LED：照明界的“潜力股”

　　基于LED技术在指示、显示及信号领域的突出优势，以及在气氛营造、装饰性照明和重点照明等方面的独特优点，如今有越来越多的人关注着LED。因此，要想使LED广泛地应用于照明工程中，我们就要充分了解LED的发光原理和特点，灵活、合理地利用LED 的优点，使LED在不同的照明工程中发挥不同的优势，塑造合理光环境。

　　1 LED的发光原理

　　LED（LightEmittingDiode）即发光二极管，是一种由PN结芯片、光学、电极系统组成的电敛发光光源。发光二极管的主要部分是由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，被称为PN结。当外加足够高的正向直流电压时，在PN结处，空穴和电子相遇、复合，产生发光。而目。当电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就会发出从紫外到红外不同颜色的光线，而不同的PN结的材料发出的光的颜色也不同。

　　目前人们通过对发光材料的研究，开发出了各种颜色且发光效率越来越高的LED原件。

　　2 LED 照明特点

　　2.1 低压直流驱动

　　LED是一种低压器件，驱动单颗LED只需要2.5～3 V电压，驱动电流仅为几十毫安，因此相对比较安全，不会造成触电事故，且适用于汽车、火车等低电压电源的场所，还可以与太阳能发电装置配合使用。不过目前在需要高光通的场合，这种低电压低输出器件面临着散热、封装和价格等多方面的挑战。

　　2.2 外形尺寸灵活

　　与传统的照明工具相比，LED重量轻、体积小、厚度薄、灵活多样，使得其在显示系统和背光源的应用中游刃有余，大大拓展了LED的应用空间。

　　2.3 结构牢固、使用寿命长

　　一般的气体放电光源或热辐射光源都易碎、易断，且寿命短。

　　而LED结构牢固，在使用过程中一般不会爆裂或者破裂，具有安全保障，目 LED 的寿命一般在10 0oo～100 000 h，如此长的使用寿命，大大降低了维护费用。

　　2.4 色彩丰富多样

　　使用不同的芯片材料就可以发出不同的颜色，即使使用相同的芯片材料，在不同的外延片部位生长出来的LED的光色也各不相同。另外，只要芯片合金组分有细微的变化，就会造成LED的发光颜色产生较大的改变。丰富多彩的颜色，能满足人们各式各样的需求。

　　3 照明工程中LED 的运用

　　3.1 建筑物装饰照明

　　因为大多数建筑物根本没有太突出的地方放置传统的投光灯，而LED光源小而薄，又可根据建筑物的轮廓折成各种需要的形状，能与建筑物表面更好地结合，安装便捷，而且LED还可以用不同的颜色来表现不同建筑物的特色，同时使用寿命长也解决了建筑物上灯具难以维护的问题。

　　3.2 室外景观照明

　　室外景观照明主要包括园林灯、草坪灯、地理灯等。由于传统灯具光源多是玻璃泡壳，不能够与城市街道等各种景观很好的有机结合。而在城市的楼梯、路径、滨水地带、甲板、园艺等休闲空间进行LED照明，能够通过各种色调的协调，展现景观照明的艺术感。对于低矮的灌木或者花卉，使用LED作为光源进行照明时，可以把固定端设计为插拔式，可以依据植物生长的高度进行调节。

　　3.3 标识与指示性照明

　　由于LED是低压，没有那么多易碎的玻璃，与霓虹灯相比不会因为制作中弯曲而增加费用，在标识设计中得以广泛的推广使用。LED可运用于楼梯踏步的局部照明、道路路面的分隔显示、紧急出口的指示照明等需要进行空间引导和限定的场所。例如影剧院观众厅内的座椅侧面的指示灯、地面引导灯。

　　3.4 室内空间展示照明

　　与传统的光源相比，由于LED光源没有热量、红外与紫外辐射，对商品或展品不会产生损害，因此灯具不需要安装滤光装置，费用低廉、照明系统简单、易于安装。彩色的LED广泛运用于商业照明；结合室内的装修，室内装饰性的自光LED可为室内提供辅助性照明。

