論LED節(jié)能燈的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)

【摘 要】隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和技術(shù)的加速發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注我們賴以生存的環(huán)境，世界上大多數(shù)國(guó)家也充分認(rèn)識(shí)到環(huán)境對(duì)人們發(fā)展的的重要性，各國(guó)都在采取積極的措施改善環(huán)境，減少污染。其中，能源問(wèn)題是最為緊迫的任務(wù)之一，要從根本解決能源問(wèn)題，除了尋找新能源，節(jié)能也是目前最直接有效的重要措施。本文對(duì)LED節(jié)能燈應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】LED；節(jié)能燈；應(yīng)用；發(fā)展趨勢(shì)

引言

隨著我國(guó)建筑業(yè)的快速發(fā)展，節(jié)能減排是中華民族實(shí)現(xiàn)綠色崛起和民族偉大復(fù)興的關(guān)鍵所在。為了實(shí)現(xiàn)我國(guó)的節(jié)能減排目標(biāo)必須采取一些積極的措施來(lái)降低能耗，其中推廣節(jié)能燈尤其是LED節(jié)能燈是比較有效的措施之一。通過(guò)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)LED節(jié)能燈具有突出的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，但其生產(chǎn)和推廣應(yīng)用還存在許多問(wèn)題。要想使得LED節(jié)能燈真正得到推廣，就需要加大宣傳力度、制定節(jié)能燈標(biāo)準(zhǔn)、提高生產(chǎn)技術(shù)降低生產(chǎn)成本、規(guī)范市場(chǎng)秩序等等。

一、LED節(jié)能燈的概述

1、LED工作原理。LED即發(fā)光二極管，它是一種固態(tài)半導(dǎo)體器件，可以直接地把電轉(zhuǎn)化為光。半導(dǎo)體晶片主要由兩部分組成，一端是P型半導(dǎo)體，它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，當(dāng)LED通電時(shí)，PN結(jié)的端電壓構(gòu)成勢(shì)壘，加正向偏置電壓時(shí)勢(shì)壘下降，P區(qū)和N區(qū)的大部分載流子向?qū)Ψ綌U(kuò)散，電子遷移率比空穴遷移率要大得多，會(huì)出現(xiàn)大量電子向P區(qū)擴(kuò)散，構(gòu)成對(duì)P區(qū)少數(shù)載流子的注入，然后這些電子與價(jià)帶上的空穴復(fù)合，復(fù)合時(shí)得到的能量將以光能的形式釋放出去。這就是LED發(fā)光的原理。

2、LED特點(diǎn)。普通LED的功率一般是0.05W左右、工作電流為20mA，而大功率LED則可以達(dá)到1W、2W、甚至數(shù)十瓦以上，工作電流也可以從幾十毫安到幾百毫安不等，同時(shí)大功率LED具有“綠色照明光源”之稱，它體積小、壽命長(zhǎng)、安全低電壓、電光轉(zhuǎn)換效率高、響應(yīng)速度快、具有環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)良特性。

3、LED燈分類。LED燈的分類是比較廣泛的，目前常見(jiàn)的幾種分類方式主要為以下幾種：（1）LED燈按發(fā)光管顏色分：可分為白光（正白光/冷白光/暖白光/自然白光/蠟燭白光）、紅光、深紅光、橙光、黃光、黃綠光、綠光、藍(lán)綠光、藍(lán)光、紫光、紫外光以及紅外線發(fā)射光等等。另外，有的發(fā)光二極管包含二種或三種顏色的芯片。根據(jù)LED出光處摻不摻散射劑、有色或是無(wú)色，上述各種顏色的發(fā)光二極管還可分為有色散射、無(wú)色散射、有色透明和無(wú)色透明四種類型。（2）LED燈按發(fā)光管出光面特征分：可分為方燈、圓燈、矩形、側(cè)向管、面發(fā)光管、表面安裝用微型管等。而圓形燈按直徑分可分為φ2mm、φ3mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等等。國(guó)外通常把φ3mm的發(fā)光二極管標(biāo)記為T(mén)-1；把φ5mm的標(biāo)記為T(mén)-1（3/4）；把φ4.4mm的標(biāo)記為T(mén)-1（1/4）。（3）LED燈按功率分：可以分為小功率（0.05W）、中功率（0.1W/0.2W/0.4W/0.5W）、大功率（1W/2W/3W/5W）、集成大功率（10W/50W/100W/500W）等。（4）LED燈按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分：可分為金屬底座環(huán)氧封裝、全環(huán)氧包封、玻璃封裝及陶瓷底座環(huán)氧封裝等結(jié)構(gòu)。（5）LED燈按照使用領(lǐng)域分：可以分為生活照明、交通燈、汽車照明、TV背光、3C家電和顯示屏等。目前就成品來(lái)分主要有LED燈條、LED日光燈管、跑馬燈LED護(hù)欄管、球泡燈、天花燈、壁燈、泛光燈、射燈、洗墻燈、工礦燈、隧道燈、水底燈、防爆燈等。（6）LED燈從專利上分：可分為美國(guó)歐洲專利系列、非洲專利系列和日本專利系列，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)幾乎是無(wú)專利要求的。

