基于LED技術在指示、顯示及信號領域的突出優(yōu)勢，以及在氣氛營造、裝飾性照明和重點照明等方面的獨特優(yōu)點，如今有越來越多的人關注著LED。因此，要想使LED廣泛地應用于照明工程中，我們就要充分了解LED的發(fā)光原理和特點，靈活、合理地利用LED 的優(yōu)點，使LED在不同的照明工程中發(fā)揮不同的優(yōu)勢，塑造合理光環(huán)境。

　　1 LED的發(fā)光原理

　　LED（LightEmittingDiode）即發(fā)光二極管，是一種由PN結芯片、光學、電極系統(tǒng)組成的電斂發(fā)光光源。發(fā)光二極管的主要部分是由P型半導體和N型半導體組成的晶片，在P型半導體和N型半導體之間有一個過渡層，被稱為PN結。當外加足夠高的正向直流電壓時，在PN結處，空穴和電子相遇、復合，產生發(fā)光。而目。當電流從LED陽極流向陰極時，半導體晶體就會發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，而不同的PN結的材料發(fā)出的光的顏色也不同。

　　目前人們通過對發(fā)光材料的研究，開發(fā)出了各種顏色且發(fā)光效率越來越高的LED原件。

　　2 LED 照明特點

　　2.1 低壓直流驅動

　　LED是一種低壓器件，驅動單顆LED只需要2.5～3 V電壓，驅動電流僅為幾十毫安，因此相對比較安全，不會造成觸電事故，且適用于汽車、火車等低電壓電源的場所，還可以與太陽能發(fā)電裝置配合使用。不過目前在需要高光通的場合，這種低電壓低輸出器件面臨著散熱、封裝和價格等多方面的挑戰(zhàn)。

　　2.2 外形尺寸靈活

　　與傳統(tǒng)的照明工具相比，LED重量輕、體積小、厚度薄、靈活多樣，使得其在顯示系統(tǒng)和背光源的應用中游刃有余，大大拓展了LED的應用空間。

　　2.3 結構牢固、使用壽命長

　　一般的氣體放電光源或熱輻射光源都易碎、易斷，且壽命短。

　　而LED結構牢固，在使用過程中一般不會爆裂或者破裂，具有安全保障，目 LED 的壽命一般在10 0oo～100 000 h，如此長的使用壽命，大大降低了維護費用。

　　2.4 色彩豐富多樣

　　使用不同的芯片材料就可以發(fā)出不同的顏色，即使使用相同的芯片材料，在不同的外延片部位生長出來的LED的光色也各不相同。另外，只要芯片合金組分有細微的變化，就會造成LED的發(fā)光顏色產生較大的改變。豐富多彩的顏色，能滿足人們各式各樣的需求。

　　3 照明工程中LED 的運用

　　3.1 建筑物裝飾照明

　　因為大多數建筑物根本沒有太突出的地方放置傳統(tǒng)的投光燈，而LED光源小而薄，又可根據建筑物的輪廓折成各種需要的形狀，能與建筑物表面更好地結合，安裝便捷，而且LED還可以用不同的顏色來表現不同建筑物的特色，同時使用壽命長也解決了建筑物上燈具難以維護的問題。

　　3.2 室外景觀照明

　　室外景觀照明主要包括園林燈、草坪燈、地理燈等。由于傳統(tǒng)燈具光源多是玻璃泡殼，不能夠與城市街道等各種景觀很好的有機結合。而在城市的樓梯、路徑、濱水地帶、甲板、園藝等休閑空間進行LED照明，能夠通過各種色調的協調，展現景觀照明的藝術感。對于低矮的灌木或者花卉，使用LED作為光源進行照明時，可以把固定端設計為插拔式，可以依據植物生長的高度進行調節(jié)。

　　3.3 標識與指示性照明

　　由于LED是低壓，沒有那么多易碎的玻璃，與霓虹燈相比不會因為制作中彎曲而增加費用，在標識設計中得以廣泛的推廣使用。LED可運用于樓梯踏步的局部照明、道路路面的分隔顯示、緊急出口的指示照明等需要進行空間引導和限定的場所。例如影劇院觀眾廳內的座椅側面的指示燈、地面引導燈。

