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[照明]LED照明(转) [复制链接]

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只看楼主 倒序阅读 我要置顶 楼主  发表于: 2011-06-23
以下文字来自互联网。
个人也坚信未来的照明趋势肯定是LED。。。


LED(LightingEmittingDiode)照明即是发光二极管照明,是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料,在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射,直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。




LED照明原理:  LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的,其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性,即正向导通,反向截止、击穿特性。此外,在一定条
<A title=查看图片 href="http://baike.baidu.com/image/109eb7ec072feb0862d09fc9" target=_blank pic-handle?>  <IMG title="" src="http://imgsrc.baidu.com/baike/abpic/item/109eb7ec072feb0862d09fc9.jpg" nslog:1232?>
件下,它还具有发光特性。在正向电压下,电子由N区注入P区,空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光。
  假设发光是在P区中发生的,那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光,或者先被发光中心捕获后,再与空穴复合发光。除了这种发光复合外,还有些电子被非发光中心(这个中心介于导带、介带中间附近)捕获,而后再与空穴复合,每次释放的能量不大,不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大,光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的,所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。
  理论和实践证明,光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有
<A title=查看图片 href="http://baike.baidu.com/image/5327ce16481c2337972b43cc" target=_blank pic-handle?>  <IMG title=奥尔光电 src="http://imgsrc.baidu.com/baike/abpic/item/5327ce16481c2337972b43cc.jpg" nslog:1232?>
奥尔光电关,即 λ≈1240/Eg(mm)
  式中Eg的单位为电子伏特(eV)。若能产生可见光(波长在380nm紫光~780nm红光),半导体材料的Eg应在3.26~1.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管,但其中蓝光二极管成本、价格很高,使用不普遍。

LED照明原理:  LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的,其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性,即正向导通,反向截止、击穿特性。此外,在一定条
<A title=查看图片 href="http://baike.baidu.com/image/109eb7ec072feb0862d09fc9" target=_blank pic-handle?>  <IMG title="" src="http://imgsrc.baidu.com/baike/abpic/item/109eb7ec072feb0862d09fc9.jpg" nslog:1232?>件下,它还具有发光特性。在正向电压下,电子由N区注入P区,空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光。
  假设发光是在P区中发生的,那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光,或者先被发光中心捕获后,再与空穴复合发光。除了这种发光复合外,还有些电子被非发光中心(这个中心介于导带、介带中间附近)捕获,而后再与空穴复合,每次释放的能量不大,不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大,光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的,所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。
  理论和实践证明,光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有
<A title=查看图片 href="http://baike.baidu.com/image/5327ce16481c2337972b43cc" target=_blank pic-handle?>  <IMG title=奥尔光电 src="http://imgsrc.baidu.com/baike/abpic/item/5327ce16481c2337972b43cc.jpg" nslog:1232?>奥尔光电关,即 λ≈1240/Eg(mm)
  式中Eg的单位为电子伏特(eV)。若能产生可见光(波长在380nm紫光~780nm红光),半导体材料的Eg应在3.26~1.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管,但其中蓝光二极管成本、价格很高,使用不普遍。
<H2 bk-sidecatalog-title?>LED照明的特性:  1.极限参数的意义
  (1)允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值,LED发热、损坏。
  (2)最大正向直流电流IFm:允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。
  (3)最大反向电压VRm:所允许加的最大反向电压。超过此值,发光二极管可能被击穿损坏。
  (4)工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围,发光二极管将不能正常工作,效率大大降低。
  不改变材质的前提下,在LED的极限范围内,提高亮度的手段就是提高电流,随着电流升高,LED发热量会剧增。使用过LED光源便携投影机的,或微投的朋友,一定都深有体会,LED光源的投影机,非常热,而且普遍会有明显的噪音。这些产品,机身小是一方面,关键还是其自身发热量较大所致。
  随着功率的增加,LED的散热问题显得越来越突出,大量实际应用表明,LED不能加大输入功率的基本原因,是由于LED在工作过程中会放出大量的热,使管芯结温迅速上升,热阻变大。输入功率越高,发热效应越大。温度的升高将导致器件性能变化与衰减,非辐射复合增加,器件的漏电流增加,半导体材料缺陷增长,金属电极电迁移,封装用环氧树脂黄化等等,严重影响LED的光电参数。甚至使功率LED失效。因此,对于LED器件,降低热阻与结温、对发光二极管的热特性进行研究显得日趋重要。
  
