濾可直接發(fā)出有色可見光,。目前,，世界各國均加緊提高LED光效方面的研究，在不遠的將來其發(fā)光效率將有更大的提高,。
2,、耗電量少LED單管功率0.03～0.06瓦，采用直流驅動,，單管驅動電壓1.5～3.5伏,，電流15~18毫安，反應速度快,，可在高頻操作,。同樣照明效果的情況下，耗電量是白熾燈泡的萬分之一,，熒光燈管的二分之一,、日本估計，如采用光效比熒光燈還要高兩倍的LED替代日本一半的白熾燈和熒光燈,。每年可節(jié)約相當于60億升原油,。就橋梁護欄燈例，同樣效果的一支日光燈40多瓦,，而采用LED每支的功率只有8瓦,，而且可以七彩變化。
3,、使用壽命長采用電子光場輻射發(fā)光,，燈絲發(fā)光易燒、熱沉積,、光衰減等缺點,。而采用LED燈體積小、重量輕,，環(huán)氧樹脂封裝,，可承受高強度機械沖擊和震動，不易破碎,。平均壽命達10萬小時。LED燈具使用壽命可達5～10年,，可以大大降低燈具的維護費用,，避免經常換燈之苦。
4,、安全可靠性強發(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,，光色柔和,，無眩光；不含汞,、鈉元素等可能危害健康的物質,。內置微處理系統(tǒng)可以控制發(fā)光強度，調整發(fā)光方式,，實現光與藝術結合,。
5、有利于環(huán)保LED為全固體發(fā)光體,，耐震,、耐沖擊不易破碎，廢棄物可回收,，沒有污染,。光源體積小，可以隨意組合,，易開發(fā)成輕便薄短小型照明產品,，也便于安裝和維護。當然,，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)能凈收益期,。