LED照明成为多行业的“领军”力量

来源:鞍山核心电子技术有限公司 作者:核心电子

  在爱迪生1879年发明碳丝白炽灯后,照明技术便进入了崭新的时代。回顾20世纪的照明史,荧光灯、汞灯、高/低压钠灯、金属卤化物灯、紧凑型荧光灯、高频无极荧光灯以及微波硫灯等新光源层出不穷。白炽灯的缺陷是钨丝加热耗电大,灯泡易碎,而且容易使人触电。荧光灯虽说比白炽灯节电节能,但对人的视力不利,灯管内的汞有害于人体和环境。真正引发照明技术发生质变的还是LED。与传统照明技术相比,LED的最大区别是结构和材料不同,它是一种能够将电能转化为可见光的半导体.

  LED属于全固体冷光源,体积更小,质量更轻,结构更坚固,而且工作电压低,实用寿命长。按照通常的光效定义,LED的发光效率并不高,但由于LED的光谱几乎全部集中于可见光频段,效率可达80%~90%。而同等光效的白炽灯的可见效率仅为10%~20%,单体LED的功率一般为0.05~1W,通过集群方式可以满足不同需求。

  一、LED光源特点

  1、新型绿色环保光源:LED运用冷光源,眩光小,无辐射,使用中不产生有害物质。LED的工作电压低,采用直流驱动方式,超低功耗,电光功率转换近100%,在相同照明效果下比传统光源节能80%以上。LED的环保效益更佳,光谱中没有紫外线和红外线,而且废弃物可回收,没有污染,不含汞元素,可以安全触摸.

  2、寿命长:LED作为固体冷光源, 环氧树脂封装,抗震动,灯体内也没有松动的部件,不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点,使用寿命可达6万-10万小时,是传统光源使用寿命的10倍以上。

  3、多变换:LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理,在计算机的控制下使用三种颜色具有256级灰色并任意混合,即可产生256×256×256(16777216)种颜色,形成不同光色的组合。LED组合的光色变化多端,可实现丰富多彩的动态变化效果及各种图象。

  4、高新技术:与传统光源的发光效果相比,LED光源是低压微型电子产品,成功地融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等。

  二、绿色环保

  不含汞、铅等对环境污染很大的重金属,发光时会产生紫外线,因此LED照明不会象传统的灯具那样有很多蚊虫围绕在光源旁使环境变得更加干净卫整洁;金属壳恒流驱动的创新设计使产品电能转换成光效率非常高。

  独特优势

  (一)节约能源:LED的光谱几乎全部集中于可见光频段,其发光效率可达80―90%。笔者还把LED与普通白炽灯、螺旋节能灯及T5三基色荧光灯做了一番比较,结果显示:普通白炽灯的光效为12lm/w,寿命小于2000小时,螺旋节能灯的光效为60lm/w,寿命小于8000小时,T5荧光灯则为96Alm/w,寿命大约为10000小时,而直径为5毫米的白光LED为20―28lm/w,寿命可大于100000小时。有人还预测,未来的LED寿命上限会无穷大。

  一般人都认为,节能灯可节能4/5是伟大的创举,但LED比节能灯还要节能1/4,这是固体光源更伟大的改革。除此之外,LED还具有其他优势,光线质量高,基本上无辐射,属于典型的绿色照明光源;可靠耐用,维护费用极为低廉等等。正因为LED具有以上其他固体光源还无法匹敌的特点,10年后LED会是照明行业的主流光源。

  (二)安全环保:LED的工作电压低,多为1.4―3V;普通LED工作电流仅为10mA,超高亮度的也不过1A。LED在生产过程中不要添加“汞”,也不需要充气,不需要玻璃外壳,抗冲击性好,抗震性好,不易破碎,便于运输,非常环保,被称为”绿色能源”。

  (三)使用寿命长:LED体积小、重量轻,外壳为环氧树脂封装,不仅可以保护内部芯片,还具有透光聚光的能力。LED使用寿命普遍在5万―10万小时之间,因为LED是半导体器件,即使是频繁的开关,也不会影响到使用寿命。目前家用照明主要使用的是白炽灯、荧光灯及节能荧光灯。

  (四)响应速度快:LED的响应频率fτ与注入少数载流子的寿命τmc有关,如GaAs材料制成的LED,其τmc一般在1―10ns 范围内,则响应频率约为16―160MHz,这样高的响应频率对于显示6.5MHz的视频信号来说已经足够了,这也是实现视频 LED大屏幕的关键因素之一。

  目前,LED响应时间最低的已达1微秒,一般的多为几个毫秒,约为普通光源响应时间的1/100。因此可用于很多高频环境,如汽车刹车灯或状态灯,可以缩短车后车辆的刹车时间,从而提高安全性。

  (五)发光效率高:白炽灯、卤钨灯的光效为12-24lm/w(流明/瓦),荧光灯的光效为50―70lm/w,钠灯的光效为90―140lm/w,大部分的耗电变成热量损耗。而LED的光效经改善后可达到50―200lm/w,且光的单色性好、光谱窄,无需过滤就可直接发出有色可见光。