　　3.5 娱乐场所及舞台照明

　　与PAR灯和金卤灯相比，LED使用寿命长，数字化控制色彩，活泼的饱和色能够创造动态和静态的照明效果，克服了金卤灯使用一段时间后颜色偏移的现象，减少了更换光源的频率，降低了费用。而且LED没有热辐射，可以使空间变得更加的舒适。当前LED彩色装饰墙面在娱乐城等场所中的应用己蔚然成风。

　　3.6 视频屏幕

　　目前世界上为引人注目的户外大型显示装置就是全彩色LED显示屏。它采用先进的数字化视频处理技术，根据不同的户外环境，采用不同规格的发光像素，实现不同的色彩、亮度、分辨率，用以满足各种用途。它还拥有无可比拟的超高亮度与超大面积，能够动态显示图文动画信息，利用多媒体技术，还可播放各类多媒体文件。目前许多公司的户外广告都用LED彩色显示屏。

　　3.7 与工业设计相结合

　　近年来，LED还成为欧洲产品设计师的宠儿，他们把LED作为产品设计元素的一部分，将光、玻璃或者其他材料结合在一起，使它成为美轮美奂的艺术品。

　　4 LED照明需要解决的问题

　　4.1 LED发光效率的提高

　　与传统的气体放电灯的光效相比，LED的发光效率还比较低，从单位照明的能耗节能上来讲，LED在照明工程中不具有优势。其实LED的发光效率的潜力还是非常可观的，其可通过提高光子取出效率来增加外量子效率，同时通过改进新材料和外延工艺来提高内量子效率，使得LED在照明领域具有更大的市场竞争力。

　　4.2 高功率高光通LED

　　由于单个LED的光输出率比较低， 因此目前单个LED还不能扮演普通照明角色。虽然通过采用多个LED的阵列或其他结构来进行照明，可以获得高光通的LED，但是随着输入功率的加大，LED的发热也就增加，致使LED管芯结的温度提高。当LED管芯结的温度超过限定值，将导致不可恢复性的光强衰弱，造成LED可靠性下降，从而使得光输出效率降低。因此，必须解决发热问题，优化封装技术，才能确保大功率和真正的实现高光通。

　　4.3 LED特别是白光LED光色的稳定性

　　人眼对于光的亮度及颜色的变化和差异有着很高的分辨能力，因此人们对LED的颜色一致性的要求在需要光色一致的照明场合就非常高。由于LED本身电特性的影响，微小到几毫安的电流都会对LED的稳定性产生影响。因此从LED制造工艺本身来说，严格控制外延生长开始的每一个工艺过程将影响生成芯片的色差范围。除了通过改进生产工艺来获得颜色一致性较好的LED产品，还应该通过提高分选技术来实现发光强度、主波长、色温等几个参数的分选和测试，以及应用定电压、定电流相结合的技术来实现LED光色稳定。

　　4.4 LED照明电源和控制电路技术

　　影响LED光源可靠性、光强的维持性的一个重要的因素就是电源，因此必须做重点考虑。目前在低驱动电流下还能维持LED的照明效率，但是对于高功率模块，尤其是与混合控制系统相结合方面，稳定性欠佳。因此，以后对于LED电源和驱动电路及控制电路的设计，要向标准模块化、集中控制、系统可扩展性3个方面发展，以保证高的转换效率。

　　5 结语

　　随着发光效率和光通量的提高，在照明领域中LED已经广泛应用于路灯、广告牌、汽车照明等，占有了一席之地。在未来的发展中，我们要充分利用LED的优点，结合人类视觉功能、生理和心理的需要，进一步开拓LED在普通照明工程中的合理应用。为缔造健康、舒适的光环境，为绿色照明做出贡献