在愛迪生1879年發(fā)明碳絲白熾燈后,照明技術便進入了嶄新的時代。回顧20世紀的照明史,熒光燈、汞燈、高/低壓鈉燈、金屬鹵化物燈、緊湊型熒光燈、高頻無極熒光燈以及微波硫燈等新光源層出不窮。白熾燈的缺陷是鎢絲加熱耗電大,燈泡易碎,而且容易使人觸電。熒光燈雖說比白熾燈節(jié)電節(jié)能,但對人的視力不利,燈管內(nèi)的汞有害于人體和環(huán)境。真正引發(fā)照明技術發(fā)生質變的還是LED。與傳統(tǒng)照明技術相比,LED的最大區(qū)別是結構和材料不同,它是一種能夠將電能轉化為可見光的半導體.
LED屬于全固體冷光源,體積更小,質量更輕,結構更堅固,而且工作電壓低,實用壽命長。按照通常的光效定義,LED的發(fā)光效率并不高,但由于LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段,效率可達80%~90%。而同等光效的白熾燈的可見效率僅為10%~20%,單體LED的功率一般為0.05~1W,通過集群方式可以滿足不同需求。
一、LED光源特點
1、新型綠色環(huán)保光源:LED運用冷光源,眩光小,無輻射,使用中不產(chǎn)生有害物質。LED的工作電壓低,采用直流驅動方式,超低功耗,電光功率轉換近100%,在相同照明效果下比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上。LED的環(huán)保效益更佳,光譜中沒有紫外線和紅外線,而且廢棄物可回收,沒有污染,不含汞元素,可以安全觸摸.
2、壽命長:LED作為固體冷光源, 環(huán)氧樹脂封裝,抗震動,燈體內(nèi)也沒有松動的部件,不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等缺點,使用壽命可達6萬-10萬小時,是傳統(tǒng)光源使用壽命的10倍以上。
3、多變換:LED光源可利用紅、綠、藍三基色原理,在計算機的控制下使用三種顏色具有256級灰色并任意混合,即可產(chǎn)生256×256×256(16777216)種顏色,形成不同光色的組合。LED組合的光色變化多端,可實現(xiàn)豐富多彩的動態(tài)變化效果及各種圖象。
4、高新技術:與傳統(tǒng)光源的發(fā)光效果相比,LED光源是低壓微型電子產(chǎn)品,成功地融合了計算機技術、網(wǎng)絡通信技術、圖像處理技術、嵌入式控制技術等。
二、綠色環(huán)保
不含汞、鉛等對環(huán)境污染很大的重金屬,發(fā)光時會產(chǎn)生紫外線,因此LED照明不會象傳統(tǒng)的燈具那樣有很多蚊蟲圍繞在光源旁使環(huán)境變得更加干凈衛(wèi)整潔;金屬殼恒流驅動的創(chuàng)新設計使產(chǎn)品電能轉換成光效率非常高。
獨特優(yōu)勢
(一)節(jié)約能源:LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段,其發(fā)光效率可達80―90%。筆者還把LED與普通白熾燈、螺旋節(jié)能燈及T5三基色熒光燈做了一番比較,結果顯示:普通白熾燈的光效為12lm/w,壽命小于2000小時,螺旋節(jié)能燈的光效為60lm/w,壽命小于8000小時,T5熒光燈則為96Alm/w,壽命大約為10000小時,而直徑為5毫米的白光LED為20―28lm/w,壽命可大于100000小時。有人還預測,未來的LED壽命上限會無窮大。
