在油價(jià)高漲， 能源短缺的背景下， 節(jié)能環(huán)保已成為熱議的話題， 各國(guó)也紛紛制定了不少的政策法規(guī)， 引導(dǎo)人們?cè)谌粘Ｉ钌a(chǎn)當(dāng)中能積極的節(jié)約能源保護(hù)環(huán)境。2010 年我國(guó)全社會(huì)耗電總量超過4萬億度， 其中照明用電占12%, 約5 000 億度，可見在照明領(lǐng)域的節(jié)能有著重要的效益。照明節(jié)能的重點(diǎn)在于提高光源的光效和降低燈具本身損耗， LED光源就是在這種背景下發(fā)展起來的。作為新一代綠色照明光源， LED光源有環(huán)保、節(jié)能、壽命長(zhǎng)、體積小等特點(diǎn)， 必將是21世紀(jì)代表性的新型光源。

　　正是認(rèn)識(shí)到LED 照明產(chǎn)業(yè)對(duì)未來的重要性， 目前， 美國(guó)， 日本， 韓國(guó)等國(guó)都制定了相應(yīng)的國(guó)家半導(dǎo)體照明發(fā)展計(jì)劃， 并投入了大量的資金和技術(shù)。我國(guó)也在2003年6月在科技部牽頭成立了跨部門、跨地區(qū)、跨行業(yè)的“ 國(guó)家半導(dǎo)體照明工程協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組”， 提出了我國(guó)半導(dǎo)體照明工程發(fā)展總體方針， 并在“ 十五”計(jì)劃中緊急啟動(dòng)了半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。從2006 年的“ 十一五”開始， 我國(guó)已經(jīng)把半導(dǎo)體照明工程作為一個(gè)重大工程來推行。正是在這種背景下， 2008年的北京奧運(yùn)會(huì)和2010年的上海世博會(huì)大量采用LED燈具， 經(jīng)媒體的報(bào)道讓人們對(duì)LED 燈有了全新的了解， 對(duì)中國(guó)LED照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起了很好的推動(dòng)作用。

　　1 LED原理及分類

　　LED是發(fā)光二極體的簡(jiǎn)稱。我們知道二極管是由P 區(qū)、N區(qū)、PE結(jié)組成， P區(qū)有大量的空穴（正電荷）， N 區(qū)有大量的自由電子（ 負(fù)電荷）， 當(dāng)向PE結(jié)外加正向?qū)妷簳r(shí)， 電子就會(huì)從N區(qū)向P區(qū)移動(dòng)， 在PE 結(jié)處和空穴復(fù)合， 將能量以光和熱的形式釋放。能量以光的形式輻射對(duì)我們是有用的， 而以熱的形式釋放則對(duì)LED本身是有害的， 所以提高LED 的發(fā)光效率， 降低其發(fā)熱量是未來LED研究的一個(gè)主要的方向。LED 按不同的方法可分為以下幾類： 1）按發(fā)光管發(fā)光顏色分。按發(fā)光管發(fā)光顏色分， 可分成紅色、橙色、綠色、藍(lán)光等。2）按封裝結(jié)構(gòu)分。按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分有全環(huán)氧包封、金屬底座環(huán)氧封裝、陶瓷底座環(huán)氧封裝及玻璃封裝等結(jié)構(gòu)。3） 按發(fā)光強(qiáng)度分。按發(fā)光強(qiáng)度分有普通亮度的LED（發(fā)光強(qiáng)度< 10 m cd） , 高亮度的LED（發(fā)光強(qiáng)度10 m cd~100 m cd）， 超高亮度的LED（ 發(fā)光強(qiáng)度> 100 m cd）。除上述分類方法外， 還有按功率大小、功能用途等分類的方法。

　　2 LED的優(yōu)點(diǎn)

　　節(jié)能： 同等光效的LED燈比白熾燈節(jié)能80%以上， 比節(jié)能燈節(jié)能50%。按我國(guó)每年照明用電量5 000億度算， 若全采用LED燈每年節(jié)電2 000 億度以上。壽命長(zhǎng)： LED 光源使用壽命可達(dá)5萬h~ 10萬h, 比傳統(tǒng)光源壽命長(zhǎng)10 倍以上， 長(zhǎng)壽命不但可節(jié)約大量資源， 而且可減少廢棄燈具對(duì)環(huán)境的影響。顯色性好： LED光源色彩鮮艷、純正。白光LED的顯色性也比高壓鈉燈好很多，高壓鈉燈的顯色指數(shù)只有20左右， 而白光LED可以達(dá)到65~ 80,比很多傳統(tǒng)燈具發(fā)出的光更加接近白光， 在這種光線照射下， 物體的顏色可以更加接近其本色。響應(yīng)速度快： 汽車信號(hào)燈是LED光源應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域， 汽車信號(hào)燈的快速反應(yīng)對(duì)于減少交通事故有重要意義。應(yīng)用靈活： 可在紅、綠、藍(lán)三基色基礎(chǔ)上變化出各種顏色， 可根據(jù)需要組合出各種形態(tài)和圖案。LED 能實(shí)現(xiàn)平滑的連續(xù)調(diào)光功能， 通過調(diào)節(jié)電壓的占空比和工作頻率， 能夠有效調(diào)節(jié)LED的發(fā)光強(qiáng)度。

