LED 光源的利与弊
LED 被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环
保、寿命长、体积小等特点，广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。根据使用功能的不同，可以将其划分为信息显示、信号灯、车用灯具、液晶屏背光源、通用照明五大类。LED 产品主要应用于背光源、彩屏、室内照明三大领域。LED 构成和相关知识LED （Light Emitting Diode ），发光二极管，主要由支架、银胶、晶片、金线、环氧树脂五种物料所组成。LED（Light-Emitting-Diode 中文意思为发光二极管）是一种能够将电能转化为光能的半导体，它改变了白炽灯钨丝发光与
节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。据分析，LED 的特点非常明显，寿命长、光效高、低辐射与低功耗。白光LED 的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可超过150lm/W （2010 年）。将LED 与普通白炽灯、螺旋节能灯及T5 三基色荧光灯进行对比，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96lm/W ，寿命大约为10000 小时，而直径为5 毫米的白光LED 光效理论上可以超过150lm/W ，寿命可大于100000 小时。有人还预测，未来的LED 寿命上限将无穷大。随着近来LED 散热技术的改进，
室外照明的大功率LED 路灯、投光灯等LED 大功率照明灯具已
经实现工业化生产并开始被大量应用。对色温和显色性要求很高的室内照明的舞台灯、影棚灯等也已实现量产并投入应用。适用范围最大、用量也最大的通用照明的T8、T5、T4、灯管和代替白炽灯和节能灯的螺口球泡灯以形成系列化，使用寿命已高达5万小时。LED照明已进入高速发展期。LED （Light Emitting Diode ），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电能转化为光能。LED 的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附着在一个支架上，是负极，另一端连接电源的正极，整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P 型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N 型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N 结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P 区，在P 区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED 发光的原理。而光的波长决定光的颜色，是由形成P-N结材料决定的。LED是由川-W族化合物，女口GaAs （砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP （磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN 结。因此它具有一般P-N 结的I-N 特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N 区注入P 区，空穴由P 区注入N 区。进入对方区域的少数载
流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。优点
一、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，所以它非常小，非常轻。二、耗电量低LED 耗电相当低，直流驱动，超低功耗（单管0.03-0.06 瓦），电光功率转换接近30%。一般来说LED 的工作电压是2-3.6V ，工作电流是0.02-0.03A ；这就是说，它消耗的电能不超过0.1W,相同照明效果比传统光源节能近80%。三、使用寿命长有人称LED 光源为长寿灯。它为固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，在恰当的电流和电压下，使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10 倍以上。四、高亮度、低热量LED 使用冷发光技术，发热量比普通照明灯具低很多。五、环保LED 是由无毒的材料
作成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED 也可以回收再利用。光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源六、坚固耐用LED 被完全封装在环氧树脂里面，比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，使得LED 不易损坏。七、多变幻LED 光源可利用红、绿、蓝三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有256 级灰度并任意混合，即可产生256 X 256 X 256=16777216种
