LED绿色照明

　　LED被公认为21世纪“绿色照明”，具有“高节能”“寿命长”“多变幻”“利环保”“高新尖”等特点，LED通用照明成为最具市场潜力的行业热点。如果目前1/3的白炽灯被LED灯所取代，每年就可为国家节省用电1000亿度，相当于三峡工程一年的发电量。

led绿色照明环保特点

　　使用LED照明更节约

　　高节能：节能能源无污染即为环保。直流驱动，超低功耗(单管0.03-0.06瓦)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。

　　寿命长：LED照明被称为长寿灯。固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，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。

　　多变幻：LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理，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。

　　利环保：环保效益更佳，光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，而且废弃物可回收，没有污染，不含汞元素。冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。

　　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，具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点。

　　关键词

　　LED照明

　　大功率LED发光方式为二维表面发光，出光方式具有指向性，发光角度一般只有120度，类似“手电筒照明”，无法真正替代白炽灯和荧光灯。从LED应用看，多数用于光色照明(城市景观照明和装饰照明)、背光源、特殊应用灯。首次亮相的通用LED多面发光体灯泡，突破LED120度单方向照明，向360度全方位照明转化的世界性照明难题。目前的3W、1W多面发光体灯泡为全球专利产品。

　　发展前景

　　LED照明将替代传统照明

　　近年来，世界上一些经济发达国家围绕LED的研制展开了激烈的技术竞赛。美国从2000年起投资5亿美元实施“国家半导体照明计划”。我国财政部2008年开始实行的《高效照明产品推广财政补贴资金管理暂行办法》将半导体LED照明列入其中。

　　普通25W的白炽灯仅为1元。而在LED行业同样存在“摩尔定律”，LED的光输出亮度每18-24个月便会翻一番，而价格会下降一半。预计2-3年的时间，LED将全面替代传统照明进入寻常百姓家。

　　深圳市长方照明目前是国内LED绿色节能照明的领导厂商，公司2008年开始切入国内led节能照明市场，将结合中国消费者实际，致力于环保节能的led绿色照明事业。

国家政策走向：

　　2009年3月5日，温家宝总理在《政府工作报告》中指出：2009年政府依然毫不松懈地加强节能减排和生态环保工作；大力发展循环经济和清洁能源；健全节能环保各项政策，按照节能减排指标体系、考核体系、监测体系，狠抓落实；开展全国节能减排行动，国家机关、公共企事业单位要发挥表率作用。总理和国家政府对新能源、生态环保事业的重视，让每一个照明从业人事感到无比的激动，也对照明行业的发展所面临的机遇充满着喜悦。

节能LED绿色照明新灯具

　　上世纪70年代后期，单色发光二极管（LED）生产问世，引起世界轰动，这种固态光源具有超长寿命、节约电能、易于控制光污染、运行可靠性高、发光色彩纯正、光色丰富多彩、可控性好、重量轻盈、结构紧凑、供电简单等优点，是人类自从懂得电光源照明技术以来首次出现的集多项技术优势于一身的固体电光源。

　　在传统光源中，白炽灯和卤钨灯的发光效率（光源的重要指标）为12-24lm/W，平均数15lm/W；高效率荧光灯和HID灯的发光效率为50-120lm/W，平均约为75lm/W。这些光源的缺点是仅把一小部分电能转变成可见光。随着LED技术的迅猛发展，2004年底，LED白光的发光效率只有60lm/W左右；而到了2006年底，LED白光的发光效率超过了80lm/W；到目前为止，LED白光的发光效率已超过100lm/W，甚至最先进的白光LED可达到130lm/W，是2004年底指标的二倍多。由于LED光源发光效率及光利用率高的特点，在同样照明效果的情况下，LED照明产品耗电量是白炽灯泡的1/8、HID灯和荧光灯管的1/2。

　　据权威部门统计，2006年中国的发电量达到28,344亿千瓦时，2006年中国照明用电量约为3,400亿千瓦时以上，接近等于全国发电量的12%，几乎为3.5座我国最大的三峡大型水力发电站的发电量。在北美、欧洲及日本等发达国家，照明消耗约占整个电力消耗的20%。由于照明用电的猛增以及发电能源消耗的加剧，将使全球的供电势态和环境与生态保护的现状日益严峻。因LED光源节能效果显着，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%白炽灯及55%的日光灯将被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%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%白炽灯及100%的日光灯被白光LED取代，每年节省110亿度电。

