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       在電能消耗中，照明用電占發電總量的比例：發達國家是19%，我國是10%。隨著經濟發展，我國的照明用電將有大比例的提高，綠色節能照明的研究應用越來越受到重視。開發和推廣應用節能燈具，成為迫在眉睫的任務。LED照明就是在這樣的形勢下發展起來的。

　　LED(light emitting diode)即發光二極管，它是一種在P-N結上施加正向電流時能發出紫外光、可見光、紅外光的半導體固體發光器件。LED的發光機理是：半導體材料中的電子和空穴在P-N結處結合，發出與電子和正電荷空穴之間的能量差相對應的光子而發光。不同的半導體材料可制成各種波長發光的LED。

　　近年來，隨著半導體外延技術和制造工藝技術的快速發展，LED照明在國外(尤其是在美日等發達國家)發展很快，而我國的LED照明發展嚴重滯后。本文從照明用燈的發展，節能燈的應用現狀，LED的研究與應用現狀，國內外的研究應用發展、應用前景等方面做簡要地分析介紹。

　　2 LED照明光源的發展

　　上世紀70年代，首先發現了橙黃綠LED，但是光效很差，且需要環氧塑料做濾光器。1996年，首先在藍光上取得突破。現在，高亮LED發明以后，LED的市場份額明顯增加。交通燈市場的發展驗證了這個趨勢：如果用高亮LED代替使用濾色片的標準白熾燈，將節能90%。惠普公司發明了一種平頭倒錐形的LED，發射黃光的光效達到100lm/W。現在，以氮化物為管芯材料的LED的研究重點是如何提高亮度，預計在5a內將其發光效率從15lm/W提升到50lm/W。以InGaN為基芯的超亮藍色LED的主要目標，是通過調整氮化物，將發光效率提升到100lm/W，從而可以用到白色超亮LED中。

　　自1996年白色)LED開發成功以來，其發光效率不斷地提高。LED開發初期光效率只有5lm/W，到1999年，達到相當于白熾燈的光效(15lm/W)。初期采用的GaN芯片發藍光，通過激發熒光粉發出黃色光，芯片的藍光和熒光粉的黃光混合在一起，形成白光。用三基色(R、G、B)LED芯片集成制成三色混合模塊，這是另外一種混合白光LED燈，亮度相當—只40W白熾燈。后來白光LED的光效相當于鹵鎢燈的光效25lm/W，但是，它還只能作為局部照明的光源。最近，美國Agilient實驗室己研制開發成功光效為100lm/W的有色LED和光效達40-50lm/W的白色LED。預計2005年白光LED發光效率將達100lm/W上，相當于熒光燈的光效。

　　3 白光LED的特性

　　白光LED的特點：1)低電壓驅動，最低可用2V電壓驅動;2)體積小，一般直徑3-5mm，用于被光照明的體積更小;3)重量輕，顯色性好，顯色指數超過90，超過熒光燈，接近白熾燈的顯色性能，接近自然光;4)調光性能好、壽命超過,10萬h、耐振動、不易損壞、色溫變化時不會產生視覺誤差，生產過程無汞和鉛的污染，將成為替代白熾燈和熒光燈的高效節能光源。

　　和其他的節能燈相比，LED燈還有一個明顯的優點：不用鎮流器。眾所周知，熒光燈的啟動需要鎮流器，舊式鎮流器為電感式鎮流器，啟動電壓高，噪音大，溫升高，個大笨重，能耗較多。雖然現在推廣使用了電子鎮流器，節電效果明顯，但是它終歸是有能耗的，而且其成本也很高。LED燈的啟動電壓和工作電壓一致，完全不需要鎮流器，這樣就省去了鎮流器成本和相關的能耗。LED燈的通斷電響應時間很短，在幾十ns的級別上，比熒光燈快得多。

　　現在，已經開發并形成了高壓交流電源、低壓直流電源等多種LED 燈系列產品。熒光燈大多工作在高壓交流電源中，雖然也可以用較低的直流電壓，但不能像LED那樣在5V的電源下就可以工作。

