LED节能灯之基本概述与发展
LED即半导体发光二极管,LED节能灯是用高亮度白色发光二极管发光源,光效高、耗电少,寿命长、易控制、免维护、安全环保;是新一代固体冷光源,光色柔和、艳丽、丰富多彩、低损耗、低能耗,绿色环保,适用家庭,商场,银行,医院,宾馆,饭店他各种公共场所长时间照明。无闪直流电,对眼睛起到很好的保护作用,是台灯,手电的最佳选择。因为LED灯发热量不高,把电能量尽可能地转化成了光能,而普通的灯因发热量大把许多电能转化成了热能,白白浪费。对比而言,LED照明就显得节能。
LED(Light Emitting Diode),发光二极管,是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支架上,一端是负极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体,在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候,电子就会被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,这就是LED发光的原理。[1]而光的波长也就是光的颜色,是由形成P-N结的材料决定的。
50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写,它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。[2]
发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片,在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层,称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。 当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关。
最初LED用作仪器仪表的指示光源,后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用,产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例,在美国本来是采用长寿命,低光效的140瓦白炽灯作为光源,它产生2000流明的白光。经红色滤光片后,光损失90%,只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中,Lumileds公司采用了18个红色LED光源,包括电路损失在内,共耗电14瓦,即可产生同样的光效。汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。
对于一般照明而言,人们更需要白色的光源。1998年发白光的LED开发成功。这种LED是把GaN芯片和钇铝石榴石(YAG)封装在一起做成。GaN芯片发蓝光(λp=465nm,Wd=30nm),高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射,峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中,覆盖以混有YAG的树脂薄层,约200-500nm。 LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收,另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合,可以得到得白光。对于InGaN/YAG白色LED,通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度,可以获得色温3500-10000K的各色白光。这种通过蓝光LED得到白光的方法,构造简单、成本低廉、技术成熟度高,因此运用最多。
上个世纪60年代,科技工作者利用半导体PN结发光的原理,研制成了LED发光二极管。当时研制的LED,所用的材料是GaASP,其发光颜色为红色。经过近30年的发展,大家十分熟悉的LED,已能发出红、橙、黄、绿、蓝等多种色光。然而照明需用的白色光LED仅在近两年才发展起来,这里向读者介绍有关照明用白光LED。
发展历程
—产业照明技术在IT及BIO革命中起着主角和配角的(举足轻重)的作用
—LED是21世纪的新光,其应用及研究并迅速发展
—韩国及东亚的LED技术领先于世界市场(占世界市场的70%)
—LED技术的巨大浪潮会是人类照明史的第二次革命
—在未来五年,LED技术会迈向白热灯,日光灯,卤素灯的替代地位。
—2010年LED灯占世界照明市场的16%。
照明大事记
—1879爱迪生发明电灯
—1959卤素灯问世
—1961高压钠灯问世
—1962金属卤化物灯
—1969 第一盏LED灯(红色)
—1976 绿色LED灯
—1983荧光灯问世
—1999 白色LED灯—1993 蓝色LED灯
—2000 LED应用于室内照明
—LED的开发是继白热灯照明发展历史120年以来的第二革命
—21世纪开始,通过在自然,人类和科学之间奇妙的相遇而开发的LED,会成为光世界的创新,对人类必不可少的绿色技术光革命。
—LED会是继爱迪生发明电灯泡以来重新会开始巨大的光革命。
LED照明灯主要还是以大功率白光LED单灯为主,世界前三的LED照明灯生产厂家 质保三年,大颗粒每瓦大于等于100流明,小颗粒每瓦大于等于110流明。光衰大颗粒小于3%每年,光衰小颗粒小于3%每年。
LED太阳能路灯,LED投光灯,LED吊顶灯,LED日光灯都已经可以批量生产了。例如10瓦的LED日光灯就可以替换40瓦的普通日光灯或者节能灯。
越来越多led节能灯已经进入平常百姓家,但是尚未普及!
设计理论
1.情景照明:是以环境的需求来设计灯具。情景照明以场所为出发点,旨在营造一种漂亮、绚丽的光照环境,去烘托场景效果,使人感觉到有场景氛围。
2.情调照明:是以人的需求来设计灯具。情调照明是以人情感为出发点,从人的角度去创造一种意境般的光照环境。情调照明包含四个方面:一是环保节能,二是健康,三是智能化,四是人性化。
"情调照明书"是中国第一本引领LED照明设计潮流的书籍,打破了设计理论长期被国外巨头垄断的局面,使LED的应用更加容易为市场所需要。把最新的情调照明设计理念贡献出来与大家分享,借此希望更多专家学者、设计师参与讨论和提出建议。
LED介绍
反射型自镇流LED灯(采用COB模组)
LED节能灯是继紧凑型荧光灯(即普通节能灯)后的新一代照明光源。相比普通节能灯,LED节能灯环保不含汞,可回收再利用,功率小,高光效,长寿命,即开即亮,耐频繁开关,光衰小,色彩丰富,可调光,变幻丰富。大量使用普通节能灯,会造成汞污染,污染土壤水源,从而间接的污染食品,环境危害不可小觑。