二、LED節(jié)能燈的應(yīng)用現(xiàn)狀

1、LED照明應(yīng)用現(xiàn)狀?？v觀我國(guó)當(dāng)前規(guī)模龐大的照明市場(chǎng)，由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平以及科技水平等因素，和一些歐美國(guó)家以及日本相比，雖然規(guī)模龐大，但從整體水平來(lái)看，主要以經(jīng)營(yíng)傳統(tǒng)燈具如白熾燈以及熒光燈為主，且在技術(shù)上還需進(jìn)行加強(qiáng)。結(jié)合2010年有關(guān)我國(guó)照明市場(chǎng)燈具的調(diào)查，比例最大的當(dāng)屬用來(lái)代替白熾燈和節(jié)能燈的球泡燈，其比重高達(dá)41%，緊鄰其后的是射燈以及筒燈。LED主要涉及的照明燈具比如LED射燈、筒燈、球泡燈、直管燈、平面燈、路燈、隧道燈等都有應(yīng)用。整體來(lái)看，2010年LED照明燈具的市場(chǎng)份額為0.4%；再結(jié)合整個(gè)照明市場(chǎng)的供求現(xiàn)狀來(lái)分析，處于下游狀態(tài)的主力市場(chǎng)進(jìn)入大尺寸背光源拉動(dòng)作用快速放緩，而且通用照明市場(chǎng)又尚未大規(guī)模啟動(dòng)，所以中間出現(xiàn)了一個(gè)空檔期，基于這種情況，LED中上游環(huán)節(jié)產(chǎn)能快速開(kāi)出，LED市場(chǎng)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性的供大于求現(xiàn)狀，平均價(jià)格大幅下滑，由此LED銷售額的增長(zhǎng)大幅回落。

2、LED節(jié)能照明在汽車照明中的應(yīng)用。LED節(jié)能照明在汽車行車安全中發(fā)揮著無(wú)可取代的重要作用，因此在LED節(jié)能照明投入前照燈中的應(yīng)用進(jìn)程中也經(jīng)歷了較長(zhǎng)的時(shí)間，最初，該系統(tǒng)僅應(yīng)用于概念車中，隨著汽車產(chǎn)業(yè)與LED照明技術(shù)的不斷成熟化發(fā)展，其應(yīng)用范疇日益拓寬，在前照燈中的應(yīng)用包含近光燈與遠(yuǎn)光燈。遠(yuǎn)光燈應(yīng)確保能夠照亮汽車前方遠(yuǎn)一百米、高兩米范圍的物體，并且發(fā)光亮度應(yīng)保持均勻，而近光燈則應(yīng)保證照亮車前方四十米范圍的障礙物，不能給對(duì)向行駛車輛造成眩暈效果，進(jìn)而營(yíng)造安全、可靠的安全駕駛光線。汽車傳統(tǒng)前照燈光源系統(tǒng)雖能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，然而在實(shí)際應(yīng)用進(jìn)程中其發(fā)出的光束卻分布在一定的局限范圍，對(duì)于一些復(fù)雜路況，例如轉(zhuǎn)彎處則極易形成視覺(jué)盲區(qū)。同時(shí)傳統(tǒng)前照明汽車光源系統(tǒng)不包含對(duì)光束分布的自動(dòng)調(diào)整功能，必須依靠行車人的手動(dòng)調(diào)節(jié)，因此容易造成車輛之間的炫目光源效果，顯現(xiàn)了一定的弊湍眭。為避免這一不良問(wèn)題，設(shè)計(jì)者采用AFS便可營(yíng)造安全、高效的行車照明環(huán)境，即便是在地形復(fù)雜、行車速度較快、天氣條件出現(xiàn)變化的環(huán)境下也可有效提升駕駛安全性。同時(shí)為滿足汽車造型的需要，盡量令汽車前部形態(tài)保持美觀的流線型，設(shè)計(jì)者將LED照明技術(shù)與AFS技術(shù)的完善融合，進(jìn)而合理解決車前部預(yù)留照明空間較小、能耗較高、成本投入較大等問(wèn)題。半導(dǎo)體照明應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展進(jìn)一步提升了LED照明系統(tǒng)性價(jià)比及總體效率，因此其應(yīng)用服務(wù)規(guī)模將持續(xù)擴(kuò)大并占領(lǐng)較多汽車照明市場(chǎng)。目前全球范圍內(nèi)銷售LED照明產(chǎn)品總額已上升至六億歐元，并令該技術(shù)應(yīng)用于開(kāi)關(guān)、儀表盤(pán)、收音機(jī)等多項(xiàng)設(shè)備中，映射出了該技術(shù)較大的市場(chǎng)營(yíng)銷潛力。

