2022年行業(yè)分析LED光源技術(shù)的應(yīng)用前景及趨勢(shì)

LED光源技術(shù)的應(yīng)用前景及趨勢(shì)1、LED光源的介紹

LED（LighyEmittingDiode），又稱發(fā)光二極管，它們利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，當(dāng)兩端加上正向電壓，半導(dǎo)體中的載流子發(fā)生復(fù)合，放出過剩的能量而引起光子放射產(chǎn)生可見光。其發(fā)光過程包括三部分：正向偏壓下的載流子注入、復(fù)合輻射和光能傳輸。微小的半導(dǎo)體晶片被封裝在干凈的環(huán)氧樹脂物中，當(dāng)電子經(jīng)過該晶片時(shí)，帶負(fù)電的電子移動(dòng)到帶正電的空穴區(qū)域并與之復(fù)合，電子和空穴消逝的同時(shí)產(chǎn)生光子。電子和空穴之間的能量（帶隙）越大，產(chǎn)生的光子的能量就越高。光子的能量反過來與光的顏色對(duì)應(yīng)，可見光的頻譜范圍內(nèi)，藍(lán)色光、紫色光攜帶的能量最多，桔色光、紅色光攜帶的能量最少。由于不同的材料具有不同的帶隙，從而能夠發(fā)出不同顏色的光。發(fā)光二極管主要由PN結(jié)芯片、電極和光學(xué)系統(tǒng)組成。其發(fā)光體--晶片的面積為10.12mil（1mil=0.0254平方毫米），目前國際上消失大晶片LED,晶片面積達(dá)40mil,我國正在樂觀討論開發(fā)大功率的LED路燈。

LED照明光源的主流將是高亮度的白光LED.目前，已商品化的白光LED多是二波長(zhǎng)，即以藍(lán)光單晶片加上YAG黃色熒光粉混合產(chǎn)生白光。將來較被看好的是三波長(zhǎng)白光LED,即以無機(jī)紫外光晶片加紅、藍(lán)、綠三顏色熒光粉混合產(chǎn)生白光，它將取代熒光燈、緊湊型節(jié)能熒光燈泡及LED背光源等市場(chǎng)。

近幾年來，隨著人們對(duì)半導(dǎo)體發(fā)光材料討論的不斷深化，LED制造工藝的不斷進(jìn)步和新材料（氮化物晶體和熒光粉）的開發(fā)和應(yīng)用，各種顏色的超高亮度LED取得了突破性進(jìn)展，其發(fā)光效率提高了近1000倍，色度方面已實(shí)現(xiàn)了可見光波段的全部顏色，其中最重要的是超高亮度白光LED的消失，使LED應(yīng)用領(lǐng)域跨越至高效率照明光源市場(chǎng)成為可能。曾經(jīng)有人指出，高亮度LED將是人類繼愛迪生創(chuàng)造白熾燈泡后，最宏大的創(chuàng)造之一。

LED以其固有的特點(diǎn)，如發(fā)光效率高、耗電量少、使用壽命長(zhǎng)、無屏閃、平安牢靠性強(qiáng)、有利于環(huán)保、耐震驚，響應(yīng)速度快、冷光源等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于日常照明、指示燈、信號(hào)燈、顯示屏、景觀照明等領(lǐng)域。

1）發(fā)光效率高。LED經(jīng)過幾十年的技術(shù)改良，其發(fā)光效率有了較大的提升。白熾燈、鹵鎢燈光效為12~24流明/瓦，熒光燈50~70流明/瓦，鈉燈90~140流明/瓦，大部分的耗電變成熱量損耗。理論上LED發(fā)光源光效可達(dá)到300流明/瓦，目前，隨著政府加大力度支持LED發(fā)光源產(chǎn)業(yè)，國內(nèi)很多產(chǎn)家能生產(chǎn)大于120流明/瓦的LED發(fā)光管，且其光的單色性好、光譜窄，無需過濾可直接發(fā)出有色可見光。2）耗電量少。LED單管功率0.03~0.08瓦，采納直流驅(qū)動(dòng)，單管驅(qū)動(dòng)電壓1.5~3.5伏，電流15~18毫安，反應(yīng)速度快，可在高頻操作。同樣照明效果的狀況下，耗電量是白熾燈泡的非常之一，熒光燈管的三分之一。3）使用壽命長(zhǎng)。采納電子光場(chǎng)輻射發(fā)光，燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰減等缺點(diǎn)。而采納LED燈體積小、重量輕，環(huán)氧樹脂封裝，可承受高強(qiáng)度機(jī)械沖擊和震驚，不易破裂。平均壽命達(dá)10萬小時(shí)。LED燈具使用壽命可達(dá)5~10年，可以大大降低燈具的維護(hù)費(fèi)用，避開常常換燈之苦。4）平安牢靠性強(qiáng)。發(fā)熱量低，無熱輻射，冷光源，可以平安抵摸：能精確掌握光型及發(fā)光角度，光色嚴(yán)厲，無眩光；不含汞、鈉元素等可能危害健康的物質(zhì)。內(nèi)置微處理系統(tǒng)可以掌握發(fā)光強(qiáng)度，調(diào)整發(fā)光方式，實(shí)現(xiàn)光與藝術(shù)結(jié)合。5）有利于環(huán)保。LED為全固體發(fā)光體，耐震、耐沖擊不易破裂，廢棄物可回收，沒有污染。光源體積小，可以隨便組合，易開發(fā)成輕巧薄短小型照明產(chǎn)品，也便于安裝和維護(hù)。