　　環(huán)保： 無有害金屬， 無紫外線和紅外線輻射。

　　3 目前LED應(yīng)用存在的問題

　　1） 散熱問題。LED雖然節(jié)能， 但與一般白熾燈具一樣， 一部分能量轉(zhuǎn)化為光的過程中另外一部分能量轉(zhuǎn)化成熱量， 尤其是LED為點(diǎn)狀發(fā)光光源， 其所產(chǎn)生的熱量也集中在極小的區(qū)域， 若產(chǎn)生的熱量無法及時(shí)散發(fā)出去， PE 結(jié)的結(jié)溫將會(huì)升高， 加速芯片和封裝樹脂的老化， 還可能導(dǎo)致焊點(diǎn)融化， 使芯片失效， 進(jìn)而直接影響LED的使用壽命與發(fā)光表現(xiàn)， 尤其是大功率LED, 其發(fā)熱量更大，對(duì)散熱技術(shù)要求更高?？梢哉f散熱問題直接關(guān)系到LED 的發(fā)展前景。因此要提升LED產(chǎn)品的散熱能力， 關(guān)鍵還在于尋找一種可以加快將燈具表面熱量快速帶走的散熱方式。

　　2）光衰問題。雖然很多LED產(chǎn)品標(biāo)明發(fā)光壽命為10萬h以上， 但在目前的實(shí)際應(yīng)用中未見得有這么長(zhǎng)的壽命， 原因就是LED存在光衰問題， 一旦LED 發(fā)光亮度降到原來亮度的30%以下， 就可認(rèn)為其已不可用。引起LED光衰的原因有： a. 溫度過高引起。LED產(chǎn)品的工作溫度基本控制在65  以下， 當(dāng)LED工作溫度達(dá)到85  時(shí)， 光通量將下降一半， 發(fā)生紅移（ 波長(zhǎng)變長(zhǎng)） , 超過90  時(shí)有燒毀的危險(xiǎn)； b. LED芯片本身的光減和熒光粉引起的光衰； c. 封裝中絕緣膠、熒光膠水引起的光衰。LED 高溫會(huì)引起絕緣膠和熒光膠水的性能降低， 從而影響燈具輸出的光通量；d. LED支架對(duì)光衰的影響， LED 支架有銅支架和鐵支架， 銅和鐵的熱導(dǎo)率不一樣， 銅導(dǎo)熱性能好， 能更快的給燈具降溫， 較少對(duì)光衰的影響。

　　3）光色問題。LED發(fā)出的光與自然光相比仍有一定的差距，自然光具有非常強(qiáng)的黃色光譜成分， 給人一種暖暖的感覺。而LED發(fā)出的白光帶有較多的藍(lán)光成分， 在這種光的照明下人們的視覺感受不是很自然， 而且LED 所發(fā)出的光比較眩目， 容易引起眩光。

　　4）價(jià)格過高。當(dāng)前同等照度的LED燈具價(jià)格仍然是傳統(tǒng)燈具價(jià)格的4倍左右， 這對(duì)LED的推廣和普及仍然是一個(gè)較大的障礙。

　　4 LED的應(yīng)用

　　目前國(guó)內(nèi)LED的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)從初簡(jiǎn)單的電器指示燈，LED顯示屏， 發(fā)展到LED背光， 路燈照明， 建筑景觀照明， 室內(nèi)裝飾燈， 大屏幕顯示， 交通信號(hào)燈， 指示燈， 太陽能LED照明， 汽車照明， 特種照明及軍用等領(lǐng)域， 而隨著各種新興應(yīng)用領(lǐng)域的涌現(xiàn)，LED等必將逐步蠶食傳統(tǒng)燈具市場(chǎng)。以下就目前LED較為成熟的應(yīng)用領(lǐng)域做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。

　　1）路燈照明。城市路燈是日常生活中常見的照明燈具， 不但具有照明的功能還有城市夜景裝飾的功能。但路燈耗電量大， 而且由于路燈的低壓輸電線路長(zhǎng)， 線纜本身的耗電量也很大， 所以路燈節(jié)能是照明節(jié)能的一個(gè)重要領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)目前城市道路照明占全國(guó)照明用電量的30%, 達(dá)1 500億度， 可見道路照明節(jié)能空間巨大。

　　目前道路燈具中普遍采用的光源是高壓鈉燈和金屬鹵化物燈， 這兩種傳統(tǒng)燈具有兩個(gè)不足： a. 均勻度不好， 燈具直接照射的方向照度很高， 兩燈交叉出照度僅為燈下照度的20%~ 40%; b.