发展现状:  当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下,节约能源是我们未来面临的重要的问题,在照明领域,LED发光产品的应用正吸引着世人的目光,LED作为一种新型的绿色光源产品,必然是未来发展的趋势,二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。  中国LED产业起步于20世纪70年代。经过30多年的发展,中国LED产业已初步形成了包括LED外延片的生产、LED芯片的制备、LED芯片的封装以及LED产品应用在内的较为完整的产业链,中国发展得比较快的LED企业很多:雷士照明、长方照明、华威凯德。在“国家半导体照明工程”的推动下,形成了上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州和石家庄七个国家半导体照明工程产业化基地。长三角珠三角、闽三角以及北方地区则成为中国LED产业发展的聚集地。  目前,中国半导体照明产业发展向好,外延芯片企业的发展尤其迅速、封装企业规模继续保持较快增长、照明应用取得较大进展。2007年中国LED应用产品产值已超过300亿元,已成为LED全彩显示屏、太阳能LED、景观照明等应用产品世界最大的生产和出口国,新兴的半导体照明产业正在形成。国内在照明领域已经形成一定特色,其中户外照明发展最快,已有上百家LED路灯企业并建设了几十条示范道路,但在室内通用照明市场方面仍显落后。  2008年北京奥运会对LED照明的集中展示让人们对LED有了全新的认识,有力推动了中国半导体照明产业的发展。当前中国半导体产业产业大而不强,核心竞争力仍有待于进一步提升。对国内企业而言,壮大规模、提高产品质量与技术水平是首要任务,提高未来取得大厂专利授权时的要价能力,或逐步通过研发突破核心专利。
发展趋势:  LED被称为第四代照明光源或绿色光源,具有节能、环保、寿命长、体积小等特点,可以广泛应用于各
<A href="http://baike.baidu.com/albums/1433300/1433300.html#467131$" target=_blank nslog:1212?><IMG src="http://imgsrc.baidu.com/baike/abpic/item/b3ba5d164bc0b20421a4e916.jpg" data-src="http://imgsrc.baidu.com/baike/abpic/item/b3ba5d164bc0b20421a4e916.jpg" hook-lemma-ext-module?>LED照明工程案例(12张)种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。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”,欧盟也在2000年7月宣布启动类似的“彩虹计划”。我国科技部在“863”计划的支持下,2003年6月份首次提出发展半导体照明计划。 多年来,LED照明以其节能、环保的优势,已受到国家和各级政府的重视,各地纷纷出台相关政策和举措加快LED灯具的发展;大众消费者也对这种环保新型的照明产品渴求已久。但是,由于投入在技术和推广上的成本居高不下,使得令万千消费者翘首以待的LED照明产品一直可望而不可及,迟迟未能揭开其神秘的贵族面纱!
  随着国内部分厂家技术和生产成本的降低,LED照明叫好而不叫座的局面行将改变。价廉物美的LED照明产品,将给中国照明行业带来革命性的冲击,为广大消费者带来光明的福音!
  优点:
  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光源有人称它为长寿灯,意为永不熄灭的灯。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,形成不同光色的组合变化多端,实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。
  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,成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等,所以亦是数字信息化产品,是半导体光电器件“高新尖”技术,具有在线编程,无限升级,灵活多变的特点。
  
