LED(Lighy Emitting Diode),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。 (1)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达50~200流明/瓦,而且其光的单性好、光谱窄,无需过滤可直接发出有可见光。目前,世界各国均加紧提高LED光效方面的研究,在不远的将来其发光效率将有更大的提高。
(2)耗电量少
LED单管功率0.03~0.06瓦,采用直流驱动,单管驱动电压1.5~3.5伏,电流15~18毫安,反应速度快,可在高频操作。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、日本估计,如采用光效比荧光灯还要高两倍的LED替代日本一半的白炽灯和荧光灯。每年可节约相当于60亿升原油。就桥梁护栏灯例,同样效果的一支日光灯40多瓦,而采用LED每支的功率只有8瓦,而且可以七彩变化。
(3)使用寿命长
采用电子光场辐射发光,灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。而采用LED灯体积小、重量轻,环氧树脂封装,可承受高强度机械冲击和震动,不易破碎。平均寿命达10万小时。LED灯具使用寿命可达5~10年,可以大大降低灯具的维护费用,避免经常换灯之苦。
(4)安全可靠性强
发热量低,无热辐射,冷光源,可以安全抵摸:能精确控制光型及发光角度,光柔和,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。
(5)有利于环保
LED为全固体发光体,耐震、耐冲击不易破碎,废弃物可回收,没有污染。光源体积小,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。 当然,节能是我们考虑使用LED光源的最主要原因,也许LED光源要比传统光源昂贵,但是用一年时间的节能收回光源的投资,从而获得4~9年中每年几倍的节能净收益期。
3.1 LED照明的特点
3.1.1 低耗电量
LED是低压器件,驱动单颗LED的电压仅需2.5-3.5V,驱动电流为几十毫安。
3.1.2 寿命长
尽管传统光源的额定寿命定义相同,都是在50%实验样品燃毁之时,即为灯的寿命时间。而LED寿命至今尚无标准的定义,国外有关报道给出的寿命定义类似气体放电灯,光通维持率到一定值的燃点时间作为LED的寿命,例如给也流明维持率在70%或50%的时间。
按上述定义,即光通维持率达到70%与50%之间,则LED的寿命在10000-100000h(如表3所示)。
各LED的寿命 stewart平台 表3
红 中空半自动打胶机绿 蓝 白
寿命70(h) 22000 65000 15000 45000
寿命50(h) 42000 12000 30000 85000
从以上数据不难看出LED与传统光源相比具有寿命长的特点,传统光源寿命一般在1000-10000h之间,与LED相比差一个数量等级。
3.1.3 亮度和彩的动态控制
彩LED产品已覆盖了整个可见光谱范围,且单性好,彩纯度高,LED的光效远高于白炽灯加滤光片。LED的响应时间很短,一般为几个ms,能瞬时达到全光通输出,如果
使用三原LED组合,可以瞬间改变颜。还可以对LED进行调光,使用脉宽调制(PWM)能实现颜的渐变。
LED亮度和彩的控制是LED应用产品得以广泛应用的又一特点。单LED用作显示时,可通过矩阵组合显示不同的文字和图形,而由红绿蓝三基LED可以组成全彩的屏幕显示,全彩大屏幕可以在室内或室外大型公共场所提供全彩动态画面,不同颜的LED通过不同的排列组合构成灯具,安装在各种建筑物上,作为装饰照明可以取代霓虹灯,其亮度和彩的变化甚至大大超过霓虹灯的效果。
3.1.4 外形尺寸小
普通LED外形尺寸只有5mm,由于单个LED功率小,发光强度不够,一般使用均将若干个LED进行排列组合,但整体来看,LED的外形尺寸比其它显示或照明设备均要小,即使采用组合方式,也可以提供更多的灵活性,如用于飞机或火车上的阅读照明。
L ED(Light-Emitting-Diode)是一种能够将电能转化为可见光的半导体,其特点如下:
(1) 效率高
按照通常的光效定义,LED的发光效率并不高(一般10~30lm/W,目前已知光效最高的橙红LED光效可以达到55lm/W),但由于LED的光谱几乎全部集中于可见光频段,效率可以达到80-90%,而光效差不多的白炽灯其可见光效率仅为10-20%。
(2) 光线质量高
由于光谱中没有紫外线和红外线,故没有热量,没有辐射,LED属于典型的绿照明光源。
(3) 光纯
与白炽灯全频段光谱不同,典型的LED光谱狭窄,发出的光线很纯。
(4) 能耗小
单体LED的功率一般在0.05~1W,通过集方式可以量体裁衣地满足不同的需要,浪费很少。尤其是需要彩光的时候,采用白光经过滤的方式大费周折并且浪费能源,而LED固有的彩却是得天独厚。
