绿色LED照明技术及其应用简述

绿色LED照明技术及其应用简述

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摘要:目前的应用主要集中在通用照明、背光、景观照明、显示屏等行业中,市场渗透率在我国过去五年内有了巨大的提高,据统计2010年市场渗透率仅为0.6%,而在2015年就已经达到了30%,可见人们对于LED照明技术的认可度较高。

关键词:绿色LED照明技术;应用

前言

上世纪中叶LED照明技术开始出现,在二十一世纪,得到了快速的发展和应用,并被称为“绿色照明”,是非常具有市场潜力的新型技术,如今传统的照明方式逐渐的被LED照明所取代,据统计,已有约三成的白炽灯被淘汰,取而代之的便是LED照明,对于我国来说,采用LED照明所技术可以大大节省用电1000亿度每年,节约出的电量等于三峡水力工程一年的电力生产量,可见LED照明技术的重要性。

1技术简介

自LED照明技术诞生以来,就得到了各国的重视,如美国就在本世纪初启动了“国家半导体照明计划”,而我国也于零八年将LED照明技术增列到财政补贴范围内,并将其作为高效照明产品予以推广。在“十三五”期间,政府的工作报告中处处体现着绿色、环保、可持续发展等战略方针,LED照明技术迎来了新的发展时期,在照明行业市场中逐步的向着主导地位发展,但就目前来说,LED照明产业尚未进入成熟期,这与LED照明技术本身有关,技术还需要进一步的演进,其造价遵循着摩尔定律,目前尚处于低性价比期,据分析每隔一年半到两年,LED照明的亮度更高,但造价却会下降,再经过两到三年的技术演进,相信会以更高的性价比在人们的生活、生产中得到普及。

LED照明属于半导体照明,也称之为发光二极管,它通过半导体发光器件在电能的支持下进行照明,其材料有多种,如GaN、AlGaInP、GaAs等,可与产生多种颜色,如绿、红、蓝、黄、白等,以白光LED等为例,在灯内的P-N接处的GaN材料能够将电能变为蓝色光,再透过荧光粉时可以变为黄色,这两种颜色进行混合后成为白色,最终照射出去为人们提供照明。LED照明灯具中,较为关键的部分有芯片、驱动控制、散热性同、荧光粉、配光系统等。在LED照明技术温室以来其关键技术被欧美国家所控制,其光效逐渐从最初的80Lm/W发展到现今的300Lm/W,功率也从最初的小功率发展到如今的大功率集成。

2技术特点

2.1发光效率高

发光效率时照明光源即为重要的性能指标,如白炽灯和卤钨灯等,它们的发光效率极低,仅为12-24Lm/W,荧光灯和HID灯相对于上述两种光源而言有了较大的提升,发光效率平均可达75Lm/W,但总的来说效率还是较低,也就是说电能转化为光的效率低,大部分的电能被白白浪费。目前LED照明技术最高可以达到300Lm/W,这种优势是极为明显的,而且在可见的未来,这一优势还将继续扩大。另外虽然其发光效率高,但产生光源本身并不会有强烈的刺激性,光线单色性好,对于使用者的视力有一定的保护作用。

2.2能源消耗低

LED照明技术中的驱动控制系统是使得LED灯具在直流电的驱动下产生光亮的关键组件,LED灯具工作时单管功率较低,而且不需要较高的驱动电压,但亮度却高,因此在相同的亮度下,LED灯具所消耗的功率与传统的灯具相比较低,能耗少,据分析,使用白炽灯的能耗是LED灯具的7.3倍,使用荧光灯的能耗是LED灯具的2倍,通过对比可以得出,LED照明技术在节能方面有着无可比拟的优势。

2.3环保性

LED照明技术采用的发光技术与传统灯具并不相同,传统灯具在长时间的运行时会有一定的光照强度衰弱,而且伴随着一定程度的热沉积,而LED灯具不会存在此类问题。同时LED灯具的光源中,不会存在红外、紫外辐射,因此具有更好的环保性。在荧光灯中,通常采用汞等有毒性的物质,这在一定程度上存在安全隐患,废旧灯具也会造成污染,而LED灯具所使用的原材料安全无毒,废旧灯具完全可以进行回收再利用,因此符合可持续发展的要求,环保性较好。

