:LED照明节能应用理论与发展趋势

LED照明节能应用理论与发展趋势 一、LED节能应用理论  (一)LED结构构成  LED的中文全称为发光二极管,其由磷、砷、氮等多种化合物制成的二极管,当电子和空穴复合时便能够辐射出可见光。对于LED灯来说,其核心部分为被固定于楔形支架上一块半导体晶片及该楔形支架之下的两根一端接电源正极,一端接电源负极的引线架。  半导体晶片由三部分构成:  (1)P型半导体组件,即该组件通常被焊接于接通电源正极的引线架之上;  (2)N型半导体组件,即该组件通常被焊接于接通电源负极的引线架之上;  (3)PN节,即P型半导体组件与N型半导体组件之间的过渡层。另外,运用分子中含有两个或多个环氧基团的环氧树脂对以上三部分进行封闭,从而便可构成LED灯。  (二)LED发光原理  LED实际上隶属于半导体二极管,依托其能够实现电能向光能的转化。发光二极管同样具备普通二极管的单向导电性。当将正向电压引入发光二极管后,从P区注入至N区的空穴与由N区注入至P区的电子,在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合,之后便会出现自发辐射的荧光。特别注意的是半导体材料不同,其电子与空穴所处的能量状态存在较大差异,其中电子与空穴复合时释放出能量的多少与发出的光的波长呈现负相关性,即电子与空穴复合时释放出的能量越少,则发出的光的波长越长;反之电子与空穴复合时释放出的能量越多,则发出的光的波长越短。  (三)LED的特性  与普通二极管相比,LED的特性更为显著,具体体现为:工作电流小与工作电压低;使用寿命相对较长;抗冲击与抗震性能较好等。LED正是存在上述一系列特征才被用作光源或信号显示器。  (四)LED的分类  以相关标准为依据可将LED划分为多类,包括普通单色发光二极管、高亮度发光二极管、变色发光二极管、超高亮度发光二极管、电压控制型发光二极管及负阻发光二极管等。其中以普通单色发光二极管为常用,究其原因在于普通单色发光二极管作为电流控制型半导体器件,不仅工作电流小与工作电压低、体积较小,而且响应速度较快、发光相对均匀稳定。同时发光的波长决定着普通单色发光二极管的发光颜色,而发光的波长又与制造发光二极管所用的半导体材料密切相关。  二、LED节能应用现状  受LED诸多方面优点的影响,使其在全世界范围内各行业应用较广泛。截止当前,LED已在我国多个行业应用较成熟,并发挥了至关重要的积极效应。以LED在显示屏及车灯的应用为例,具体表现为:  (1)LED在显示屏中的应用  在数字化信息快速发展的推动下,以往的显示技术的滞后性日益突出,为此则需要采取有效措施逐步加大对显示技术的创新、完善,即通过将LED引入显示屏行业中,使得显示屏得以优化升级,同时具备一系列优点:其一为轻薄,便携性增强;其二为增加了屏幕亮度与色彩表现力,使其更具均匀性;其三位功耗降低,发光效率高,续航能力显著提高;气死环保无污染。  (2)LED在车灯中的应用  与发达国家相比,当前LED在我国汽车市场的应用正处于起步阶段,诸多方面有待进一步成熟与完善。笔者认为,LED在汽车市场的应用既有优点又有缺点。其优点体现为:  其一,使用寿命较长,即汽车照明灯若使用LED,那么正常情况下该车终生无需更换灯具;  其二,高效率、低能耗,符合可持续发展战略理念;  其三,结构较简单,即内部支架结构,四周以透明的环氧树脂密封,抗震性能较好;  其四,光线质量相对较高;  其五,符合低电压工作条件,较适用于汽车上;  其六,点亮无延迟,亮灯响应速度较快,适应用于移动速度快的物体;  其七,LED占用体积相对较小,通常不会影响到汽车整体的美观。其缺点体现为:  ,成本相对较高;  第二,光型设计难度系数较大;  第三,散热性能较差,易出现光衰现象;  第四,维修性能较差。  纵观诸多发达国家,汽车LED灯在汽车上的使用率均已接近50,而汽车LED灯在我国汽车商的使用率仍不足1,究其原因在于我国广大汽车用户未能够全面、准确认识到LED车灯的优越性,并且一些价低质劣的LED车灯产品混入汽车市场误导了广大汽车用户对LED车灯的认识,致使诸多汽车用户对LED车灯产生抵制情绪。  三、LED节能应用发展趋势  目前,由于的照明能耗大约占整个电力资源消耗的五分之一,所以从照明节能入手能够为节能减排带来较为无可估量的贡献。LED的出现至今虽然已经过了几十年的时间,但是它在照明领域的使用还处于起步阶段。随着近年来LED照明技术的快速进步,各项性能指标的稳步提升,使得它的应用领域日趋广泛,尤其是在能源危机忧虑再度升温的环境下,LED的市场将倍受人们的关注与青睐。  2011年日本地震引发的核泄漏事件,加大了世界各国对资源环境的担忧。同时该事件也给新能源的开发和发展结构带来了较大的影响,加快了风电、光伏以及水电等新兴能源大范围投入使用的发展步伐。  LED作为新型照明设备,确实具有很多的优势。但不可回避的是,LED自身还存在有些许的问题和不足,这还仍需要我们继续对其研究、完善,使LED能够在我们生活当中发挥出好的效果。