什么是LED照明

    虽然LED(发光二极管)越来越多的进入到人们的日常生活中，但仍有许多人对LED的优势及缺点(是的，它还存在缺点！)还不是很了解。以下是对LED优缺点的真实解读。

　　当人们决定购买LED灯具时，他们考虑到的都是生产商所告知的一些产品特性：比如说节能、减少成本、使用寿命长、不会产生热能等等。这些都是真的吗？LED真的有这么高的能效？LED光源到底有哪些实在的优势？它们适合安装在哪些地方、不适合安装在哪些地方？为了解答这些问题，先让我们对LED的真实优势做一个全面的了解。

　　固态照明(SSL)在灯具购买、安装、使用及替换等过程中所具备的优势，成了我们认可的新一波或新一代照明技术。SSL一般被认为更安全、环保、使用寿命更长、更具灵活性、高能效以及低成本消耗。至于LED可圈可点的优势则屈手可数：可提供三原色在内的大范围的色彩选择以及小型尺寸，这样它就可以嵌入电器的微小空间里，并由此给设计提供了更大的灵活性；轻便及低能源消耗。这些特性都是生产商一再强调的重点，但他们很少会说出LED具有哪些确切的优点。

　　知名LED生产商，如日亚、Cree、Lumileds、Toyoda Gosei、通用、欧司朗等厂商之间的不断竞争，使LED技术不断得到改进。有一点可以确定的是：LED以及LED灯具正在逐渐取代传统照明(包括高强度放气灯、荧光灯以及白炽灯光源)，新的高性能LED(发光二极管)正不断向前发展。

固态照明 -- 新一代照明

　　固态照明目前处在最早期阶段，它被认为是比白炽灯及荧光灯更具能效的照明技术。这里说的能效与流明/瓦的效能无关，而是指SSL产生的可视光谱，最终有多少能直接或少量转换后形成可利用的资源。荧光灯具并不能直接产生可用光，而是灯管内部的离子化气体产生紫外光，紫外光再通过灯管内层覆涂的磷转换成可视光，磷可以吸收紫外线。

　　另一方面，白炽灯将大量的所需能源生成了热能，仅有约5%的能源释放成我们能看到的灯光。LED将25 - 35 %的能源转换成了灯光，剩余的则是热能。所以LED也会产生热能，只不过它发散的是与光谱可视部分相近的、专家称之为“冷光”的灯光。

　　对LED生产商来说，发光二极管与传统灯具在用作照明时最大的挑战就是能效问题。从这方面而言，最需要的就是白光，而白光LED也是在最近才研发出来。随之而来的问题就是：白光LED是否能制成可发光明亮白光的灯具，同时兼具自然外观及经济性。到目前为止，还没有这样一款平价LED照明产品，因为生产商们还没有克服一个非常重要的问题：流明值。传统白炽灯泡每千流明约花费1美元，而LED花费的则是200或更多。

　　如果我们用lm/W来衡量产品性能，会发现LED还是有些不足之处，其费用还需减少。传统光源产生的性能可达到10 - 100 lm/W，而LED仅能达到25 lm/W -- 生产商希望到2007年底，可以达到75 lm/W。

　　高功率LED目前也在研发当中，但它们也面临着其他生产问题，比如说热消散贫乏(这将减少LED的使用寿命)等等。

　　所以当你想购买LED灯具来照明时，请三思。LED还未达到(至少是目前)在各种应用领域取代传统灯具的水平。随着科技的不断发展，不断改进的新产品陆续面世，也许几年后LED可以达到所需的水平。但目前在光通量输出方面，LED还不能与传统灯具相抗衡。那自然而然随之而来的问题就是：LED为什么会被当成经济型产品呢？呃，事实上，如果你理智地选择用不用的话，它们确实具有相同的效果。

LED生产

　　在固态照明领域，有机和无机半导体都被用来生产发光二极管。因此，从这个层面来说，我们也可以将光源分成两个类别：无机半导体 -- LED，以及有机半导体 -- OLED。

　　1907年，科学家Henry Joseph Round在观测金刚砂(SiC)名为电致发光的现象时，初次观察到了无机半导体的发光现象。但因为无机半导体发出的黄光太过暗淡，他很快就放弃了这方面的研究。1962年，通用公司Nick Holonyak带领的一个团队成功演示出第一个发光二极管，仅6年后，Monsanto研发的指示灯以及Hewlett-Packard研发的电子显示屏就将商业化LED推向了市场。

　　到20世纪80年代，使用GaAlAsP(镓铝砷化磷)的第一代超亮LED诞生。产品首先是红色、然后是黄色，最后是绿色。随后，到20世纪90年代，InGaAlP(铟镓铝化磷)的组合又被用来生产超亮红色、桔色、黄色及绿色LED.