三、LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景

我國(guó)現(xiàn)階段的應(yīng)用市場(chǎng)主要在建筑照明、室內(nèi)外顯示屏，因此，下一波的主力可能還是目前這些市場(chǎng)。但在手機(jī)、小尺寸液晶背光、汽車的滲透會(huì)加大，另外一些零散市場(chǎng)如特種照明的開(kāi)拓也會(huì)更大（特種照明對(duì)成本的要求沒(méi)有通用照明那么苛刻）。經(jīng)過(guò)前幾年的替換，LED交通指示燈已經(jīng)非常普遍，由于LED的使用壽命較長(zhǎng)，短期內(nèi)很難在出現(xiàn)大規(guī)模的替換工作，這就使得交通指示燈對(duì)于LED的需求將出現(xiàn)一段低潮期；國(guó)內(nèi)轎車市場(chǎng)龐大，但要求較高，認(rèn)證周期長(zhǎng)，只要有過(guò)硬的產(chǎn)品質(zhì)量，國(guó)內(nèi)車用背光及車燈的LED市場(chǎng)需求非常大，而且這一市場(chǎng)的需求增長(zhǎng)比較穩(wěn)定；而LED顯示屏以其易拼裝、低功耗、高亮度等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到銀行、證券、廣場(chǎng)、車站、體育場(chǎng)館中，未來(lái)這一市場(chǎng)仍有很大增長(zhǎng)潛力；在奧運(yùn)會(huì)、世博會(huì)、一些城市夜景工程示范效應(yīng)的帶動(dòng)以及國(guó)家半導(dǎo)體照明工程等眾多有利因素的促進(jìn)下，建筑照明市場(chǎng)依然前景廣闊。

結(jié)束語(yǔ)

目前國(guó)內(nèi)LED產(chǎn)品的國(guó)標(biāo)相對(duì)滯后，而且具有國(guó)際安全認(rèn)證及國(guó)家產(chǎn)品質(zhì)量合格證的LED燈飾價(jià)格要比一般產(chǎn)品價(jià)格高，但是這些產(chǎn)品在安全設(shè)計(jì)上是相對(duì)可靠的，消費(fèi)者要認(rèn)真鑒別。從健康上來(lái)講，采用無(wú)毒材料設(shè)計(jì)的LED產(chǎn)品，特別是室內(nèi)LED燈飾，不僅高效節(jié)能，相對(duì)也更加安全，加上國(guó)家對(duì)照明節(jié)能產(chǎn)品的支持力度，今后，將會(huì)有越來(lái)越多的家庭和企業(yè)使用LED照明產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)：

[1]牛金鐘.Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體納米晶的合成及性質(zhì)研究[D].河南大學(xué)，2010（10）

[2]馮雨軒，李浩.我國(guó)LED節(jié)能燈產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀研究[J].中國(guó)信息化，2013，（12）

[3]楊寶珠.新型汽車燈具防霧設(shè)計(jì)探討[J].科技資訊，2013