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(shì)，當(dāng)然也有不足之處。應(yīng)該用歷史的和辯證的觀點(diǎn)，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L(zhǎng)ED照明、OLED照明及LED激光照明。目前占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位的是藍(lán)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(huì)，而LED激光照明在汽車照明中開(kāi)始顯現(xiàn)其技術(shù)優(yōu)勢(shì)。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(gè)里程碑及第四代光源的藍(lán)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(chǎng)作用下電子跨過(guò)兩者之間PN結(jié)勢(shì)壘進(jìn)入PN結(jié)區(qū)及對(duì)方區(qū)域，在這過(guò)程中“空穴”與“電子”復(fù)合，釋放能量發(fā)出藍(lán)光，藍(lán)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(lái)的藍(lán)光組成紅綠藍(lán)三基色光在空間各點(diǎn)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(diǎn)以下不需要穩(wěn)流器等就可以點(diǎn)亮及正常工作。但它在額定工作點(diǎn)以上過(guò)載工作時(shí)，正電阻性越來(lái)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(dòng)，將會(huì)使電流大增，所以需要俗稱的驅(qū)動(dòng)電源來(lái)限制和穩(wěn)定工作電流。光效是LED最重要指標(biāo)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(dá)44．5％，也就是說(shuō)44．5％的電能可轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)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(zhǎng)，一般大功率LED 壽命5萬(wàn)小時(shí)，小功率LED 壽命甚至長(zhǎng)達(dá)8－10萬(wàn)小時(shí)。LED電壓低使其組合方便，可與電子驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(kāi)啟了革命性照明和智能照明的新時(shí)代。

沒(méi)有LED就不可能有真正的智能照明及可見(jiàn)光通訊的發(fā)展。此外，LED的光譜雖然存在藍(lán)光峰值，但其覆蓋了整個(gè)可見(jiàn)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(diǎn)，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(shí)使標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)小、亮度高等對(duì)于顯示技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)。

作者簡(jiǎn)介

李自力，教授級(jí)高級(jí)工程師，廣東省市場(chǎng)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(zhǎng)）。2018年獲《中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新貢獻(xiàn)三等獎(jiǎng)》，牽頭制定了11項(xiàng)照明國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，作為國(guó)際IEC智能照明標(biāo)準(zhǔn)專家組成員參與國(guó)際IEC標(biāo)準(zhǔn)制定，參加國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和“863”科研項(xiàng)目評(píng)審，并參與全國(guó)CCC照明指定實(shí)驗(yàn)室核查。

審核編輯：符乾江