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1、精选优质文档-倾情为你奉上LED照明灯的应用技术 摘要：目前世界的能源紧张，寻找并解决未来世界的能源问题成为头等大事。自高亮度白光LED问世后，便以发光效率高节电效果好，能耗低，安全低热量，无污染，寿命长经济性优等特点，在照明应用上受到重视。用它来取代传统照明灯的研发工作不断地进行着，取得了一些成果。LED照明灯使用寿命在8-10万小时左右，且在相同亮度的情况下，LED灯的耗电是白炽灯的1/8，是日光管灯的1/3。因此可以预言：LED必将得到全球广泛的关注以及推广应用。 关键词：LED 节能 寿命长 环保 低热量 1引言 LED(Light Emitting Diode)，发光二极管，是一种可
2、以直接把电转化为光的半导体器件,依靠材料中的正负极电荷复合来发光。LED的内在特征决定了它是最理想的代替传统的光源，有着广泛的用途。 2LED性能特性： 2.1 节能安全 LED使用低压电源，一般LED的工作电压是2-3.6V，工作电流是0.02-0.03A，电的耗电量不超过0.1W。是一种比使用高压电源用电更安全的电器。目前广泛的使用在各种公共场所的指示电器上。 2.2 高亮度、低热量 可达传统灯泡亮度，耗电量是普通灯泡的30%左右，甚至比HID或白炽灯更少的热辐射。 2.3 适用性强、体积小 LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常的小。适用于各种环境。 2.4 使用寿
3、命长 在恰当的电流和电压下，LED的使用寿命可达10万小时。 2.5 性能稳定 能正常工作8-10万小时 2.6 响应时间短 普通灯的响应时间为毫秒，而LED灯的响应时间为纳米级。 2.7 环保 LED是由无毒的材料作成，热量辐射很少，且可以回收再利用。 2.8 坚固耐用，抗震性好 比传统灯具有更强的抗震性能，更能适应和满足各种场合的安装需求。LED是被完全的封装在环氧树脂里面，灯体内没有松动的部分，这使得LED不易损坏。 2.9 光束集中 2.10 发热量很小 对灯具材料的耐热性要求很高 2.11 可控性强 可以实现各种颜色的变化。 3.LED晶片的分类 3.1 按发光亮度分： A、一般亮度
4、：R?pH?pG?pY?pE等 B、高亮度：VG?pVY?pSR等 C、超高亮度：UG?pUY?pUR?pUYS?pURF?pUE等 D、不可见光(红外线)：R?pSIR?pVIR?pHIR E、红外线接收管：PT F、光电管：PD 3.2 按特殊种类分： A、红外线灯(不可见光) B、红外线接收管 C、光电管 3.3 LED晶片在生产和使用中需注意的问题 LED的功率从0.005W到1W甚至在3W到4.5W以上。因此LED工作需要满足两个条件: A.正向电压V13.4V。 B.正向电流I20mA.一般为20mA到1A。 LED在生产或使用中还要注意静电的防护。 4LED的用途 4.1 采用白
5、光LED作小型LCD彩屏的背光照明来取代冷阴极荧光灯(CCFT)。 由于驱动白光LED有电路简单、无须正负电源、且效率高、尺寸小的特点，在便携式电子产品中获得极其广泛的应用。白光LED作背光源的应用除用于手机、游戏机、PDA、MP4、数码相机等小彩屏电子产品，目前已应用到屏幕尺寸更大的DVD、GPS及15英寸笔记本电脑中。它已成为LED最大用户之一，占LED年产量的30%左右。 4. 2 采用白光LED作小型数码相机的闪光灯来取代传统的氙灯。 驱动LED闪光灯的电路无须高压电源，也没有较长的时间充电的缺点，可获得更多的抓拍机会，并使电池使用时间更长。 4.3 采用太阳能电池、蓄电池及白光LED
6、组成的真正绿色照明系统。 我国的太阳能电池生产量很大，2006年已达到370MW，太阳能组件的生产能力已大于1000MW。这对利用太阳能点亮白光LED灯创造了极为良好的条件。目前我国已能生产成套适合牧区人民应用的白光LED照明系统。在一些城市也采用太阳能电池、蓄电池及光控电路组成LED路灯，能自动地天黑点亮，天亮关断。利用太阳能转化成电能来替代火力发电是最理想的，但大规模地应用太阳能电能是一个大的系统工程。虽然我国已能生产大量的太阳能电池，但可惜的是95%用于出口，留在国内应用仅5%，目前利用太阳能点亮LED灯还在起步阶段。 4.4采用白光LED灯取代白炽灯 采用白光LED来取代白炽灯的研发工