一般人都認為,節(jié)能燈可節(jié)能4/5是偉大的創(chuàng)舉,但LED比節(jié)能燈還要節(jié)能1/4,這是固體光源更偉大的改革。除此之外,LED還具有其他優(yōu)勢,光線質量高,基本上無輻射,屬于典型的綠色照明光源;可靠耐用,維護費用極為低廉等等。正因為LED具有以上其他固體光源還無法匹敵的特點,10年后LED會是照明行業(yè)的主流光源。
(二)安全環(huán)保:LED的工作電壓低,多為1.4―3V;普通LED工作電流僅為10mA,超高亮度的也不過1A。LED在生產(chǎn)過程中不要添加“汞”,也不需要充氣,不需要玻璃外殼,抗沖擊性好,抗震性好,不易破碎,便于運輸,非常環(huán)保,被稱為”綠色能源”。
(三)使用壽命長:LED體積小、重量輕,外殼為環(huán)氧樹脂封裝,不僅可以保護內(nèi)部芯片,還具有透光聚光的能力。LED使用壽命普遍在5萬―10萬小時之間,因為LED是半導體器件,即使是頻繁的開關,也不會影響到使用壽命。目前家用照明主要使用的是白熾燈、熒光燈及節(jié)能熒光燈。
(四)響應速度快:LED的響應頻率fτ與注入少數(shù)載流子的壽命τmc有關,如GaAs材料制成的LED,其τmc一般在1―10ns 范圍內(nèi),則響應頻率約為16―160MHz,這樣高的響應頻率對于顯示6.5MHz的視頻信號來說已經(jīng)足夠了,這也是實現(xiàn)視頻 LED大屏幕的關鍵因素之一。
目前,LED響應時間最低的已達1微秒,一般的多為幾個毫秒,約為普通光源響應時間的1/100。因此可用于很多高頻環(huán)境,如汽車剎車燈或狀態(tài)燈,可以縮短車后車輛的剎車時間,從而提高安全性。
(五)發(fā)光效率高:白熾燈、鹵鎢燈的光效為12-24lm/w(流明/瓦),熒光燈的光效為50―70lm/w,鈉燈的光效為90―140lm/w,大部分的耗電變成熱量損耗。而LED的光效經(jīng)改善后可達到50―200lm/w,且光的單色性好、光譜窄,無需過濾就可直接發(fā)出有色可見光。
(六)LED元件的體積小:更加便于各種設備的布置和設計,而且能夠更好地實現(xiàn)夜景照明中“只見燈光不見光源”的效果。
(七)LED光線能量集中度高:集中在較小的波長窗口內(nèi),純度高。
(八)LED發(fā)光指向性強:亮度衰減比傳統(tǒng)光源低很多。
(九)LED低壓直流電即可驅動:具有負載小、干擾弱的優(yōu)點,對使用環(huán)境要求較低。
(十)可較好控制發(fā)光光譜組成:從而能夠很好地用于博物館以及展覽館中的局部或重點照明。
(十一)可控制半導體發(fā)光層、半導體材料禁止帶幅的大。簭亩l(fā)出各種顏色的光線,且彩度更高。
(十二)顯色性高:不會對人的眼睛造成傷害。
三、應用領域
LED控制模組LED照明燈具里,底燈,吊燈,投射燈等裝飾用,反射用途的LED照明燈具可以完全勝任于任何場合,包括美術館,博物館等對顏色度要求較高的場所。但是對于商場,寫字樓等大規(guī)模設施來說,作為大范圍照明的LED燈具雖然已經(jīng)誕生,但是其指向性(LED芯片發(fā)出的光是直線,發(fā)散性不好)太高,造成大面積內(nèi)設計平均的照度很困難。燈管型LED照明燈具排列過密,設計成本過高,失去節(jié)能效果。因此,現(xiàn)階段裝飾用途場合,LED照明燈具完全可用,大面積室內(nèi)照明還不成熟。
1)、信號指示應用:信號照明是LED單色光應用比較廣泛也是比較早的一個領域,約占LED應用市場的4%左右。
2)、顯示應用:指示牌、廣告牌、大屏幕顯示等,LED用于顯示屏幕的應用約占LED應用的20%—25%,顯示屏幕可分為單色和彩色。
3)、照明應用:
①便攜燈具:手電筒、頭燈、礦工燈、潛水燈等;