颜色，形成不同光色的组合变化多端，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。八、技术先进与传统光源单调的发光效果相比，LED 光源是低压微电子产品。它成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等，所以亦是数字信息
化产品，是半导体光电器件“高新尖”技术，具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点。LED 缺点第一点LED 发光二极管已被全球公认为最高效的人造照明技术。虽然国内还有不少人在商家误导下认为LED 是用来替代LCD 液晶的显示技术，但实际上这种高能效照明技术从上世纪六七十年代就已经开始应用，如今从各
种指示灯、路灯、节日彩灯再到笔记本、电视背光都在广泛采用LED 照明。由于其高能效，人们普遍认为用LED 灯取代传统的灯泡、荧光灯是一种非常环保的做法。然而，近日由美国加州大学艾尔文分校进行的一项调查却显示，使用LED 的环保功效很可能会被其包含的有毒物质所抵消。在该校社会生态学系和公共健康项目共同进行的这项研究中，他们分析了市场上常见的圣诞树彩灯组中的红色、黄色、绿色和蓝色的LED 灯，其中既包括高亮度
LED ，也包括低亮度产品。结果显示，这些LED 灯中包含有锑、砷、铬、铅以及其他多种金属元素。其中，部分LED 灯的有毒元素含量已经超过了监管部门制定的标准。比如在低亮度红色LED 灯中，研究人员发现其铅含量超标达到8 倍，镍含量也超标 2.5 倍。实际上在美国加州法律中，绝大多数LED 灯都已经被明确定义为有毒垃圾，如果使用普通填埋的办法处理将会污染土壤和地下水。而如果LED 灯破碎，还可能会对直接接触的人体健康造成损害。但至今，无论各国政府还是民众都对LED 灯的环境和健康危险知之甚少。该报告表示，LED 中的砷、铅、镍和铜元素对人体和环境的影响最为严重，未来应当进行更为细致深入的调查，以
促进政府对LED 产品的安全使用和回收处理制定规范。简单的说，大家应该清楚，虽然LED 的能效非常高，但它绝非完全环保的选择，只是蕴含的潜在危险和其他照明技术不同罢了。第二点LED 需要由于单个发光面比较窄，通常大规模集成在线路板上，形成一个比较大的发光源，由此会造成大量热量积累，有时会击穿电路板。所以LED 灯的散热一定要好。第三点人眼最不能接受的是蓝光和UV 光（即紫外线光），蓝光杀伤人眼活性细胞的能力是绿光的10 倍，而UV 光杀伤人眼活性细胞的能力又是蓝光的10 倍，长期接触大量低波长的蓝光能大量杀伤人眼活性细胞，最终癌化形成斑块。而LED 白光形成主要是靠450-455NM 波长蓝光激发荧光粉，其中波长越低击发能力越强，通常LED 的波长出厂控制在500NM 之内，即450-455NM ，或455-460NM ，属于伤害最强的区段，如果波长变大，那么激发荧光粉的能力就下降，效率降低。人们为了追求亮度，通常更会加强LED 的蓝光强度，点灯时间越久，荧光粉衰减越快，进而导致人眼接触的蓝光波段的光照越强烈，从而对人眼造成伤害。所以LED 灯具在道路交通的LED 导航指示、LED 路灯、LED 台灯的使用上具有一定的不利因素，容易让人在使用过程中产生头晕眼花、不舒服的感觉，甚至长期使用会变成眼晴伤害，使得患眼病的机率会有所提高。
其它应用例如一种受到儿童欢迎的闪光鞋，走路时内置的LED 会闪烁发光，利用发光二极管作为电动牙刷的电量指示灯，LED 圣诞灯。家用室内照明的LED 产品越来受人欢迎，LED筒灯，LED
天花灯，LED日光灯，LED光纤灯已悄悄地进入家庭！LED 移动广告车（OMDM），Outdoor Mobile Direct Mail advertising 自身可以变换位置，一般自带发电机、音响、电脑等设备，属于广告车中的一种。优势：一，LED 作为点光源，如果设计合理，很大程度上可以直接解决传统球状光源必须依靠光发射来解决的二次取光及光损耗问题；二，对光照射面的均匀度可控，理论上可以做到在目标区域内完全均匀，这也能避免传统光源“灯下亮”现象中的光浪费；三，色温可选，这样在不同场合的应用中，也是提高效率、降低成本的一个重要途径；第四，技术进步空间依然很大。劣势（影响路灯推广应用的因素）有：当前价格还太高，光通量低，当前同等照度设计的LED 光源价格大约相当于传统光源的 4 倍（不过在路灯产品中，光源部分占总成本并不高，所以在工程安装中的成本提高比例
也不会太高，应用的空间还是比较大的），在民用中难以承受。当前设计和制造标准比较混乱，损坏比例高，影响了LED 的寿命优势。LED 应用产品散热难结构设计在灯具中大概占20%,一直以来中国勤劳的人民都会定价很低，20% 成本认
为很合理，最大的问题是怎样更有创新，设计更合理。散热成本要维持在5%,实际散热设计很简单，把住两个方向：一是，LED 芯片与外散热器件路径越短越好，越短你的散热设计就越好；二是，散热阻力，就是要有足够的散热传导路径同时也要有足够的'散热道路' .这部分成本主要在结构，用于散热成本并不多。LED
应用电源管理电源是LED 灯具最薄弱的环节，严重滞后LED 灯具发展，品质有待提高。现在设计占灯具成本的20%左右，有些高。随着技术发展电源大概在5-10% 最为合理。LED 成本高，其实是相对目前其他光源来说，作为20世纪90年代才发明蓝光LED,从而导致LED 白光得以实现的LED 行业而言，其实现在的成本并不高。尤其是LED 环保、节能、不含汞，而且每季度LED 灯具的价格都在往下滑，相信一定可以在较短的时间内达到人们能够接受的水平。根据电网的用电规则和LED 驱动电源的特性要求，在选择和设计LED 驱动电源时要考虑到以下九大性能特点要求：高可靠性特别像LED 路灯的驱动电源，装在高空，维修不方便，维修的花费也大。高效率LED 是节能产品，驱动电源的效率要高。对于电源安装在灯具内的结构，尤为重要。因为LED 的发光效率随着LED 温度的升高而下降，所以LED 的散热非常重要。电源的效率高，它的耗损功率小，在灯具内发热量就小，也就降低了灯具的温升。对延缓LED 的光衰有利。高功率因素功率因素是电网对负载的要求。一般70 瓦以下的用电器，没有强制性指标。虽然功率不大的单个用电器功率因素低一点对电网的影响不大，但晚上大家点灯，同类负载太集中，会对电网产生较严重的污染。对于30瓦~40瓦的LED 驱动电源，据说不久的将来，也许会对功率因素方面有一定的指标要求。驱动方式现在通行的有两种：其一是一个恒压源供多个恒流源，每个恒流源单独给每路LED 供电。这种方式，组合灵活，一路LED 故障，不影响其他