　　随着LED光源发光效率的提升，热阻和一系列材料与工艺等技术的突破，以及LED照明系统二次光学设计技术的发展，使得一些对照明功能要求较高的空间和场合，以目前的LED照明产品完全可以替代传统照明产品到达同样的照明效果，例如隧道照明、道路照明、室内照明等功能性照明。LED功能照明产品以LED路灯、LED隧道灯、LED日光灯管为例，相比传统高压钠灯、卤素灯、荧光灯（日光灯）管等照明产品，有以下优势：

　　■寿命长：能使用3万小时以上，是传统照明产品的5倍；

　　■光效高、显色好：发光效率100lm，光谱窄，显色性好，对颜色呈现眞实，更便于物体的识别；

　　■安装简便：无需整流器等配件，直接将灯安装于灯具接上、或者将光源嵌套原有灯壳；

　　■发热量小：夏天温度控制在50度以内，可采用被动散热方式；

　　■维护成本低：相对于传统照明产品，LED照明产品维护成本极低，可采用模块化一体设计，局部故障不影响整个灯具的正常工作；

　　■节能效果好：相对于传统照明产品能节能50%以上；

　　■安全性高：安全电压（低压）驱动，发光稳定、无频闪及紫外线伤害；

　　■快速响应：LED发光管响应时间很短，能按要求保证多个光源之间或一个光源不同区域之间的工作切换，采用专用电源给LED光源供电时，达到最大照度的时间小于10ms；

　　■无光污染：LED光源定向发光的特性便于控制光的分布（配光设计），保证理想的照明效果，同时消除了LED的眩光并极大提升LED光能利用率、消除光污染；

　　■光损低：灯具一体化设计，避免了光的重复浪费；

　　■色温可调：能满足不同应用对色温的需求，使观察者倍感舒适；

　　■绿色环保：不含铅、汞等污染元素，对环境没有任何污染；

　　LED照明产品越来越得到发达国家政府和企业的重视，其应用和普及的范围正在被不断地扩大。如今，能源和资源的短缺成为制约世界经济发展的瓶颈，环保的需求日益迫切。LED照明产品作为新一代“绿色照明产品”逐步深入人心，其高效、节能、环保、长寿命的特点，在道路照明、隧道照明、公共照明等功能照明应用中尤为凸显。展望未来几年，LED照明产品将会应用于更广阔的照明领域，并与太阳能、风能等“绿色能源”相结合，更有效地解决区域能源危机和环境问题，成为区域经济发展的推动力。

推广LED绿色照明已成发展趋势

　　石油紧张，煤炭告急。经受10多年经济高速发展的透支之后，中国的能源危机日益凸显，能源紧缺问题已成为制约经济发展的瓶颈。作为现代工业、商业与民用的命脉，近年来各地频发的“电荒”已造成了不小的经济损失。

　　在能源紧张的形势下，作为耗电大户之一的照明光源成为社会关注的焦点，而作为照明行业重要组成部分的道路和景观照明在整个国家的照明耗电量中约占45～60%，地位更是举足轻重。因此，要想整体缓解国家电力紧张和降低能耗，在主要照明能耗领域推广节电工程，关系节能降耗大局。

　　节能能源危机传统光源遭遇全球禁令

　　中国目前能源主要来自火力发电，而火力发电采用石油以及煤，由于石油的价格不断飙涨造成发电成本增加，而燃煤会产生大量的二氧化碳造成温室效应。在能源危机和温室应日趋严重的当今社会，节能环保已成为照明产品的主题。据专家介绍，传统光源的能源利用效率较低，只能将所收到电力的5%转换成光能，能源浪费十分严重。因此禁用传统能耗光源，推广绿色节能照明势在必行。在今年欧盟春季首脑会议上，欧盟各国达成一项共识，决定逐步用节能新光源取代白炽灯，以减少温室气体排放，各国也拟通过立法从2009年开始禁止能耗光源的生产，传统能耗光源历次遭遇全球禁令。

