LED照明灯的应用技术

1、LED照明灯的应用技术摘要：目前世界的能源紧张，寻找并解决未来世界的能源问题成为头等大事。自高亮度白光LED问世后，便以发光效率高节电效果好，能耗低，安全低热量，无污染，寿命 长经济性优等特点，在照明应用上受到重视。用它来取代传 统照明灯的研发工作不断地进行着，取得了一些成果。LED照明灯使用寿命在 8-10 万小时左右， 且在相同亮度的情况下， LED灯的耗电是白炽灯的 1/8，是日光管灯的1/3。因此可以 预言：LED必将得到全球广泛的关注以及推广应用。关键词： LED 节能 寿命长 环保 低热量1 引言LED(Light Emitting Diode) ，发光二极管， 是一种可以直接 把

2、电转化为光的半导体器件 ,依靠材料中的正负极电荷复合 来发光。LED的内在特征决定了它是最理想的代替传统的光 源，有着广泛的用途。2 . LED性能特性:2.1 节能安全LED使用低压电源，一般 LED的工作电压是2-3.6V,工 作电流是0.02-0.03A，电的耗电量不超过 0.1W。是一种比使 用高压电源用电更安全的电器。目前广泛的使用在各种公共 场所的指示电器上。2.2 高亮度、低热量可达传统灯泡亮度，耗电量是普通灯泡的30%左右，甚至比 HID 或白炽灯更少的热辐射。2.3 适用性强、体积小LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面， 所以它非常的小。适用于各种环境。2.4 使

3、用寿命长在恰当的电流和电压下，LED的使用寿命可达10万小时。2.5 性能稳定能正常工作 8-10 万小时2.6 响应时间短普通灯的响应时间为毫秒，而LED灯的响应时间为纳米级。2.7 环保LED是由无毒的材料作成，热量辐射很少，且可以回收 再利用。2.8 坚固耐用，抗震性好比传统灯具有更强的抗震性能，更能适应和满足各种场 合的安装需求。 LED 是被完全的封装在环氧树脂里面，灯体 内没有松动的部分，这使得LED不易损坏。2.9 光束集中2.10 发热量很小对灯具材料的耐热性要求很高2.11 可控性强可以实现各种颜色的变化。3 LED晶片的分类3.1 按发光亮度分：A、一 般亮度：R?pH?p

4、G?pY?pE等B、高亮度：VG?pVY?pSF等C、超高亮度：UG?pUY?pUR?pUYS?pURF?pU等D、不可见光（红外线）：R?pSIR?pVIR?pHIRE、 红外线接收管：PTF、光电管：PD3.2 按特殊种类分：A、红外线灯（不可见光）B、红外线接收管C、光电管3.3 LED 晶片在生产和使用中需注意的问题LED的功率从 0.005W 到1W 甚至在3W到4.5W 以上。 因此LED工作需要满足两个条件：A. 正向电压V1W 3.4V。B. 正向电流I20mA. 般为20mA到1A。LED在生产或使用中还要注意静电的防护。4. LED的用途4.1采用白光LED作小型LCD彩屏

5、的背光照明来取代冷 阴极荧光灯 （CCFT。）由于驱动白光LED有电路简单、无须正负电源、且效率 高、尺寸小的特点，在便携式电子产品中获得极其广泛的应 用。白光LED作背光源的应用除用于手机、游戏机、PDA、MP4、数码相机等小彩屏电子产品，目前已应用到屏幕尺寸 更大的DVD、GPS及15英寸笔记本电脑中。它已成为LED最大用户之一，占 LED年产量的30%左右。4. 2采用白光LED作小型数码相机的闪光灯来取代传统 的氙灯。驱动LED闪光灯的电路无须高压电源，也没有较长的时 间充电的缺点，可获得更多的抓拍机会，并使电池使用时间 更长。4.3采用太阳能电池、蓄电池及白光LED组成的真正绿色照明

6、系统。我国的太阳能电池生产量很大， 2006 年已达到 370MW ， 太阳能组件的生产能力已大于 1000MW 。这对利用太阳能点 亮白光LED灯创造了极为良好的条件。目前我国已能生产成 套适合牧区人民应用的白光 LED照明系统。在一些城市也采 用太阳能电池、蓄电池及光控电路组成LED路灯，能自动地天黑点亮，天亮关断。利用太阳能转化成电能来替代火力发 电是最理想的，但大规模地应用太阳能电能是一个大的系统 工程。虽然我国已能生产大量的太阳能电池， 但可惜的是 95% 用于出口，留在国内应用仅 5%，目前利用太阳能点亮 LED 灯还在起步阶段。4.4采用白光LED灯取代白炽灯采用白光LED来取代