LED 的工作，但成本会略高一点。另一种是直接恒流供电，LED 串联或并联运行。它的优点是成本低一点，但灵活性差，还要解决某个LED 故障，不影响其他LED 运行的问题。这两种形式，在一段时间内并存。多路恒流输出供电方式，在成本和性能方面会较好。也许是以后的主流方向。浪涌保护LED 抗浪涌的能力是比较差的，特别是抗反向电压能力。加强这方面的保护也很重要。有些LED 灯装在户外，如LED 路灯。由于电网负载的启甩和雷击的感应，从电网系统会侵入各种浪涌，有些浪涌会导致LED 的损坏。因此LED 驱动电源要有抑制浪涌的侵入，保护LED 不被损坏的能力。保护功能电源除了常规的保
护功能外，最好在恒流输出中增加LED 温度负反馈，防止LED 温度过高。防护方面灯具外安装型，电源结构要防水、防潮，外壳要耐晒。驱动电源的寿命要与LED 的寿命相适配。要符合安规和电磁兼容的要求。随着LED 的应用日益广泛，LED 驱动电源的性能将越来越适合LED 的要求。面临的问题在国家推动产业结构优化升级、培育新的产业增长点这一战略任务的指导下,LED 成为各地方政府的发展重点,东莞、惠州、佛山、深圳、大连、南昌、厦门等地方政府纷纷制定了产业发展战略规划,国内掀起了一股LED 投资热潮。LED 与LED 可见光通讯技术LED 即将成为下一代固态照明(SSL)的主力，电子产业界也浮现了更为大胆的新思维。也就是舍弃拥挤不堪的射频频宽,改用速度快到人眼难以辨识的LED 切换方式来传送数据,这样的方式便称为LED 可见光通
讯(VLC) 。透过先进的技术支援,每一种新的LED 灯具都能以有线方式接取骨干网路,使不同设备间可实现无所不在的无线通讯,且不会增加现有射频频宽的负担。这种LED可见光通讯传输技术多采用白光LED ,因为白光LED
特点为快速反应,能作为可见光通讯技术的基础。LED 可见光通讯技术的优点,在於可避免一般WLAN 或高频无线传输的电磁波,对人体与周边电子设备造成干扰的影响,并可取代无
线基地台,同时具备安全性高的特点。上海世博会上，中科院展出了一盏外观普通，发着柔和灯光的LED 台灯，但是却可以在它灯光的照耀下通过一个小小的接收装置就可以让你的笔记本电脑轻松连入互联网，不需要网线，也不需要无线网卡。那这种技术是怎样实现的呢？我们都知道笔记本上高清晰的视频节目，超链接下一张张的网页，下载的各种应用程序其中都包括了海量的数据，为了使电磁波能够传递数据，就要让电磁波的强度随着时间不断变化，以代表不同的信息，这样的过程称为“调制” 。无线电波可以通过一定的电路对它们进行快速的调制，可是对于以前的电灯来讲，却是不容易的。近些年来普遍使用的LED （发光二极管）灯就不同了，可以通过调节发光二极管两端的电压迅速调节灯的亮度，世博会上展示的LED 灯每秒可以“闪烁”达200万次，提供的网速甚至足以超过现有的无线上网。在接受的一端，笔记本上的光电转换器会把变化的光线源源不断地转换成电信号，经过进一步处理变为一张张我们可以浏览的网页。电脑的数据也可以通过接收器上的
红外LED 灯发射出来，传送给控制器。LED 的出现打破了传统光源的设计方法与思路，目前有两种最新的设计理念。1.情景照明：是2008 年由飞利浦提出的情景照明，以环境的需求来设计灯具。情景照明以场所为出发点，旨在营造一种漂亮、绚丽的光照环境，去烘托场景效果，使人感觉到有场景氛围。 2.情调照明：是2009 年由凯西欧提出的情调照明，以人的需求来设计灯具。
情调照明是以人情感为出发点，从人的角度去创造一种意境般的光照环境。情调照明与情景照明有所不同，情调照明是动态的，可以满足人的精神需求的照明方式，使人感到有情调;而情景照明是静态的，它只能强调场景光照的需求，而不能表达人的情绪，从某种意义上说，情调照明涵盖情景照明。情调照明包含四个方面：一是环保节能，二是健康，三是智能化，四是人性化。LED 的发光原理发光二极管是由川-W族化合物，女口GaAs （砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP （磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN 结。因此它具有一般P-N 结的I-N 特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N 区注入P 区，空穴由P 区注入N 区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。1、按发光管发光颜色分按发光管发光颜色
分，可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管适合于做指示灯用。2、按发光管出光面特征分按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为 $ 2mm、$ 4.4mm、$ 5mm、$ 8mm、 $ 10mm及$ 20mm等。国外通常把 $ 3mm的发光二极管记
作T-1 ;把$ 5mm的记作T-1 (3/4);把$ 4.4mm的记作T-1
(1/4)。