、谄囉脽簦焊呶粍x車燈、剎車燈、轉向燈、倒車燈等,大功率的LED已被大量用于汽車照明中。
、厶厥庹彰:太陽能庭院燈、太陽能路燈、水底燈等;由于LED尺寸小,便于動態(tài)的亮度和顏色控制,因此比較適合用于建筑裝飾照明。
、鼙彻庹彰:普通電子設備功能顯示背光源、筆記本電腦背光源、大尺寸超大尺寸LCD顯示器背光源等,LED作為手機顯示的背光源是LED應用最廣泛的領域。
、萃队肮庠:投影儀用RGB光源;
、奁胀ㄕ彰:各類通用照明燈具、照明光源等分為商業(yè)照明和家居照明;
四、發(fā)展趨勢
LED照明燈具市場發(fā)展越來越熱,從眼下的市場來看,不就以后LED照明燈具產(chǎn)業(yè)就會迎來行業(yè)的高速發(fā)展時期。國外來看,目前最先推廣的領域也是在2,3兩項,反而LED路燈這塊連洋人都很謹慎。所以做盲目LED路燈的老板很可能會成為“革命先驅”,而其他兩個市場反而會培養(yǎng)很多行業(yè)的“領軍”力量。
大陸目前最熱的是LED路燈,在科技部十城萬盞的推動下,以驚人的熱情在推進,很多人都扎進這個市場,看起來是最先起來的照明領域。全國有21個試點城市,預計100萬盞,科技部計劃批復50個城市,預計200萬盞,這就是中國特色!也算是創(chuàng)造中國速度!不過整體產(chǎn)品成熟度令人擔憂;也可能是照明領域最先被做爛的一個市場,有重蹈LED護欄燈初期之嫌,泡沫是否已經(jīng)比較嚴重?雖然很繁榮、很熱鬧,可以預見的是經(jīng)過政府拿錢,最終經(jīng)過2-3年會培養(yǎng)出來一批不錯的LED光電科技的公司,這也許是政府最終的目的所在。
LEDT8管應用,從市場產(chǎn)品方案來看,已有接近商品化產(chǎn)品推出,是最先可成熟推廣的一個市場?勺鐾\噲觯虉,廣告背光等市場;而且以產(chǎn)品成本和售價已基本接近商業(yè)應用臨近點(150)。好的產(chǎn)品,無論在光學,散熱,和電源處理上都有比較成熟的方案。產(chǎn)品也最接近商品化。當然,市場還存在大量的低品質產(chǎn)品。這是目前最大的挑戰(zhàn)。隨著美國能源之星和歐盟相關標準的出臺,相信以上問題會有很大的改觀,也就是說,T8-LED的商業(yè)化推廣也就會開始。
led燈杯,應該來講,燈杯是LED照明最先開始的一個領域之一,一直以來主要是產(chǎn)品方案不夠成熟,所以很難大規(guī)模應用。從以前的壓鑄,改為鋁擠型材;但是真正能解決散熱和電源的產(chǎn)品還沒看到,也就是,至今沒有一個可以商品化應用的產(chǎn)品方案。雖然LED本身成本已大幅下降,但市場一直是沒有大的起色。國外一些報導東芝有推出一些可以很好解決燈杯散熱和電源的產(chǎn)品,如果真是這樣的話,燈杯的市場應該是會緊隨T8-LED其后,很快起來。也是LED最先有希望做大一個領域之一。
就當前行業(yè)發(fā)展的水準來看,LED照明還沒有足夠的能力打破傳統(tǒng)照明觀念,依然停留在取代型路線上;而在取代型路線里面,LED照明還必須依賴政府政策指引。也就是說,雖然LED照明某些領取發(fā)展到足夠成熟的程度,但是相對于整個市場而言,其還處在一個起步階段的雛形層面上。
隨著LED照明產(chǎn)業(yè)競爭的不斷加劇,大型LED照明企業(yè)間并購整合與資本運作日趨頻繁,國內(nèi)優(yōu)秀的LED照明企業(yè)愈來愈重視對產(chǎn)業(yè)市場的研究,特別是對企業(yè)發(fā)展環(huán)境和客戶需求趨勢變化的深入研究。正因為如此,一大批國內(nèi)優(yōu)秀的LED照明品牌迅速崛起,逐漸成為LED照明產(chǎn)業(yè)中的翹楚!