7、作起步不晚，在2004年后不少单位采用5高亮度白光LED开发出小功率LED灯泡(15W)、1520W的管灯及4060W的路灯、投射灯等产品，但并未量产。在我国南方一些工厂生产出各种15W LED灯泡及一些白光LED灯具，但大部分都出口。目前成批生产的替代白炽灯的有：矿灯、各种手电筒、应急灯、小瓦数阅读灯及照明灯等。另外，有一些城市用LED路灯作试点工作，但尚未普及。 用白光LED灯取代白炽灯达到使火电厂减少二氧化碳、二氧化硫排放及节电的意义是十分重大的。北大宽禁带半导体研究中心张国义教授说：“如果全国居民用的电灯能有50%改用LED照明灯，每年节省的电量就是一个三峡发电站发电量的总和。”从目前
8、来看，用白光LED灯取代白炽灯还刚开始，在LED的用户中占很小的比例，不足LED年产量的3%。 随着半导体光电材料及工艺技术的进步及大功率白光LED的封装结构的改进，使得这两三年内白光LED的发光效率有长足的进步。15W的白光LED从以前的发光效率为3040lm/W提高到5060 lm/W，最近又提高到80lm/W。有一些顶级的发光效率可达100 lm/W以上。例如，Cree公司的一种4W冷白光LED，其光通量分挡，在350mA电流时其最高挡可达107114lm(其功率为0.35A3.3V=1.15W，其发光效率为9399lm/W)，典型的发光效率是80lm/W，而发展的目标是200lm/W。
9、在发光效率上白光LED不仅远远地超过白炽灯，也超过普通荧光灯、紧凑型荧光灯(节能荧光灯)，这意味着：白光LED灯比它们更亮、更节电；而在寿命上则遥遥领先。 大功率白光LED的发光效率的提高给设计白光LED灯创造了条件，目前逐步用13W大功率白光LED来取代小功率5白光LED设计LED灯。用1个到几个(或十几个)LED替代了几十个到几百个小功率5白光LED，不仅增加了亮度、减小了体积，还提高了可靠性、简化了工艺。 例如，采用18个1W的白光LED组成的小型路灯可发出1440lm光通量，若采用白炽灯则需要100W。另外，用一个65lm的1W白光LED做成的强光手电筒，它可照射几十米远；若采用5LE
10、D来做则是不可能做到的。 5.LED存在的问题 上面已介绍了白光LED的特点及性能的提高，并开发出应用于各种场合的白光LED灯，但LED灯难进百姓家。主要原因是白光LED照明灯的发光效率还不太高，并且价格太贵。以家庭常用的白炽灯、节能荧光灯与相同亮度的白光LED灯的价格比较目前1W白光LED的单价是810元，3W的单价是2025元(与LED的质量及品牌有关)，另外还要驱动电路及结构件。再考虑生产厂家的利润及商业利润，则单价可能要120元以上。9W节能荧光灯的发光效率与LED差别不大，但单价要比同样功率的白光LED灯价格低十几倍以上。节能荧光灯的上市到普遍应用也有近二十年时间(这有质量上的提高及
11、价格下降的过程)，白光LED灯的普及可能要比节能荧光灯快些(5高亮度白光LED上市时单价大于1.5元，现在批量单价已降低到0.1250.15元)。 6路在何方 白光LED照明灯的推广及普及的意义十分重大，但真的要在我国进入百姓家还有很多工作要做，要在技术上(发光效率达到120150lm/W)、价格上(要比现在的价格降低810倍)有重大的突破。白光LED照明灯的推广及普及工作是一项系统工程、重大项目，需要国家的规划、引导及扶持，在政策上及经济上的支持。 我国现在在上海、南昌、大连、厦门已建立四大半导体照明基地及有关科研单位，他们将对LED灯的推广工作起到重大作用。 目前还是有很多领域可以大量地应
12、用LED照明灯。这些领域的应用可促进大功率白光LED的生产、可促进技术的提高，并可降低生产成本。在LED照明设计、应用上也可获得更多的经验，有利于将来的推广。这些应用领域都是用电大户，对节电能起到很大作用。它们是: A.城镇街道的路灯系统(包括太阳能路灯系统)； B.隧道及地下停车场(包括地下商场)； C.交通工具的照明(汽车、电车、轮船、飞机等的内部及部分外部照明灯)； D.大的公共场所的LED照明系统，例如火车站、地铁站、飞机场、大型超市、大型百货公司、大厦及医院等； E.无电区的LED灯照明工程。 由于LED照明灯一般采用低压直流(恒流)供电。若采用交流220V市电供电，需要专门的变电装置输出低压直流电(如12V、24V等)并由LED驱动器来驱动LED灯，如下图所示。所以最好在新建这些建筑时就考虑到用LED灯，则在建筑设计中都把它设计在内，这要经济得多。而归建筑原用日光灯的照明系统要改造成LED照明，则费用大、时间长(如改造一个地铁站或一个候机大厅的照明系统),没有政策的支持及经济的扶持是难以成功的。 7.总结 通过上面的叙述，我们可以总结得出LED具有电路简单高效、功能多样、性能稳定、节能的优点，有着广泛的应用前途。专心-专注-专业