绿色照明新光源—LED

中图分类号：TN212文献标识码：A 文章编号：

目前，我国照明耗电约占全国总发电量的10-12%，照明节电已成为节省能源的重要途径，节约照明用电是在保证合理照度的前提下，尽可能推广高效节能照明器具，提高电能利用率。应用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源势在必行。在基本满足光照度的同时尽可能减少资源消耗和抑制环境恶化，支撑这个平衡点的关键措施就是“绿色照明”。

绿色照明，首先要理解它的含义，绿色照明的科学定义是：通过科学的照明设计，采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品，改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量，从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明。

LED光源在照明领域的应用，是“绿色照明”概念逐步深入人心的产物。led以其诸多独特的优越性吸引着世界的目光。尤其是LED灯因具有高节能、高效率、环保、寿命长、安全可靠性强、体积小等特点，正广泛应用于普通照明和城市夜景等领域。

工作原理

LED发光原理

LED(Lighy Emitting Diode)，又称发光二极管，它是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。

发光二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。其发光过程包括三部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树脂物中，当电子经过该晶片时，带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合，电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量(带隙)越大，产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应，可见光的频谱范围内，蓝色光、紫色光携带的能量最多，桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙，从而能够发出不同颜色的光。

主要特性

1.高节能：节约能源无污染即为环保。直流驱动，超低功耗,反应速度快，可在高频操作。电光功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能80%以上。同样照明效果的情况下，耗电量是白炽灯泡的八分之一，荧光灯管的二分之一。

2. 发光效率高：LED经过几十年的技术改良，其发光效率有了较大的提升。白炽灯、卤钨灯光效为12-24流明/瓦，荧光灯50～70流明/瓦，钠灯90～140流明/瓦，大部分的耗电变成热量损耗。LED光效经改良后将达到50～200流明/瓦，而且其光的单色性好、光谱窄，无需过滤可直接发出有色可见光。

3.寿命长：LED光源有人称它为长寿灯，意为永不熄灭的灯。固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，可承受高强度机械冲击和震动，不易破碎。采用电子光场辐射发光,不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。可以大大降低光源的维护费用，避免经常换灯。

4.安全可靠性强：能精确控制光型及发光角度，光色柔和，无眩光;不含汞、钠元素等可能危害健康的物质。内置微处理系统可以控制发光强度，调整发光方式，实现光与艺术结合。配光技术使LED点光源扩展为面光源，增大发光面，光色柔和，消除眩光，升华视觉效果，消除视觉疲劳。

5.利环保：环保效益更佳，绿色环保，不含铅汞等污染元素，对环境没有任何污染；耐冲击，无灯丝及玻璃外壳，没有传统灯管破裂问题，而且废弃物可回收，无紫外线（UV）和红外线（IR）辐射，对人体无伤害、无辐射；既没有热量，也没有辐射，眩光小，.LED为全固体发光体，耐震、耐冲击不易破碎,可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。

6.多变幻：LED光源可利用红、绿、篮三基色原理，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，即可产生256×256×256＝16777216种颜色，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。

7.体积小：在许多应用场合可以将LED光源当作点光源处理，可以随意组合，易开发成轻便薄短小型照明产品，也便于安装和维护。

8.高新尖：与传统光源单调的发光效果相比，LED光源是低压微电子产品，成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等，所以亦是数字信息化产品，是半导体光电器件“高新尖”技术，可数字化、智能化、网络化控制与调节， 具有灵活多变的特点。它将引发照明与光文化理念的变革。

9.数字化是这个时代的特性，数字化色光照明是LED最优越、最突出的特性，应用范围广、领域多，有广阔的发展空间。数字化可调控不同亮度和不同颜色组合的照明产品，将有强大的生命力引用于工业、农业和社会生活的各个层面。

发展及应用

LED照明是多学科多种技术相结合的创新集成工程，从很大程度上改变了人们的照明观念，使人们从传统的点、线光源局限中解放出来，实现照明光环境的创新布置。

目前，在应用领域，LED照明应用在室外景观以及建筑装饰照明等领域已经是非常普及的了，

然而LED技术正在发展中，目前，发光效率尚不如高压钠灯和金卤灯，而且用于普通照明还必须综合考虑光效、色温、显色性和性价比。LED发光效率还满足不了普通照明的需要，而且LED的材料、外延、芯片、封装及制造的成本较高，因此其性价比低，不利于LED照明的普及。单个器件的功率不大，在目前还不能很好地满足大面积的照明需要，在道路照明应用中由于受到均匀度和无大功率光源的限制，以现在LED路灯的技术水平，无法在主干路等重要路段应用，只适宜在城市支路的低杆照明使用，如小区内部道路，由于路灯数量大，维护不便，使用LED路灯可以大大减少维护量，且由于其显色性高，能够营造出更舒适的视觉环境。在视觉舒适度方面，研发者要注重对于合理的照明设计的开发，并且结合视觉舒适度的需求，使得LED可以为人们创造更好的光环境，获得更大的社会效益。

就目前的技术而言，LED光源已经具备了多种的功能和特征，例如寿命较长、色彩丰富，色域宽，光束集中，响应速度快，以及在使用上较为安全和可靠且兼具环保和节能的功效，这些都是传统光源无法比拟的。在照明工程中的应用，根据LED光源的特征，在场所的选择上也是有所区别的，要充分发挥其功能和优势，就要扬长避短，从而造就最佳的照明工程。因此，仍应该对目前的LED照明产业有科学的认识，根据目前的产品性能水平和特点开发应用产品，来满足现代照明的需求，促进LED照明产业健康有序地发展。在未来对于其重点技术进行突破后，相信在照明领域上会有进一步的扩展，使得LED真正可以成为代替传统的荧光灯的一种更为高效和长寿，同时又具有低成本的优势和环保节能功效的绿色光源。

总之，LED新型光源的出现，是对绿色照明的有力支援，随着我国绿色照明事业的不断发展，也会随之不断完善，克服自身的缺点和不足，在绿色照明中发挥自己的重要作用。当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要的问题，在照明领域，LED发光产品的应用正吸引着世人的目光，LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。

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