　　超亮蓝光GaN(氮化镓)LED在20世纪90年代中期研发成功，高亮度绿光及蓝光InGaN(氮化铟镓)LED随后也研发成功。

　　蓝光芯片是白光LED的基础，蓝光芯片以荧光磷覆涂(生产过程的一个环节)就可以得到白光。覆涂工序还可以用来制造其他色彩，比如说浅绿色、粉红色等等。

标准LED

　　 到目前为止，我们已经很清楚生产LED需要无机半导体。LED的构造其实非常简单：一般来说，就是一个方形的二极管片装在一个塑料、树脂或是陶瓷底座的特殊环氧层中。处于半导体中心部位的电子可以通过传感原料，转换生成灯光，而封贴在“罩状”环氧层内的微型芯片，可以将灯光“映射”出来。典型LED有两个插脚，一个长一个短。较长的插脚为阳极，或者也可以说是正极，短一点的插脚则是阴极。

　　 不同尺寸及形状的LED底座，与LED芯片尺寸、芯片与环氧透镜之间的距离以及反射罩的形状等因素，共同决定了光线的观测角度。

　　 生产二极管芯片的化学元素互相结合，配合能源因素，可延展生成光子，决定波长，进而决定灯光的色彩。LED从最初接近红外线的灯光，到最近的紫外光，目前已可以产生完全光谱的灯光。

　　 一般来说，当使用单个芯片时，LED的灯光就是单色的。当两个或多个不同色彩的芯片装入同一个环氧层时，就可以产生多色LED。谈及到多芯片技术，三层芯片的多芯片技术还可以产生白光：当红光、绿光及蓝光这三种原始色通过正确的比例混合时，就可以产生白光。

　　 封装在同一个环氧层中的红光、绿光及蓝光芯片可以个别控制，这样还可以产生不同的混色及其他纯色。如今，三原色LED在娱乐业的应用越来越广泛，就因为它能产生混合色彩及其他灯光效果。

食人鱼LED

　　 四个插脚设计的食人鱼LED相对两个插脚的传统发光二极管来说，具有非常大的优势：不管是振动还是碰撞都不会损坏LED，也不会使它和电气插头断开。两个插脚设计的LED应用在高度震颤的产品中时，非常容易断开。

　　 食人鱼LED的另一个优势在于它的低热阻。因为它的大型铅框设计，大多数食人鱼型穿孔LED都被认定具有最低的热阻，而这也使它在高性能应用中，具有光明的前景。

LED的使用寿命

　　 LED在一般说明中，都是可以使用50,000小时以上，还有一些生产商宣称其LED可以运作100,000小时左右。这方面主要的问题是，LED并不是简单的不再运作而已，它的额定使用寿命不能用传统灯具的衡量方法来计算。实际上，在测试LED使用寿命时，不会有人一直呆在旁边等着它停止运作。不过，还是有其他方法来测算LED的使用寿命。LED之所以持久，是因为它不会产生灯丝熔断的问题。LED不会直接停止运作，但它会随着时间的流逝而逐渐退化。有预测表明，高质量LED在经过50,000小时的持续运作后，还能维持初始灯光亮度的60%以上。假定LED已达到其额定的使用寿命，实际上它可能还在发光，只不过灯光非常微弱罢了。要想延长LED的使用寿命，就有必要降低或完全驱散LED芯片产生的热能。热能是LED停止运作的主要原因。

　　 据估计，LED本身可使用成千上万个小时，但这并不能保证LED产品也可以使用如此之久。错误的操作及工序就可以轻易的“毁掉”LED。比如说，供应的电流高于生产商认可的尺度，LED产生的灯光会更亮，但持续的热能也会缩短LED的使用寿命。真正的LED行家须对发光二极管的特性、固态照明的专门技术及工程技能有充分的了解，同时还需有足够的创造力。

生活构造/商业设计部

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