潘送
（广东省工商高级技工学校，广东乐昌512200）
中图分类号：TE46文献标识码：A文章编号：1003-2738（2012）01-0000-02
摘要：文章介绍了LED的现状、特点、用途及其在节约电力方面的突出作用、社会需求和发展前景。关键词：LED；应用；节电
LED(LightingEmittingDiode)即发光二极管,是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料,在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射,直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。由于LED只是需要很低的功耗和占用的空间范围比小，使用寿命长，环保，所以LED是现实社会不错的选择。LED显示屏是20世纪90年代出现的新型平板显示器件,由于其亮度高、画面清晰、色彩鲜艳,使它在公众多媒体显示领域一枝独秀而就LED的特点使得它生产和研发具有一定的针对性,也将会发展许多新型产业。
LED的内在特征决定了它是用最理想的光源去代替传统的光源,有着广泛的用途。
1.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,非常的轻。
2.耗电量低。高节能:LED耗电非常低,一般来说LED的工作电压是2V～3.6V。工作电流是0.02A～0.03A。这就是说:它消耗的电不超过0.1W。3.使用寿命长。在恰当的电流和电压下,LED高亮度、低热量,比HID或白炽灯更少的热辐射,有人称它为长寿灯,意为永不熄灭的灯。
4.环保。LED是由无毒的材料制成,不像荧光灯含水银会造成污染,同时LED也可以回收再利用。
5.坚固耐用。LED是被完全的封装在环氧树脂里面,它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分,这些特点使得LED可以说是不易损坏的。同时LED可控性强,可以实现各种颜色的变化。
LED信号灯较传统信号灯有着明显的优势:
由于LED发出的光束是向前的并具有一定发散角,这样就可以不必像白炽灯需要加装反光碗。而且LED本身发出的是色光,可根据实际情况随意调节设置所需颜色,达到区别辨识的不同目的,减少重复设置多色彩灯的麻烦,提高光利用率。
工作寿命长,为5～10年,维修保养费用低。而传统信号灯每年至少需要更换3～4次,维修保养费用高,需要耗费相当的人力和精力钻研此项工作。功率损耗小,一般约仅为白炽灯光源信号灯的10%～20%,这一点是符合国家的相关能源政策。
由于单个LED仅为整个信号灯灯盘中特殊的一个发光单元,只要信号灯线路板设计合理,即使个别LED烧毁,也不会影响别的LED发光单元,从而影响信号灯整体效果。
LED单管功率0.03W～0.06W,采用直流驱动,单管驱动电压1.5V～3.5V,电流15A～18A,反应速度快,可高频操作。在同样照明效果的情况下,耗电量是白炽灯泡的1/8,荧光灯管的1/2,初步估计,如采用光效比荧光灯还要高两倍的LED替代该矿一半的白炽灯和荧光灯,每年可节约35%的现用照明电量。普通照明光源采用电子光场辐射发光,有灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。而采用LED灯体积小、重量轻,环氧树脂封装,可承受高强度机械冲击和震动,不易破碎,平均寿命达10万h。
发热量低,无热辐射,冷光源,可以安全触摸;能精确控制光型及发光角度,光色柔和,无眩光;不含汞、钠元素等可能危害健康的物质。内置微处理系统可以控制发光强度,调整发光方式,实现光与艺术结合。
LED为全固体发光体,耐震、耐冲击不易破碎,废弃物可回收,没有污染。光源体积小,可以随意组合,易开发成轻便薄短小型照明产品,也便于安装和维护。
