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发光二极管的节能与照明

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我们知道发光二极管(以下称LED)是一种固体发光器件,它是继白炽灯,气体放电灯后,新发展的第三代光源。它具有很多优点:节能,环保,长寿命,瞬态响应快,不怕震动,不受使用中开关次数的影响等优点,所以有着广泛的用途和很光明的商业前景。

  现在生产的普通LED,它的发光效率比普通白炽灯泡高,其光效一般在20—60流明每瓦,它接近和达到荧光灯的发光效率,随着工艺技术的改进提高,LED的光效还可提高,有报导日本公司的LED达到100流明每瓦可以批量生产。普通灯泡的光效只有10流明每瓦,即便是卤钨灯其光效也在20流明每瓦左右。所以用LED灯取代传统的钨丝灯泡是一种趋势,前几年欧州已宣布取消使用白炽灯泡。在中国虽然目前还没有取消使用白炽灯泡的时间表。

  但中国政府对发展LED产业很重视,初布确定了五大光电产业基地(它们是大连,上海,南昌,夏门,深圳)。LED灯比钨丝灯泡节能,是众所周知。它的发光效率比白炽灯高,LED节能的另一个方面是它的长寿命带来的节能效果,从目前市场上LED灯的寿命,大多数厂家都标明其寿命为五万小时。而荧光灯节能灯的寿命为八千小时,也就是说要六支荧光灯管的寿命才和一个LED灯的寿命大致相等。一支荧光灯管制造循环了六次,每次从熔炼玻璃,制造荧光粉,冶炼钨丝等,这些过程都需要消耗大量的能源(包括电力,煤碳等)。并且这些寿命终了的六支灯管变成废物不能回收,碎片玻璃,荧光粉和少量汞将污染环境。给人类带来不良影响。所以说LED灯的节能,省电是双重的,值得推广使用。LED的另一个优点是其寿命不受开关次数的影响,这和气体放电灯有着明显区别,荧光灯,节能灯之类产品在使用过程中,灯的开关次数跟灯的寿命有明显的影响。气体放电灯开关次数越多寿命越短。

  因为每开一次灯都要对灯管灯丝上的发射物质产生冲击,造成涂复在钨丝上的发射物质损耗,最后灯丝两端附近灯管的荧光粉变黑,这就预示荧光灯的寿命终结了。

  LED灯的应用

  从目前来看,LED灯主要用于城市亮化工程,交通信号灯,移动电话的键盘显示屏|显示器件的背光照明,大型户外广告屏,电视屏,护拦管等。专用于照明方面的有城市路灯,以及各种10瓦以下的小功率照明灯具,用以代替荧光灯管的长条形LED灯管。LED灯在汽车上的应用,以往只用于刹车灯,转向灯,取代白炽灯泡,现在可以用LED灯作车的主照明灯,这就是一个大的突破。为汽车全面节能铺平了道路。除此以外LED灯在航空,航天,飞机场跑道的导航灯,海上航标灯,舞台灯光都有应用,只不过应用还不普遍,LED在照明领域的应用才刚开始,目前也还存在一些问题需要解决,如LED的散热问题,色温问题。现在LED的应用企业都在努力解决这些问题。

  由于LED灯的工作低,白光,蓝,绿LED的工作电压为2.9---3.6伏,红、黄、橙LED灯的工作电压为1.9---2.6伏,它最适合采用低电压供电的产品,如手电筒,应急灯,移动电话,井下矿灯等用电池供电的产品。太阳能电池,铅酸蓄电池,锂电池,镍氢电池都是LED灯工作的理想电源|稳压器。

  当LED灯用于市电220伏,国外(110伏)作照明时,必须:一,通过变压器或开关电源将市电降至适合LED的工作电压。二,使用很多的LED进行串联、并联,使LED能工作于市电,采用降压方法会增加LED灯具的成本,目前开关电源的价格大约壹元每瓦,用变压器降压的方法成本还要高一些。三,还可用电容进行降压,利用容抗降压,供LED灯电源,这种方法成本较低,被广泛使用(但在电源接通的瞬间有浪涌电流)。

  LED灯用于照明目前还很有限,仅在各地有一些试点,在路灯应用上有一些城市的某些路段采用了,未能普及推广,就其原因有:

  一,LED灯的造价比较高,国内用户难以接受,它的价格是荧光灯的6---10倍,节能灯的4---6倍,这种悬殊的比价,国内的消费者难以接受,一般LED灯都是出口国外的居多。另外LED作路灯照明时还存在配光问题。

  二,当LED灯的功率较大时,散热是比较突出的问题,目前LED灯应用厂家都在努力,积极的想办法解决散热问题。为节约成本,大都采用带翅叶的铝散热器用空气对流的方法散热。

  其它的散热方法(如强风冷却,喷气吸热)由于成本较高,在几十瓦的LED灯很少采用。只有大功率LED灯才考虑采纳。

  随着世界能源的紧张,能源价格的不断攀升,LED节能的商业价值越发突显。相信在全球科学界的不断努力和技术创新,随着led芯片的发光效率不断提升,芯片价格的不断下降。LED灯的性价比迟早会被们所接受,尽管LED灯进入普通家庭照明还任重道远,但是这一天迟早会到来。

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