LED光源在照明领域的应用

　　普通照明、背光源和汽车照明、景观照明（包括户外显示）将是LED 的前三大应用领域，从市场容量与发展潜力角度，我们归纳为政府采购——商用——民用发展路径：景观照明创造LED 初步繁荣后将维持较快增长；背光源和汽车照明市场容量、发展潜力次之，是目前LED 市场增长的主要推动力；普通照明市场容量、发展潜力最大，成LED 未来发展的重点。 

   led光源在照明领域的应用，是半导体发光材料技术高速发展及“绿色照明”概念逐步深入人心的产物。“绿色照明”是国外照明领域在上世纪80年代未提出的新概念，我国“绿色照明工程”的实施始于1996年。实现这一计划的重要步骤就是要发展和推广高效、节能照明器具，节约照明用电，减少环境及光污染，建立一个优质高效、经济舒适、安全可靠、有益环境的照明系统

　　一、led照明概念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。

　　（一）led的发展历史应用半导体pn结发光源原理制成led问世于20世纪60年代初，1964年首先出现红色发光二极管，之后出现白光led的出现，使led应用领域跨越至高效率照明光源市场成为可能。曾经有人指出，高亮度led将是人类继爱迪生发明白炽灯泡后，最伟大的发明之一。

　　（二）led发光原理发光二极管主要由pn结芯片、电极和光学系统组成。其发光体—晶片的面积为10.12mil(1mil=0.0254平方毫米)，目前国际上出现大晶片led，晶片面积达40mil。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。led照明光源的主流将是高亮度的白光led。目前，已商品化的白光led多是二波长，即以蓝光单晶片加上yag

　　二、led照明光源技术的应用前景及趋势长期以来，由于led光效低的原因，其应用主要集中在各种显示领域。随着超高亮度led（特别是白光led）的出现，在照明领域的应用成为可能。据国际权威机构预测，二十一世纪将进入以led为代表的新型照明光源时代，被称为第四代新光源。

    前景及发展趋势目前，照明消耗约占整个电力消耗的20％，大大降低照明用电是节省能源的重要途径，为实现这一目标，业界已研究开发出许多种节能照明器具，并达到了一定的成效。但是，距离“绿色照明”的要求还远远不够，开发和应用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源势在必行。led以其固有的优越性正吸引着世界的目光。美国、日本等国家和台湾地区对led照明效益进行了预测，美国55％的白炽灯及55％的日光灯被led取代，每年节省350亿美元电费，每年减少7.55亿吨二氧化碳排放量。日本100％的白炽灯换成led，可减少1～2座核电厂发电量，每年节省10亿公升以上的原油消耗。台湾地区25％的白炽灯及100％的日光灯被白光led取代，每年节省110亿度电。日本早在1998年就编制“21世纪计划”，针对新世纪照明用led光源进行实用性研究。近年来，日本日亚化工、丰田合成、sony、佳友电工等都已有led照明产品问世。世界著名的照明公司如飞利浦、欧司朗、ge等也投入大量的人力物力进行led照明产品的研究开发和生产。美国ge公司和emcore公司合作成立新公司，专门开发白光led，以取代白炽灯、紧凑型荧光灯、卤钨灯和汽车灯。德国欧司朗公司与西门子公司合作开发led照明系统。台湾目前的led产量仅次于日本列在美国之前，从1998年开始投入6亿台币进行相关开发工作。led发展历史已经几十年，但在照明领域的应用还是新技术。随着led技术的迅猛发展，其发光效率的逐步提高，led的应用市场将更加广泛，特别在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，led在照明市场的前景更备受全球瞩目，被业界认为在未来10年成为最被看好的市场以及最大的市场，也将是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的最大潜力商品。

    照明应用中存在的主要技术问题近年来，led的发光效率正在逐步提高，商品化的器件已达到白炽灯的水平，景观灯采用的白色led发光效率接近荧光灯的水平，并在稳步增长中。但是，在照明普及应用方面仍存在一些技术性问题：一是光通量有待进一步提高。采用led作为照明光源，必须可以发出更多的光，必须具有更高的能量效率。二是led发出的光与自然光仍有一定的差距。白炽灯具有非常强的$光的成分，给人一种温暖的感觉。而白光led发出的白光带有蓝色光的成分，在这种光的照明下，人们的视觉不很自然。三是价格较高。这是影响led照明普及的主要原因。但是，近年来出于新光技术的改良，制造成本正在急剧下降，近三年来led的价格下降了近50％，其正朝着高效率、低成本的方向发展，这为led在照明领域的应用提供了有利条件。此外，较好的性价比也可以弥补成本价格方面的不足。

　　三、led照明技术在灯光环境中的应用由于led光源具有发光效率高、耗电量少、使用寿命长、安全可靠性强，有利于环保等特性，近几年来在城市灯光环境中得到了广泛的应用。目前已应用于数码幻彩、护栏照明、广场照明、庭院照明、投光照明、水下照明系列。许多城市利用led光源照明技术应用于城市灯光环境建设中，产生了良好的效果，积累了丰富的经验。如广州电力大厦、广州鹤洞大桥、广州工商行大厦、珠海迎宾南路灯光工程、东莞中心城区灯光工程、郑州河南医科大立交桥、上海延安路灯光工程、湖南常德市丹阳天桥、南通市通讯塔灯光工程等。

　　随着全国城市化的进一步发展，灯光环境（包括路灯、景观灯、艺术灯等）建设领域将不断扩大，led光源的应用也将不断发展。led作为第四代晶片源，在城市景观灯建设领域中已得到了有效的应用，但要在路灯建设和维护中取代大功率的高压钠灯、高压汞灯、金卤灯等光源，还需进一步的研究和探讨，认真解决led光源在照明应用中存在的技术问题，还需led光源生产厂家结合路灯行业的实际情况，生产符合路灯建设和维修所需的新产品，使第四代新光源在城市照明建设中发挥更大的作用。