　　制造LED使用的材料少，原料中不需要汞鉛等重金屬有害物質，不會對環境造成污染。

　　LED的工作電流對光效的影響不大，即使在很低的工作電流下，仍可以保持很高光效。發光效率和順方向電流的依存性是負比例關系的。

　　4 LED光源設計

　　由于單只LED的功率小，光亮度低，因此，單只LED的使用沒有大空間照明的實際意義。為此，必須將多個LED組裝在一起設計成為實用的LED照明系統，這才能具有廣闊的應用前景。目前，世界大的照明公司(如飛利浦、NHK、松下、歐司朗等)都在將多個LED集中在一起，開發具有不同應用范圍和品種規格的LED照明系統。

　　LED光學系統設計內容如下：1)根據照明對象、光通量的需求，決定光學系統的形狀、LED的數目和功率的大小;2)將若干個LED發光管組合設計成點光源、環形光源或面光源的“二次光源”，根據組合成的“二次光源”，計算照明光學系統;3)設計“二次光源”上的每只LED 管的配光分布和控制。有人研究設計了一種新型的多芯片LED封裝模式，它在單個塑料封裝里包含了數十個LED，亮度大幅度提高，能用于常規的照明。

　　盡管白光LED可以通過紅綠藍光LED的混合光來實現，但是更有前途的是藍光LED和熒光轉換器的結合，它能在更長的波長上發射寬光譜現在，將InGaN超亮LED和熒光轉換材料結合制造白光LED，有了很大的進展，光效已經超過10lm/W,其關鍵是采用了紫外發射器作為促激光源，使用吸光材料把紫外光全部吸收，然后再發射出全可見光。

　　進行照明設計時，當光源滿足顯色性要求的前提下，選用瞳孔亮度大的光源會有利于改善光環境質量和有利于照明節能。對LED來說，可以通過增加藍色波長的照射功率達到節能效果。

　　5 LED光源與太陽能應用相結合

　　LED作為一種節能無污染的電光源，可以和綠色能源結合起來，從而形成真正的綠色節能用電系統，其中與太陽能應用相結合就是一個典型的例子。

　　岸村工業公司制造出一種太陽能白光LED路燈。該燈采用55W的晶體類太陽能電池，配90個高亮度的LED，在3.2m高照明燈的正下方路面的照度有3lx，距燈10m的位置能保持1lx的照度。LED太陽能路燈還有優良的氣候耐性、溫度耐性和超長的工作壽命。該路燈配用合適的蓄電池，在連續1周不見陽光的情況下，仍能保持電力供應。

　　我國深圳朝陽太陽能公司開發出了太陽能夜間交通警示燈。閃爍頻率為60-70次/min，陰天情況下，可以連續工作15d，采用功率0.3W的太陽能電池和4個黃/紅超亮度發電二極管，其能見度超過1km。太陽能LED燈可以廣闊應用于廣場，道路照明、建筑外觀照明等。白色LED照明系統除了可用電能、太陽能做能源外，還可以用風能、燃料電池等作為輔助能源。

　　6 LED光源的發展展望

　　目前，對用于照明的LED的研究主要集中在無機白光LED領域，我們不可忽視有機LED的研究。有機LED也能發射白光，只是白光有機LED對發光電壓的依賴很強，效率很低，不過，其改進潛力很大。現在，有機LED的光效已經超過60lm/W，壽命超過50h,驅動電壓低于5V，它不像液晶顯示那樣，不需要背光照明，可以做到很薄，能耗也就降低了。可以相信，有機LED用作照明光源也只是遲早的事情。美國專家預測，到2008年，有機LED的全球市場將達到23億美元。

　　利用LED的特性，結合相關新技術，能夠開發適用于不同場合和用途的照明系統。LED的發光效率將在近年內超過熒光燈，成為高效節能光源，而且可以利用太陽能、風能、燃料電池作為照明系統的能源，大大節省了電能，減少了因發電引起的廢氣對大氣的污染。@AB 生產中不用汞、鉛等有害物，免除了這些廢棄物對環境的污染。因此，白色LED是有利于環境保護的綠色照明產品。

　　作為第4代綠色節能光源，白色LED將替代白熾燈和熒光燈，世界各國對此都很重視。日本正在實施使白色LED光效達80-100lm/W的開發計劃。2000年4月，美國召開了“LED發展戰略研討會”推動LED技術的發展。面對國際上照明用白色LED迅速開發和競爭的形勢，我國也加強了對照明用白色LED的開發和應用的重視，2003年6月科技部提出“發展半導體照明計劃”，提供用于LED開發的引導經費，盡力地改變照明光源技術落后的狀況。