　　3.4 室內空間展示照明

　　與傳統(tǒng)的光源相比，由于LED光源沒有熱量、紅外與紫外輻射，對商品或展品不會產生損害，因此燈具不需要安裝濾光裝置，費用低廉、照明系統(tǒng)簡單、易于安裝。彩色的LED廣泛運用于商業(yè)照明；結合室內的裝修，室內裝飾性的自光LED可為室內提供輔助性照明。

　　3.5 娛樂場所及舞臺照明

　　與PAR燈和金鹵燈相比，LED使用壽命長，數字化控制色彩，活潑的飽和色能夠創(chuàng)造動態(tài)和靜態(tài)的照明效果，克服了金鹵燈使用一段時間后顏色偏移的現象，減少了更換光源的頻率，降低了費用。而且LED沒有熱輻射，可以使空間變得更加的舒適。當前LED彩色裝飾墻面在娛樂城等場所中的應用己蔚然成風。

　　3.6 視頻屏幕

　　目前世界上為引人注目的戶外大型顯示裝置就是全彩色LED顯示屏。它采用先進的數字化視頻處理技術，根據不同的戶外環(huán)境，采用不同規(guī)格的發(fā)光像素，實現不同的色彩、亮度、分辨率，用以滿足各種用途。它還擁有無可比擬的超高亮度與超大面積，能夠動態(tài)顯示圖文動畫信息，利用多媒體技術，還可播放各類多媒體文件。目前許多公司的戶外廣告都用LED彩色顯示屏。

　　3.7 與工業(yè)設計相結合

　　近年來，LED還成為歐洲產品設計師的寵兒，他們把LED作為產品設計元素的一部分，將光、玻璃或者其他材料結合在一起，使它成為美輪美奐的藝術品。

　　4 LED照明需要解決的問題

　　4.1 LED發(fā)光效率的提高

　　與傳統(tǒng)的氣體放電燈的光效相比，LED的發(fā)光效率還比較低，從單位照明的能耗節(jié)能上來講，LED在照明工程中不具有優(yōu)勢。其實LED的發(fā)光效率的潛力還是非?？捎^的，其可通過提高光子取出效率來增加外量子效率，同時通過改進新材料和外延工藝來提高內量子效率，使得LED在照明領域具有更大的市場競爭力。

　　4.2 高功率高光通LED

　　由于單個LED的光輸出率比較低， 因此目前單個LED還不能扮演普通照明角色。雖然通過采用多個LED的陣列或其他結構來進行照明，可以獲得高光通的LED，但是隨著輸入功率的加大，LED的發(fā)熱也就增加，致使LED管芯結的溫度提高。當LED管芯結的溫度超過限定值，將導致不可恢復性的光強衰弱，造成LED可靠性下降，從而使得光輸出效率降低。因此，必須解決發(fā)熱問題，優(yōu)化封裝技術，才能確保大功率和真正的實現高光通。

　　4.3 LED特別是白光LED光色的穩(wěn)定性

　　人眼對于光的亮度及顏色的變化和差異有著很高的分辨能力，因此人們對LED的顏色一致性的要求在需要光色一致的照明場合就非常高。由于LED本身電特性的影響，微小到幾毫安的電流都會對LED的穩(wěn)定性產生影響。因此從LED制造工藝本身來說，嚴格控制外延生長開始的每一個工藝過程將影響生成芯片的色差范圍。除了通過改進生產工藝來獲得顏色一致性較好的LED產品，還應該通過提高分選技術來實現發(fā)光強度、主波長、色溫等幾個參數的分選和測試，以及應用定電壓、定電流相結合的技術來實現LED光色穩(wěn)定。

　　4.4 LED照明電源和控制電路技術

　　影響LED光源可靠性、光強的維持性的一個重要的因素就是電源，因此必須做重點考慮。目前在低驅動電流下還能維持LED的照明效率，但是對于高功率模塊，尤其是與混合控制系統(tǒng)相結合方面，穩(wěn)定性欠佳。因此，以后對于LED電源和驅動電路及控制電路的設計，要向標準模塊化、集中控制、系統(tǒng)可擴展性3個方面發(fā)展，以保證高的轉換效率。

　　5 結語

　　隨著發(fā)光效率和光通量的提高，在照明領域中LED已經廣泛應用于路燈、廣告牌、汽車照明等，占有了一席之地。在未來的發(fā)展中，我們要充分利用LED的優(yōu)點，結合人類視覺功能、生理和心理的需要，進一步開拓LED在普通照明工程中的合理應用。為締造健康、舒適的光環(huán)境，為綠色照明做出貢獻