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(5) 寿命长
光通量衰减到70%的标称寿命10万小时,实际上几乎无限。
(6) 爬墙式可靠耐用
没有钨丝、玻壳等等容易损坏的部件,非正常报废的可能性很小,维护费用极为低廉。
(7) 应用灵活
体积小,可平面封装易开发成轻薄短小产品,做成点、线、面各种形式的具体应用产品。
(8) 安全
单体工作电压大致在1.5~5V之间,工作电流在20~70mA之间。
(9) 响应时间短
适合于频繁开关以及高频运作的场合。
(10) 绿环保
废弃物可回收,没有污染,不像荧光灯含有汞成分。
彩印业务(11) 控制灵活
通过调整电流可以调光,不同光的组合可以调,加上时序控制电路可以达到多样的动态变化效果。
3.外用药酒2 LED在照明节电领域的地位
能源问题是我国全面实现现代化,保证国家稳定发展的一个长期的制约因素。我国要在21世纪的前20年全面建设小康社会,作为有13亿人口的发展中大国,我国的能源特别是电力资源相对比较匮乏。改革开放以来,我国电力工业蓬勃发展,成为世界电力生产和消费大国,初步实现了电气化,但是,与发达国家相比,尚有很大差距。我国人均用电量仅为世界平均水平的1/3,还不到发达国家的1/10。随着经济的发展,电力需求将继续呈上升趋势,电力供应形势不容乐观。因此,加快电力发展,满足快速增长的电力需求是一项长期的任务,但同时,我们也应特别注意到,资源节约在能源问题上的关键地位。在这种局面
下,继续坚持“资源开发与节约并举,把节约放在首位”的方针,抓好节约用电、合理用电工作,提高能源利用效率,对我国经济建设的可持续发展极为重要。
随着人民生活水平的不断提高,照明用电在电力消费中所占的比例逐年增加。目前,照明用电约占全国用电量的13%,在终端用电中仅次于电机,居第二位。开展照明节电是促进节电工作的一个重要组成部分。在国家发展和改革委员会近日制定的《节能中长期专项规划》的重点节能领域 中明确指出要提高照明器具的能效标准,并且将绿照明工程列为十项重点节能工程之一。
我们目前使用的照明光源产品,根据发光原理的不同,主要分为以下三种:
(1)由热辐射进而产生白炽光。其代表产品为白炽灯和卤钨灯,光效为12-24 lm/W。
(2)气体放电发光。其代表产品为荧光灯和HID灯等,光效为50-120 lm/W。
(3)电致发光。其代表产品为发光二极管(LED),目前单颗白LED的光效已接近30 lm/W。
白炽灯、荧光灯和高压气体放电灯已经普遍应用在各种照明场年,是目前应用最广泛的电光源类产品。随着绿照明工程的深入开展,荧光灯以其发光效高、能耗照明用电的40%,产生总光通量的15%,荧光灯消耗60%的照明用电,产生85%的光。尽管这两类传统光源的光效还有提高的可能,但由于白炽灯为热辐射原理和工作温度所限,而荧光灯则受253.7nm紫外线转换成可见光的能量效率的制约,因此白炽灯和荧光灯在光效的进一步提高上都有所局限。
上个世纪末,随着不断涌现的机关报材料和机关报技术,发光二极管(LED)芯片制造技术和封装技术取得重大发展,发光颜也覆盖到了整个可见光光谱范围,极大地拓展了LED的应用范围和领域。白光LED的出现给LED用于普通照明开辟了新的领域。世界上许多国家和地区已开始用超高亮度LED取代白炽灯、金属卤钨灯,广泛用作交通信号灯、警示灯、标志灯、汽车、轿车上的高位刹车灯、尾灯、转向灯及仪表盘的照明和显示、景观照明等。上世纪90年代末期,LED的高并行化、超高亮度和全化使其应用领域也日趋广泛,逐步走向室内外照明领域。
由于LED特殊的发光原理,使其在达到同等亮度情况下所需消耗的能量远远低于普通白
炽灯,随着关键技术的进一步突破,白光LED的光效有可能达到150-200 lm/W,大大超越现在所有照明光源的光效,在照明方面有着诱人的前景。相对于传统的电光源产品。LED的能耗较低,是一种节能光源,LED技术在照明应用领域的突破给高效照明家族又增添了新的力量。
受技术和价格因素的限制,LED作为新兴的高效照明产品,目前还处于初级阶段。但是由于其能耗低稳定性好等显著的特点,LED越来越为照明以及能源领域所关注。现在世界各国的科研人员正在努力突破高亮度、低成本等技术难关,加速LED在普通照明领域的进一步应用,LED将为照明节电提供更广阔的拓展空间,同时在照明节电领域占有越来越重要的位置。
LED(Light-Emitting-Diode)是一种能够将电能转化为可见光的半导体。作为一种指示灯,在我们日常生活的电器中随处可见,极为普通也广为人知。其特点如下:
(1)效率高
按照通常的光效定义,LED的发光效率并不高(一般10-30lm/W,目前已知光效最高的橙
红LED光效可以达到55lm/W),但由于LED的光谱几乎全部集中于可见光频段,效率可以达到80-90%,而光效差不多的白炽灯其可见光效率仅为10-20%。