　　在我国，去年7月，国务院办公厅下发《关于建立政府强制采购节能产品制度的通知》（国办发[2007]51号），明确指出，各级政府机构使用财政性资金进行政府采购活动时，在技术、服务等指标满足采购需求的前提下，要优先采购节能产品，对部分节能效果、性能等达到要求的产品，实行强制采购。8月，建设部又明令要求，各城市不得再在城区主干道大范围使用多光源装饰性庭园灯，景观照明严禁使用强力探照灯、大功率泛光灯、大面积霓虹灯、彩泡、美耐灯等高亮度高能耗灯具。11月，国务院又下发文件规定从2008年起，中国地方省级官员将开始向中央上交节能答卷，如果成绩单未能及格将面临问责和“一票否决”。今年1月，财政部、国家发展改革委联合发布《高效照明产品推广财政补贴资金管理暂行办法》，确保实现“十一五”期间通过财政补贴方式全面推广高效节能照明产品。

　　趋势推广LED绿色照明已成发展趋势

　　目前，市场上的节能照明产品众多，而技术比较先进且环保的要算LED灯。LED灯即半导体照明灯，比白炽灯省电80%，比荧光节能灯省电50%。LED是发光二极管的简称，因其是一种固态冷光源，具有工作电压低、耗电少、发光效率高、寿命长等特点，成为节能照明领域的主流。

　　目前白炽灯的寿命为1000-2000小时，LED灯的理论寿命长达10万小时;与白炽灯相比，LED灯在同样的亮度下节能80%以上，与荧光节能灯相比节能50%以上。中国工程院院士、中科院半导体研究所研究员陈良惠估算道：“只要目前1/3的白炽灯被半导体灯所取代，每年就可为国家节省用电1000亿度，相当于三峡工程一年的发电量。”

　　在LED照明领域，真正将LED应用到普通照明且实现规模化量产的勤上光电无疑走在了前列。据了解，勤上光电联合清华大学在大功率LED路灯上取得了重大突破，有明显的创新性,已获国际国内发明专利和实用新型专利100多项，先后承担了北京绿色奥运道路照明工程、广东科学中心广场及周边道路照明工程、清华大学内奥运场馆道路照明工程以及深圳、中山、东莞常平、石排、石龙的全面改造工程，通过应用勤上光电占据了国内大功率LED行业的龙头地位，成为拥有行业样板工程最多的半导体照明企业。

　　根据“十一五”规划，未来我国将开展十大节能工程，其中绿色照明，推广高效节电照明系统将是一个重要内容。因此，作为继明火和白炽灯之后的第三次照明革命，半导体照明（LED）将会成为未来几年的技术发展趋势。

　　升级传统照明进行产业升级迫在眉梢

　　据悉，受2008年北京奥运会和2010年上海世博会的推动，我国LED行业未来几年市场增速将进一步加快，在“国家半导体照明工程”的推动下，目前已形成上海、大连、南昌、厦门和深圳等国家半导体照明工程产业化基地，预计到2010年，我国半导体照明及相关产业产值将达到1500亿元，而LED作为光源进入通用照明市场将成为日后产业发展的核心。

　　随着LED行业和技术的不断成熟，加上国家政策的支持和导向，目前国内外众多传统照明巨头纷纷投入到半导体照明的开发中，行业洗牌进一步加剧，传统照企产业升级迫在眉梢。

　　相信，未来几年内LED会像现在的荧光灯一样，从商业场所照明应用开始，逐渐飞入寻常百姓家。

LED节能灯介绍

　　1、LED发光机理：PN结的端电压构成一定势垒，当加正向偏置电压时势垒下降，P区和N区的多数载流子向对方扩散。由于电子迁移率比空穴迁移率大得多，所以会出现大量电子向P区扩散，构成对P区少数载流子的注入。这些电子与价带上的空穴复合，复合时得到的能量以光能的形式释放出去。这就是PN结发光的原理。

　　2、LED发光效率：一般称为组件的外部量子效率，其为组件的内部量子效率与组件的取出效率的乘积。所谓组件的内部量子效率，其实就是组件本身的电光转换效率，主要与组件本身的特性（如组件材料的能带、缺陷、杂质）、组件的垒晶组成及结构等相关。而组件的取出效率则指的是组件内部产生的光子，在经过组件本身的吸收、折射、反射后，实际在组件外部可测量到的光子数目。因此，关于取出效率的因素包括了组件材料本身的吸收、组件的几何结构、组件及封装材料的折射率差及组件结构的散射特性等。而组件的内部量子效率与组件的取出效率的乘积，就是整个组件的发光效果，也就是组件的外部量子效率。早期组件发展集中在提高其内部量子效率，主要方法是通过提高垒晶的质量及改变垒晶的结构，使电能不易转换成热能，进而间接提高LED的发光效率，从而可获得70%左右的理论内部量子效率，但是这样的内部量子效率几乎已经接近理论上的极限。在这样的状况下，光靠提高组件的内部量子效率是不可能提高组件的总光量的，因此提高组件的取出效率便成为重要的研究课题。目前的方法主要是：晶粒外型的改变——TIP结构，表面粗化技术。