2、LED光源技術(shù)的應(yīng)用前景及趨勢(shì)

長(zhǎng)期以來，由于LED光效低的緣由，其應(yīng)用主要集中在各種顯示領(lǐng)域。隨著超高亮度LED（特殊是白光LED）的消失，國內(nèi)很多城市樂觀用上LED發(fā)光源，首先政府強(qiáng)調(diào)用上LED路燈，讓人們不斷熟悉并使用LED發(fā)光源。據(jù)國際權(quán)威機(jī)構(gòu)猜測(cè)，二十一世紀(jì)將進(jìn)入以LED為代表的新型照明光源時(shí)代，被稱為第四代新光源。

“綠色照明”是國外照明領(lǐng)域在上世紀(jì)80年月末提出的新概念，我國“綠色照明工程”的實(shí)施始于1996年。實(shí)現(xiàn)這一方案的重要步驟就是要進(jìn)展和推廣高效、節(jié)能照明器具，節(jié)省照明用電，削減環(huán)境及光污染，建立一個(gè)優(yōu)質(zhì)高效、經(jīng)濟(jì)舒適、平安牢靠、有益環(huán)境的照明系統(tǒng)。但是，距離“綠色照明”的要求還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，開發(fā)和應(yīng)用更高效、牢靠、平安、耐用的新型光源勢(shì)在必行。目前，照明消耗約占整個(gè)電力消耗的20%,大大降低照明用電是節(jié)約能源的重要途徑，為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)業(yè)界已討論開發(fā)出很多種節(jié)能照明器具，并達(dá)到了肯定的成效。很多國家以法律法規(guī)形式約束禁止生產(chǎn)出售白熾燈，我國也推出相應(yīng)的法規(guī)來約束高能耗低光效照明器具的使用，樂觀推廣低能耗高光效光源的使用。

美國、日本等國家和中國臺(tái)灣地區(qū)對(duì)LED照明效益進(jìn)行了猜測(cè)，美國55%白熾燈及55%的日光燈被LED取代，每年節(jié)約350億美元電費(fèi)，每年削減7.55億噸二氧化碳排放量。日本100%白熾燈換成LED,可削減1~2座核電廠發(fā)電量，每年節(jié)約10億公升以上的原油消耗。臺(tái)灣地區(qū)25%白熾燈及100%的日光燈被白光LED取代，每年節(jié)約110億度電。節(jié)能是我們考慮使用LED光源的最主要緣由，或許LED光源要比傳統(tǒng)光源昂貴，但是用一年時(shí)間的節(jié)能收回光源的投資，工廠和營業(yè)性用電，使用六至八個(gè)月節(jié)能收回光源投資，從而獲得四至九年中每年幾倍的節(jié)能凈收益期。隨著辦公現(xiàn)代化，我國的計(jì)算機(jī)數(shù)量不斷增加，加上我國的家用液晶電視機(jī)，改用LED光源做為液晶屏的背光源，其省電是特別可觀?，F(xiàn)在，LED生產(chǎn)工藝的提高，貼片LED生產(chǎn)工藝完全可以生產(chǎn)替代液晶屏光源的LED產(chǎn)品。

3、結(jié)束語

當(dāng)前，能源危機(jī)和地球溫度上升成為威逼人類生存的兩大要素。LED發(fā)光源做為綠色能源，必將替代傳統(tǒng)照明及影視行業(yè)的光源，對(duì)節(jié)能減排有著深遠(yuǎn)的意義。LED作為第四代新光源，在城市景觀燈建設(shè)領(lǐng)域中已得到了有效的應(yīng)用，但要在路