LED应用前景广阔,就拿白光LED来讲,不过在讲白光LED之前,我们先看看目前所用的照明灯光源的状况:白炽灯和卤钨灯,其光效为12lm/W～24lm/W；荧光灯和HID灯的光效为50lm/W～120lm/W。对白光LED:光效为15lm/W～50lm/W,比一般家用白炽灯或卤钨灯相近甚至还高,这完全能达到照明领域的需要。而且随着LED照明的技术日趋完善,逐步发展到大功率的LED,采用大功率LED为光源,人的视觉效果柔和、均匀,并且大功率LED均采用恒流驱动,无频闪,长时间工作环境下眼睛没有疲劳感,是未来绿色照明产品。众所周知,目前中国能源日益紧缺,然而LED照明可大大达到节电目的,据有关资料理论测算,全国只要有1/3的白炽灯被LED灯取代,每年就能为国家节省用电近1000亿度,相当于一个三峡工程的年发电量。根据其节电的理论原理,如果用该矿民用电测算,如果全矿一年能有30%的民用照明使用LED,一年就能节约民用电费的60%,相当可观。同时,从另外一个角度讲,我们的电目前也是用煤发电,如果节电了,在某种程度上讲,也节约了煤资源,而且发电煤所产生的二氧化碳、二氧化硫的污染也得到了有效解决,起到了保护环境的目的。
从长远看来,随着全球节能减排的盛行,环保和节能成为市场热点,LED行业开始升温。而我国LED产业经过30多年的发展,虽然先后实现了自主生产器件、芯片和外延片,但自产的LED芯片,外延片产量仍有限,其产品以中、低档为主,产业化规模偏小,只能满足国内封装企业需求量的20%～30%,大部分高性能LED和功率LED产品均要依赖进口。随着政府的大力推广和全球产业梯次转移,我国进入LED产业的企业与日俱增,产业市场竞争将更加激烈。
2003年5月19日,我国科技部启动了“国家半导体照明工程”计划,该计划对加快我国LED产业的发展,将起到积极作用。近几年,产业界因应技术发展和市场需求,已经开展了多方面的科研和产业化探讨,2009年我国LED产业总体保持了较为良好的发展势头。我国芯片产值增长35%,达到106亿元;LED封装产值达到463亿元,较2009年增长10%；我国应用产品产值已超过900多亿元,LED全彩显示屏、太阳能LED、景观照明、消费类电子背光、信号、指示等应用仍然是主要应用领域。
目前,我国LED产业的现状,一是参与单位多,主要单位有中科院半导体所,中科院物理所,北京大学,清华大学,深圳大学,山东华光等;二是与国际先进水平比较,技术差距大,以我国LED的发光效率为例,比较结果如下：
我国LED发光效率与外国水平的比较
颜色波长发光效率（中国）发光效率（外国）
绿色5054(lm/w)9(lm/w)
蓝色4656(lm/w)16(lm/w)
紫色3905(lm/w)22(lm/w)
三是能满足市场需要且规模化生产的企业少,封装所需芯片尤其高档芯片主要靠进口,其中高档蓝绿芯片和四元芯片从美国Cree,HP等公司进口,中档蓝绿芯片和四元芯片从美国AXT(已被大连路明集团收购),UOE,台湾晶元,国联公司,以及韩国公司进口。下游产业目前处于发展初期,产品五花八门,缺乏统一的行业标准；LED和其他技术的结合,比如和控制技术,电源技术,太阳能技术等的结合,有待进一步完善；低质低价,恶性竞争的苗头开始出现。以此来看我们国家的LED产业面临着巨大的挑战。
从需求面来看,导光板技术进步使得LEDBLU渗透率提升,光效率提升将加速照明应用普及,只是目前售价仍偏高;但从供给面来看,日厂价竞争及台厂供过于求将使价格下跌,但供给面价格下跌反将造成薄利多销刺激市场,需求如持续增加,可舒缓供过于求的压力,加速产品渗透率,再加上能源问题升温,各国将制定法规和标准规范,推动LED产业发展,消费性电子带动LED应用增长,发光效率提升加速照明普及,LED照明市场增长商机很大。
目前我国的产业链经过多年不断的发展已经相对完善,也具备了一定的发展基础。其中下游产业进入壁垒小,劳动密集型,正适合我国的国情;技术也在不断的突破,现在看来发展这个产业正是时候,LED本身又具有的优点,为我国经济社会发展之急需,由此来看我国的LED产业也具备着相当高的发展机遇。
在这样一个充满挑战和机遇的环境下,中国的LED产业必将迎来一个崭新的未来。
参考文献:
[1]毛兴武编,新一代绿色光源LED及其应用,人民邮电出版社,2007年.
[2]张涛.LED的研究.硕士论文,2005年.
[3]陆君臣.浅谈LED的生活应用《教育与职业》，2003年.
[4]杨德清编,LED及其工程应用.人民邮电出版社,2008年.