　　燈具效率比較低， 整體效率在70%左右。LED路燈和傳統(tǒng)路燈的光學(xué)設(shè)計(jì)不同： a. 發(fā)光面是由許多個(gè)LED 組成， 通過設(shè)計(jì)每個(gè)LED的投射方向， 使受照路面獲得均勻照度； b. LED的發(fā)光只存在于半個(gè)空間， 在不使用燈具的情況下也能將光線100% 投射到路面。

　　采用LED作為路燈有以下優(yōu)點(diǎn)： 比傳統(tǒng)路燈節(jié)能70%, 光效高， 燈具反射損失少； 壽命長(zhǎng)， 維護(hù)成本低； 安全可靠， 綠色環(huán)保；管理方便， 配合軟件可控制亮度， 能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制等等。

　　2） 景觀照明。由于LED光源具有節(jié)能環(huán)保、輕巧耐用、色彩豐富、簡(jiǎn)單易控、低壓安全等一系列優(yōu)點(diǎn)， 在景觀照明中具有廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)， 從建筑泛光照明和輪廓照明、廣場(chǎng)照明、園林綠化照明、廣告照明到道路橋梁照明等等。LED 光源小而薄， 且燈光可聚可散， 色彩豐富， 組合靈活， 在建筑泛光照明和輪廓照明領(lǐng)域被越來越多的燈光設(shè)計(jì)師青睞。在設(shè)計(jì)中可根據(jù)建筑的特點(diǎn)和形態(tài)， 創(chuàng)造出變化的圖案和色彩強(qiáng)化照明效果， 輪廓燈可在夜間呈現(xiàn)建筑的造型， 突出建筑物的主要特征。在廣場(chǎng)照明和園林照明中， LED燈可將燈光藝術(shù)的沖擊力和景觀造型的創(chuàng)新融入到具有地域特點(diǎn)的人文風(fēng)景中， 能真正體現(xiàn)出燈光與人互動(dòng)的意境。廣告照明的特點(diǎn)是明亮、色彩鮮艷多變， 造型新奇富有創(chuàng)意， LED燈所具有的特點(diǎn)和廣告照明特點(diǎn)非常契合， 其所營(yíng)造出來的效果為越來越多的廣告公司所青睞。

　　3） 汽車照明。LED的結(jié)構(gòu)堅(jiān)固耐用， 不易受振動(dòng)影響， 防爆，響應(yīng)速度快， 方向性強(qiáng)， 易于控制等特點(diǎn)， 非常適合在汽車這個(gè)比較特殊的環(huán)境中使用。近年來， 各國(guó)都投入大量的人力物力研究LED在汽車上的應(yīng)用， 目前各大汽車生產(chǎn)商都推出了采用LED照明的車型， 并以此為賣點(diǎn)向廣大消費(fèi)者推銷。LED 在汽車上應(yīng)用非常廣泛， 大量用于前照燈、尾燈、剎車燈、方向燈、指示燈以及車內(nèi)的頂燈、閱讀燈等。LED燈具作為汽車的第四代光源， 隨著相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定和LED照明產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展， 未來必將成為汽車照明主導(dǎo)產(chǎn)品。

　　4） LCD背光。LED作為L(zhǎng)CD（ 液晶顯示屏）的背光光源已得到廣泛認(rèn)可， 其應(yīng)用領(lǐng)域也非常廣泛， 包括電腦、電視、手機(jī)、音響、手表、通訊設(shè)備等等， 它已成為L(zhǎng)CD 背光市場(chǎng)的主導(dǎo)產(chǎn)品。

　　LED背光光源與傳統(tǒng)背光光源相比具有抗震性能好， 色域廣、表現(xiàn)力好、亮度調(diào)整范圍大， 可實(shí)施色彩管理、響應(yīng)快、無干擾等優(yōu)點(diǎn)。

　　5 結(jié)語

　　目前雖然在LED照明應(yīng)用中仍然面臨著一些急需解決的問題， 但克服解決這些問題并不是十分遙遠(yuǎn)的事， 隨著LED技術(shù)的進(jìn)一步成熟， LED 將會(huì)在路燈照明， 建筑景觀照明， 室內(nèi)裝飾照明， 太陽能LED 照明， 汽車照明等領(lǐng)域取得更多更好的發(fā)展。

　　21世紀(jì)的照明燈具將會(huì)是以LED燈具為主流， 充分體現(xiàn)照明領(lǐng)域的節(jié)能化、健康化、藝術(shù)化和人性化的照明發(fā)展趨勢(shì)。