LED照明技術(shù)原理及特征的介紹

半導(dǎo)體照明是革命性更新?lián)Q代的全新照明，與前面的傳統(tǒng)照明相比有很多的優(yōu)勢，當然也有不足之處。應(yīng)該用歷史的和辯證的觀點，縱向和橫向全面地看待分析，有助于更好地了解LED，讓LED照明更好地發(fā)展。

半導(dǎo)體照明可分為LED照明、OLED照明及LED激光照明。目前占據(jù)絕對主導(dǎo)地位的是藍光芯片型白光LED照明，OLED照明也有一些產(chǎn)品亮相于許多展覽交流會，而LED激光照明在汽車照明中開始顯現(xiàn)其技術(shù)優(yōu)勢。這里主要涉及LED照明技術(shù)及相關(guān)內(nèi)容。

LED照明技術(shù)原理及特征

作為照明第三個里程碑及第四代光源的藍光芯片型白光LED，其發(fā)光原理是P型半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子“空穴”和N型半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子 “電子”，在外加電場作用下電子跨過兩者之間PN結(jié)勢壘進入PN結(jié)區(qū)及對方區(qū)域，在這過程中“空穴”與“電子”復(fù)合，釋放能量發(fā)出藍光，藍光出射芯片后被封裝層熒光粉吸收，熒光粉轉(zhuǎn)換發(fā)出紅綠色光，紅綠色光與從熒光粉封裝層透射出來的藍光組成紅綠藍三基色光在空間各點混和成白光。

LED光源屬于固態(tài)半導(dǎo)體電子發(fā)光，屬于一種特殊非線性的正電阻性，這使的它在額定工作點以下不需要穩(wěn)流器等就可以點亮及正常工作。但它在額定工作點以上過載工作時，正電阻性越來越小，并趨于0電阻，其電壓電流關(guān)系巨變，導(dǎo)致很小的電源電壓波動，將會使電流大增，所以需要俗稱的驅(qū)動電源來限制和穩(wěn)定工作電流。光效是LED最重要指標之一，光效從1990年代最初的幾Lm／W到2015年的303 Lm／W，其電光轉(zhuǎn)換效率已高達44．5％，也就是說44．5％的電能可轉(zhuǎn)換成可見光能，這是常規(guī)白熾燈的30倍，是普通常規(guī)熒光燈的4．5倍，約是高檔稀土熒光燈及高壓鈉燈和金鹵燈的3倍，其節(jié)能效果非常之顯著。

此外，由于LED是電子器件，其正常使用壽命非常長，一般大功率LED 壽命5萬小時，小功率LED 壽命甚至長達8－10萬小時。LED電壓低使其組合方便，可與電子驅(qū)動電路、控制電路徹底融合，與傳統(tǒng)氣體放電類光源的控制裝置相比，其原理使得驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)大為優(yōu)化，可靠性和壽命也大為提高，控制電路和智能化極其方便，真正開啟了革命性照明和智能照明的新時代。

沒有LED就不可能有真正的智能照明及可見光通訊的發(fā)展。此外，LED的光譜雖然存在藍光峰值，但其覆蓋了整個可見光譜，且比傳統(tǒng)照明中的三基色熒光燈、節(jié)能燈的光譜要連續(xù)和平滑得多。但是，LED電壓低既是優(yōu)點，也有不利的方面。

首先，電壓低，可組合成各種電壓和電流的應(yīng)用形式，使終端產(chǎn)品規(guī)格品種繁多，導(dǎo)致大規(guī)模生產(chǎn)難度增加，使生產(chǎn)成本提高，同時使標準化、規(guī)范化難度大。

其次，主流LED存在光度和色度空間分布不均勻的固有缺陷，使提升光品質(zhì)難度加大。

再次，LED發(fā)光點小、亮度高等對于顯示技術(shù)的優(yōu)點，在照明中卻成為了刺眼、眩光甚至光生物安全的比較突出的缺點。

作者簡介

李自力，教授級高級工程師，廣東省市場監(jiān)管局缺陷產(chǎn)品管理中心主持日常工作副主任（廣東質(zhì)檢院電器部副部長）。2018年獲《中國標準創(chuàng)新貢獻三等獎》，牽頭制定了11項照明國家標準，作為國際IEC智能照明標準專家組成員參與國際IEC標準制定，參加國家重點研發(fā)計劃和“863”科研項目評審，并參與全國CCC照明指定實驗室核查。

審核編輯：符乾江