国内LED室内照明市场成长曲线  随着半导体照明技术的进步,LED照明产品已开始进入室内照明领域。LED照明被认为是未来照明的发展趋势,而室内照明巨大的市场也时刻牵动着业界的心。发展是一个过程,LED大规模入主室内照明市场还有多远?将经历一个怎样的阶段?企业应当如何发展?本刊与多位业内人士沟通,希望能大致描绘出国内LED室内照明市场的成长曲线,为业界提供参考。 2020年LED室内照明产品市场占有率或可达到50%   对于受多种因素影响,同时快速发展中的国内LED室内照明市场,很难准确预测其产品的市场占有率,采访中很多人认为至2012年LED室内照明的市场占有率或可达到10%,2015年或可达到30%,而至2020年则或可达到50%.不过,中国半导体照明网针对LED照明普及时间进程的调查结果显示,也有很多人持相对乐观的态度。欧司朗相关人士认为2020年LED室内照明的市场占有率或可达到50%,而且由于LED的设计空间巨大,除照明市场规模不断扩大外,也将带动相关市场的发展,整体市场规模巨大。  尽管目前已可以看到多种室内照明产品,但在业界很多人看来,作为一种新型光源,目前国内的LED室内照明市场还刚刚起步,无论是LED室内照明产品本身还是相关的技术、规范、标准、消费者的观念都需要一定的时间去发展,目前LED室内照明的工艺、产品等都还不够成熟,还不适宜大规模推广。而对于国内LED室内照明的发展阶段,四川新力光源有限公司常务副总裁张立认为,目前LED室内照明尚处于技术准备阶段,这一阶段或将持续两到三年。之后随着消费者对LED照明产品认知度的提高,规范、标准体系的建立、生产工艺的成熟等会进入产品相对成熟的初级推广阶段。而2015年后随着世界经济的恢复,消费者经济承受力的提高,同时受能源紧缺、电价提高等影响,可以预期LED室内照明产品的推广会比较快。’至2025年LED室内照明产品的市场占有率有可能达到70%~80%’张立说。  2014年以后LED灯泡商机爆发势头将相当强   目前国内LED的室内照明主要集中在装饰照明,比如一些娱乐场所、商业照明和公共照明比如地下停车场、星级宾馆走廊等,尚未真正进入市场巨大的普通家用照明。主要室内照明产品有商业日光灯、筒灯、射灯、替代白炽灯的球泡灯、冰柜灯等。工业和信息化部半导体照明技术标准工作组副组长彭万华指出,根据国外一些国家发展LED室内照明的计划,预计从2010-2012年主推商业照明,而从2012-2015年将主推普通照明,即普通家用照明。从技术的角度,目前光的质量,比如光色等方面还不是很好,而家用照明对光的要求很高,因此最近几年不宜提倡住宅照明。  作为未来照明的发展趋势,LED大规模进入室内照明的进程是怎样的?在当前众多LED室内照明产品中,LED灯泡是重要形式之一。根据拓产业研究所对全球照明灯泡市场的相关研究,灯泡市场短期内至少到2017年以前,都是传统光源,白炽灯、荧光灯以及新光源如LED灯泡等共同主导市场。LED灯泡仍需历经一段时间代换各种主流的传统及节能光源,目前LED灯泡仍处在市场导入阶段。 预计2014年以后LED灯泡商机爆发性将相当强劲,在2018年以后需求将大幅度领先荧光灯等光源。
  总体来看,可将LED灯泡在照明市场的成长大致分为三个阶段:2012年以前白炽灯、荧光灯及节能灯将是灯泡照明的主要光源,而LED价格偏高,处于示范阶段,主要是替换白炽灯。2012-2014年,随着全球白炽灯禁产禁用政策的依序落实,使得白炽灯在2012年后在市场上将逐渐消失。此阶段,节能灯市场预计开始进入成长高峰期,将占据照明市场主要份额。但预计至2014年LED灯泡将大幅替换白炽灯、荧光灯等进入成熟时期。与此同时,LED灯泡的成本正不断下降,随着近年投入LED的厂家不断增多,其价格下滑速度将会更快,LED市场的爆发也有可能会提前1~2年。
  LED室内照明市场的前景毋庸置疑,面对今后的市场,国内企业应如何行动以待时机?’目前应加强专利、技术攻关,也要进行一定的宣传,提高消费者对LED的认识。同时也应推进标准化、规范化,最终让消费者能在20~50个标准产品之间进行选择,而不是在上千种标准产品之间选择,否则消费者会无法找到替换的产品很麻烦。’张立如是说。而雷士照明上海研发中心总经理周详表示,就企业来说,企业应该加强自身的研发力度,掌握更多具有核心竞争力的技术。其次要真正静下心来做好产品。作为企业面对LED室内照明巨大的市场,不可能面面俱到,浙江生辉照明有限公司董事长兼总经理沈锦祥表示,无论是传统照明企业还是LED照明企业,找准并发挥优势非常重要。
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