7、白炽灯的研发工作起步不晚，在 2004年后不少单位采用 5高亮度白光LED开发出小功率 LED灯泡(15W)、1520W的管灯及4060W的路灯、投射 灯等产品，但并未量产。在我国南方一些工厂生产出各种 1 5W LED灯泡及一些白光 LED灯具，但大部分都出口。目前成 批生产的替代白炽灯的有：矿灯、各种手电筒、应急灯、小 瓦数阅读灯及照明灯等。另外，有一些城市用LED路灯作试点工作，但尚未普及。用白光LED灯取代白炽灯达到使火电厂减少二氧化碳、 二氧化硫排放及节电的意义是十分重大的。北大宽禁带半导 体研究中心张国义教授说： “如果全国居民用的电灯能有 50% 改用LED照明灯，每年节省的电量

8、就是一个三峡发电站发电 量的总和。”从目前来看，用白光 LED灯取代白炽灯还刚开 始，在LED的用户中占很小的比例， 不足LED年产量的3%。随着半导体光电材料及工艺技术的进步及大功率白光LED的封装结构的改进，使得这两三年内白光LED的发光效率有长足的进步。15W的白光LED从以前的发光效率为3040lm/W 提高到5060 lm/W，最近又提高到 80lm/W。 有一些顶级的发光效率可达100 lm/W以上。例如，Cree公司的一种4W冷白光LED,其光通量分挡，在 350mA电流时 其最高挡可达 107114lm（其功率为0.35A X 3.3V=1.15W，其 发光效率为 93 99l

9、m/W） ，典型的发光效率是 80lm/W ，而发 展的目标是200lm/W。在发光效率上白光 LED不仅远远地超 过白炽灯， 也超过普通荧光灯、 紧凑型荧光灯 （节能荧光灯 ）， 这意味着：白光LED灯比它们更亮、更节电；而在寿命上则 遥遥领先。大功率白光LED的发光效率的提高给设计白光LED灯创造了条件，目前逐步用13W大功率白光LED来取代小功率 5白光LED设计LED灯。用1个到几个（或十几个儿ED替代 了几十个到几百个小功率5白光LED不仅增加了亮度、 减小了体积，还提高了可靠性、简化了工艺。例如，采用18个1W的白光LED组成的小型路灯可发出 14401m光通量，若采用白炽灯则需要

10、 100W。另外，用一个 651m的1W白光LED做成的强光手电筒，它可照射几十米远； 若采用5LED来做则是不可能做到的。5 LED存在的问题上面已介绍了白光 LED的特点及性能的提高，并开发出 应用于各种场合的白光 LED灯，但LED灯难进百姓家。主要 原因是白光LED照明灯的发光效率还不太高， 并且价格太贵。 以家庭常用的白炽灯、节能荧光灯与相同亮度的白光LED灯的价格比较目前 1W白光LED的单价是810元，3W的单 价是2025元（与LED的质量及品牌有关）,另外还要驱动电 路及结构件。再考虑生产厂家的利润及商业利润，则单价可 能要120元以上。9W节能荧光灯的发光效率与LED差别不

11、大，但单价要比同样功率的白光LED灯价格低十几倍以上。节能荧光灯的上市到普遍应用也有近二十年时间 （这有质量 上的提高及价格下降的过程），白光LED灯的普及可能要比节 能荧光灯快些（5高亮度白光LED上市时单价大于1.5元， 现在批量单价已降低到 0.1250.15 元）。6路在何方白光LED照明灯的推广及普及的意义十分重大，但真的 要在我国进入百姓家还有很多工作要做， 要在技术上 （发光效 率达到120150lm/W）、价格上（要比现在的价格降低 810 倍）有重大的突破。白光LED照明灯的推广及普及工作是一项 系统工程、重大项目，需要国家的规划、引导及扶持，在政 策上及经济上的支持。我国现

12、在在上海、南昌、大连、厦门已建立四大半导体照明基地及有关科研单位，他们将对LED灯的推广工作起到重大作用。目前还是有很多领域可以大量地应用LED照明灯。这些领域的应用可促进大功率白光 LED的生产、可促进技术的提 高，并可降低生产成本。在 LED照明设计、应用上也可获得 更多的经验，有利于将来的推广。这些应用领域都是用电大 户，对节电能起到很大作用。它们是 :A. 城镇街道的路灯系统（包括太阳能路灯系统）;B. 隧道及地下停车场（包括地下商场）;C交通工具的照明（汽车、电车、轮船、飞机等的内部及 部分外部照明灯 ）；D. 大的公共场所的LED照明系统，例如火车站、地铁站、 飞机场、大型超市、大型百货公司、大厦及医院等；E. 无电区的LED灯照明工程。由于LED照明灯一般采用低压直流（恒流）供电。若采用 交流 220V 市电供电，需要专门的变电装置输出低压直流电 （如12V、24V等）并由LED驱动器来