　　3、LED电气特性：电流控制型器件，负载特性类似PN结的UI曲线，正向导通电压的极小变化会引起正向电流的很大变化（指数级别），反向漏电流很小，有反向击穿电压。在实际使用中，应选择 。LED正向电压随温度升高而变小，具有负温度系数。LED消耗功率 ，一部分转化为光能，这是我们需要的。剩下的就转化为热能，使结温升高。散发的热量（功率）可表示为 。

　　4、LED光学特性：LED提供的是半宽度很大的单色光，由于半导体的能隙随温度的上升而减小，因此它所发射的峰值波长随温度的上升而增长，即光谱红移，温度系数为+2~3A/ 。LED发光亮度L与正向电流 近似成比例： ，K为比例系数。电流增大，发光亮度也近似增大。另外发光亮度也与环境温度有关，环境温度高时，复合效率下降，发光强度减小。

　　5、LED热学特性：小电流下，LED温升不明显。若环境温度较高，LED的主波长就会红移，亮度会下降，发光均匀性、一致性变差。尤其点阵、大显示屏的温升对LED的可靠性、稳定性影响更为显著。所以散热设计很关键。

　　6、LED寿命：LED的长时间工作会光衰引起老化，尤其对大功率LED来说，光衰问题更加严重。在衡量LED的寿命时，仅仅以灯的损坏来作为LED寿命的终点是远远不够的，应该以LED的光衰减百分比来规定LED的寿命，比如35%，这样更有意义。

　　7、大功率LED封装：主要考虑散热和出光。散热方面，用铜基热衬，再连接到铝基散热器上，晶粒与热衬之间以锡片焊作为连接，这种散热方式效果较好，性价比较高。出光方面，采用芯片倒装技术，并在底面和侧面增加反射面反射出浪费的光能，这样可以获得更多的有消出光。

　　8、白光LED：类自然光谱白光LED主要有三种：

　　第一种是比较成熟且已商业化的蓝光芯片+黄色荧光粉来获得白光，这种白光成本最低，但是蓝光晶粒发光波长的偏移、强度的变化及荧光粉涂布厚度的改变均会影响白光的均匀度，而且光谱呈带状较窄，色彩不全，色温偏高，显色性偏低，灯光对眼睛不柔和不协调。人眼经过进化最适应的是太阳光，白炽灯的连续光谱是最好的，色温为2500K，显色指数为100。所以这种白光还需要改进，比如加多发光过程来改善光谱，使之连续且足够宽。

　　第二种是紫外光或紫光芯片+红、蓝、绿三基色荧光粉来获得白光，发光原理类似于日光灯，该方法显色性更好，而且UV-LED不参与白光的配色，所以UV-LED波长与强度的波动对于配出的白光而言不会特别地敏感，并可由各色荧光粉的选择和配比，调制出可接受色温及演色性的白光。但同样存在所用荧光粉有效转化效率低，尤其是红色荧光粉的效率需要大幅度提高的问题。这类荧光粉发光稳定性差、光衰较大、配合荧光粉紫外光波长的选择、UV-LED制作的难度及抗UV封装材料的开发也是需要克服的困难。

　　第三种是利用三基色原理将RGB三种超高亮度LED混合成白光，该方法的优点是不需经过荧光粉的转换而直接配出白光，除了可避免荧光粉转换的损失而得到较佳的发光效率外，更可以分开控制红、绿、蓝光LED的发光强度，达成全彩的变色效果（可变色温），并可由LED波长及强度的选择得到较佳的演色性。但这种办法的问题是绿光的转换效率低，混光困难，驱动电路设计复杂。另外，由于这三种光色都是热源，散热问题更是其它封装形式的3倍，增加了使用上的困难。 偏振LED和三波长全彩化的白光LED将是未来的发展方向。