  (六)LED元件的体积小:更加便于各种设备的布置和设计,而且能够更好地实现夜景照明中“只见灯光不见光源”的效果。

  (七)LED光线能量集中度高:集中在较小的波长窗口内,纯度高。

  (八)LED发光指向性强:亮度衰减比传统光源低很多。

  (九)LED低压直流电即可驱动:具有负载小、干扰弱的优点,对使用环境要求较低。

  (十)可较好控制发光光谱组成:从而能够很好地用于博物馆以及展览馆中的局部或重点照明。

  (十一)可控制半导体发光层、半导体材料禁止带幅的大小:从而发出各种颜色的光线,且彩度更高。

  (十二)显色性高:不会对人的眼睛造成伤害。

  三、应用领域

  LED控制模组LED照明灯具里,底灯,吊灯,投射灯等装饰用,反射用途的LED照明灯具可以完全胜任于任何场合,包括美术馆,博物馆等对颜色度要求较高的场所。但是对于商场,写字楼等大规模设施来说,作为大范围照明的LED灯具虽然已经诞生,但是其指向性(LED芯片发出的光是直线,发散性不好)太高,造成大面积内设计平均的照度很困难。灯管型LED照明灯具排列过密,设计成本过高,失去节能效果。因此,现阶段装饰用途场合,LED照明灯具完全可用,大面积室内照明还不成熟。

  1)、信号指示应用:信号照明是LED单色光应用比较广泛也是比较早的一个领域,约占LED应用市场的4%左右。

  2)、显示应用:指示牌、广告牌、大屏幕显示等,LED用于显示屏幕的应用约占LED应用的20%—25%,显示屏幕可分为单色和彩色。

  3)、照明应用:

  ①便携灯具:手电筒、头灯、矿工灯、潜水灯等;

  ②汽车用灯:高位刹车灯、刹车灯、转向灯、倒车灯等,大功率的LED已被大量用于汽车照明中。

  ③特殊照明:太阳能庭院灯、太阳能路灯、水底灯等;由于LED尺寸小,便于动态的亮度和颜色控制,因此比较适合用于建筑装饰照明。

  ④背光照明:普通电子设备功能显示背光源、笔记本电脑背光源、大尺寸超大尺寸LCD显示器背光源等,LED作为手机显示的背光源是LED应用最广泛的领域。

  ⑤投影光源:投影仪用RGB光源;

  ⑥普通照明:各类通用照明灯具、照明光源等分为商业照明和家居照明;

  四、发展趋势

  LED照明灯具市场发展越来越热,从眼下的市场来看,不就以后LED照明灯具产业就会迎来行业的高速发展时期。国外来看,目前最先推广的领域也是在2,3两项,反而LED路灯这块连洋人都很谨慎。所以做盲目LED路灯的老板很可能会成为“革命先驱”,而其他两个市场反而会培养很多行业的“领军”力量。

  大陆目前最热的是LED路灯,在科技部十城万盏的推动下,以惊人的热情在推进,很多人都扎进这个市场,看起来是最先起来的照明领域。全国有21个试点城市,预计100万盏,科技部计划批复50个城市,预计200万盏,这就是中国特色!也算是创造中国速度!不过整体产品成熟度令人担忧;也可能是照明领域最先被做烂的一个市场,有重蹈LED护栏灯初期之嫌,泡沫是否已经比较严重?虽然很繁荣、很热闹,可以预见的是经过政府拿钱,最终经过2-3年会培养出来一批不错的LED光电科技的公司,这也许是政府最终的目的所在。

  LEDT8管应用,从市场产品方案来看,已有接近商品化产品推出,是最先可成熟推广的一个市场。可做停车场,商场,广告背光等市场;而且以产品成本和售价已基本接近商业应用临近点(150)。好的产品,无论在光学,散热,和电源处理上都有比较成熟的方案。产品也最接近商品化。当然,市场还存在大量的低品质产品。这是目前最大的挑战。随着美国能源之星和欧盟相关标准的出台,相信以上问题会有很大的改观,也就是说,T8-LED的商业化推广也就会开始。

  led灯杯,应该来讲,灯杯是LED照明最先开始的一个领域之一,一直以来主要是产品方案不够成熟,所以很难大规模应用。从以前的压铸,改为铝挤型材;但是真正能解决散热和电源的产品还没看到,也就是,至今没有一个可以商品化应用的产品方案。虽然LED本身成本已大幅下降,但市场一直是没有大的起色。国外一些报导东芝有推出一些可以很好解决灯杯散热和电源的产品,如果真是这样的话,灯杯的市场应该是会紧随T8-LED其后,很快起来。也是LED最先有希望做大一个领域之一。

  就当前行业发展的水准来看,LED照明还没有足够的能力打破传统照明观念,依然停留在取代型路线上;而在取代型路线里面,LED照明还必须依赖政府政策指引。也就是说,虽然LED照明某些领取发展到足够成熟的程度,但是相对于整个市场而言,其还处在一个起步阶段的雏形层面上。

  随着LED照明产业竞争的不断加剧,大型LED照明企业间并购整合与资本运作日趋频繁,国内优秀的LED照明企业愈来愈重视对产业市场的研究,特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此,一大批国内优秀的LED照明品牌迅速崛起,逐渐成为LED照明产业中的翘楚!

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