發光二極管的節能與照明
我們知道發光二極管(以下稱LED)是一種固體發光器件,它是繼白熾燈,氣體放電燈后,新發展的第三代光源。它具有很多優點:節能,環保,長壽命,瞬態響應快,不怕震動,不受使用中開關次數的影響等優點,所以有著廣泛的用途和很光明的商業前景。
現在生產的普通LED,它的發光效率比普通白熾燈泡高,其光效一般在20—60流明每瓦,它接近和達到熒光燈的發光效率,隨著工藝技術的改進提高,LED的光效還可提高,有報導日本公司的LED達到100流明每瓦可以批量生產。普通燈泡的光效只有10流明每瓦,即便是鹵鎢燈其光效也在20流明每瓦左右。所以用LED燈取代傳統的鎢絲燈泡是一種趨勢,前幾年歐州已宣布取消使用白熾燈泡。在中國雖然目前還沒有取消使用白熾燈泡的時間表。
但中國政府對發展LED產業很重視,初布確定了五大光電產業基地(它們是大連,上海,南昌,夏門,深圳)。LED燈比鎢絲燈泡節能,是眾所周知。它的發光效率比白熾燈高,LED節能的另一個方面是它的長壽命帶來的節能效果,從目前市場上LED燈的壽命,大多數廠家都標明其壽命為五萬小時。而熒光燈節能燈的壽命為八千小時,也就是說要六支熒光燈管的壽命才和一個LED燈的壽命大致相等。一支熒光燈管制造循環了六次,每次從熔煉玻璃,制造熒光粉,冶煉鎢絲等,這些過程都需要消耗大量的能源(包括電力,煤碳等)。并且這些壽命終了的六支燈管變成廢物不能回收,碎片玻璃,熒光粉和少量汞將污染環境。給人類帶來不良影響。所以說LED燈的節能,省電是雙重的,值得推廣使用。LED的另一個優點是其壽命不受開關次數的影響,這和氣體放電燈有著明顯區別,熒光燈,節能燈之類產品在使用過程中,燈的開關次數跟燈的壽命有明顯的影響。氣體放電燈開關次數越多壽命越短。
因為每開一次燈都要對燈管燈絲上的發射物質產生沖擊,造成涂復在鎢絲上的發射物質損耗,最后燈絲兩端附近燈管的熒光粉變黑,這就預示熒光燈的壽命終結了。
LED燈的應用
從目前來看,LED燈主要用于城市亮化工程,交通信號燈,移動電話的鍵盤顯示屏|顯示器件的背光照明,大型戶外廣告屏,電視屏,護攔管等。專用于照明方面的有城市路燈,以及各種10瓦以下的小功率照明燈具,用以代替熒光燈管的長條形LED燈管。LED燈在汽車上的應用,以往只用于剎車燈,轉向燈,取代白熾燈泡,現在可以用LED燈作車的主照明燈,這就是一個大的突破。為汽車全面節能鋪平了道路。除此以外LED燈在航空,航天,飛機場跑道的導航燈,海上航標燈,舞臺燈光都有應用,只不過應用還不普遍,LED在照明領域的應用才剛開始,目前也還存在一些問題需要解決,如LED的散熱問題,色溫問題。現在LED的應用企業都在努力解決這些問題。
由于LED燈的工作低,白光,藍,綠LED的工作電壓為2.9---3.6伏,紅、黃、橙LED燈的工作電壓為1.9---2.6伏,它最適合采用低電壓供電的產品,如手電筒,應急燈,移動電話,井下礦燈等用電池供電的產品。太陽能電池,鉛酸蓄電池,鋰電池,鎳氫電池都是LED燈工作的理想電源|穩壓器。
當LED燈用于市電220伏,國外(110伏)作照明時,必須:一,通過變壓器或開關電源將市電降至適合LED的工作電壓。二,使用很多的LED進行串聯、并聯,使LED能工作于市電,采用降壓方法會增加LED燈具的成本,目前開關電源的價格大約壹元每瓦,用變壓器降壓的方法成本還要高一些。三,還可用電容進行降壓,利用容抗降壓,供LED燈電源,這種方法成本較低,被廣泛使用(但在電源接通的瞬間有浪涌電流)。
LED燈用于照明目前還很有限,僅在各地有一些試點,在路燈應用上有一些城市的某些路段采用了,未能普及推廣,就其原因有:
一,LED燈的造價比較高,國內用戶難以接受,它的價格是熒光燈的6---10倍,節能燈的4---6倍,這種懸殊的比價,國內的消費者難以接受,一般LED燈都是出口國外的居多。另外LED作路燈照明時還存在配光問題。
二,當LED燈的功率較大時,散熱是比較突出的問題,目前LED燈應用廠家都在努力,積極的想辦法解決散熱問題。為節約成本,大都采用帶翅葉的鋁散熱器用空氣對流的方法散熱。
其它的散熱方法(如強風冷卻,噴氣吸熱)由于成本較高,在幾十瓦的LED燈很少采用。只有大功率LED燈才考慮采納。
隨著世界能源的緊張,能源價格的不斷攀升,LED節能的商業價值越發突顯。相信在全球科學界的不斷努力和技術創新,隨著led芯片的發光效率不斷提升,芯片價格的不斷下降。LED燈的性價比遲早會被們所接受,盡管LED燈進入普通家庭照明還任重道遠,但是這一天遲早會到來。
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