2.4使用寿命长

LED灯具在进行固态封装后,具有较强的抗震性能,对于外部产生的冲击力有一定的抵抗能力,这一点是传统灯具所不具备的。即使是在安全环境下的正常使用,LED灯具的使用寿命也更长,其理论值为十万小时,而白炽灯最多能达到两千小时。从这一点来说,虽然LED灯具价格贵,但是其超长的使用寿命以及低功耗在一定程度上冲减了成本。

3应用分析

3.1应用于通用照明

目前LED照明技术在通用照明中的应用最多,市场份额占中的LED照明份额的一半以上,如在家庭、工厂、医院等行业中,以其耗电量少、使用寿命长而受到了青睐。特别是在医院中,对于照明的要求较高,除了节能和光强的要求外,还应当不会对其他的医疗设备产生影响,从而使其出现运行异常的问题。如传统的白炽灯能够在照明时产生点谐波,短时间内看不出影响,但经过长时间的叠加势必会对医疗设备的正常使用产生影响。另外,目前的科技朝着智能化的方向发展,而LED照明技术容易实现智能化,如智能绿色LED照明技术的出现,可以智能的控制光源效果,形成理想的光照氛围,或者根据使用现场的光照需求来调节光源的亮度等,进一步的提高节能效果。

3.2应用于景观照明

在景观照明的中更多的作用是用于美化,使得光源与景观相互协调,给人以美的感受,使用LED照明技术可以根据需要对光源亮度、色温进行调节,适应了景观照明的需求。同时由于景观照明多应用于室外,而室外的自然环境不断的改变,如季节、天气、自然光、温度等,而且景观体验者的人流量等也再不同的时期有较大的差异,这些都需要景观照明随着进行调节,而目前LED照明技术在智能技术的支持下很容易的实现自动动态调节,能够适应各种不同的使用环境。如出现阴天等天气时,需要景观照明增加亮度时,LED灯具可以自动的感应调节,无需手动的操作,节约了人力;在天气较为寒冷的时候,可以自动的调节色温并增加红光,给人以温暖的感觉,而在炎热的季节自动增加蓝光,给人以凉爽的体验;再如预先的对景观照明编订好灯具的开关时间,或者应用光电传感器来感知自然光,并对灯具进行开关的控制,无需工作人员值守。在景观照明中,大量的LED灯具被使用,如LED显示屏、LED草坪灯、LED柔性灯带、LED埋地灯、LED护栏管、LED地砖灯等,除了满足一般照明外,还能够对建筑及植物进行装饰,通过对建筑物轮廓的勾勒来达到突出建筑物的效果,如此大量灯具如果视同传统灯具会给景观照明的维护保养带来难度,但LED灯具使用寿命长,维护工作量相对较少,并且可以通过只能诊断系统来对整个景观照明系统进行故障诊断和报警,这样一来就极大的提高了维护工作效率,并节约了人力。另外LED灯具可以通过计算机网络技术形成网络连接,共同的处在同一无线局域网下,这样就可以不用布置网络线路而达到统一管理的效果。

2.3应用于显示屏

在显示屏中应用LED照明技术效果较好,能够提高显示的亮度,并且是使用的低压直流电,使用时比较安全。LED显示屏还比普通显示屏具有更高的使用寿命,一般能达到八到十万小时,即使是昼夜不停的运行也还可以达到十年以上。对于大型的显示屏来说,越大功率就越大,能耗越高,而采用LED显示屏可以极大地降低功耗,更加节能。LED显示屏的色彩效果更好,它采用的LED发光元件能够未显示屏提供柔和的色彩,没有眩光,而且能够减少厚度,方便安装;发热量少,便于提高显示屏的使用寿命。但有一点需要注意,由于LED照明系统不易温度过高,否则会影响效果,因此应当做好散热。

结语:如今LED照明技术在现有的市场份额基础上,逐渐的进行市场细分,向着医疗照明、动物养殖、植物养殖、光通讯、车灯照明等行业发展,通用照明也逐渐的细分为商业照明、公共照明、家庭照明等。国家也不断的发布LED照明技术的应用技术要求,如城市道路照明和室内照明均有相关的标准。

参考文献:

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[3]杨丰,李高林,陆宇,沈立,艾占臣,程玉华,颜重光.智能绿色LED照明技术与应用[J].电源技术应用,2012(08).

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