LED灯具发展史

点击次数:   更新时间:15/06/13 08:27:06     来源:www.cnseci.com关闭分    享:
 

LED灯具发展史

       LED灯具,就是发光二极管,发明于20世纪60年代,在随后的数十年中,其基本用途是作为收录机等电子设备的指示灯。为了充分发挥发光二极管的照明潜力,近来,科学家开发出用于照明的新型发光二极管灯具。这种灯具具有效率高、寿命长的特点,可连续使用10万小时,比普通白炽灯具长100倍。
  据估计,在全球范围内,发光二极管灯具有90亿英镑的市场前景。在巨大商机的吸引下,一些灯具生产商如菲利普公司等,已开始投资数百万镑,研究开发家庭用发光二极管灯具。科学家预测,在未来5年,这种灯具很可能成为下一代照明的主流产品。
  众所周知,自美国发明家托马斯?爱迪生发明白炽灯至今的100多年来,人们基本仍沿用爱迪生发明的技术生产白炽灯具。灯具的中间是一段金属钨丝,当电流通过时,钨丝受热激活灯具中的气体发出光芒。但是,发光二极管灯具无论在结构上还是在发光原理上,都与传统的白炽灯有着本质的不同。发光二极管是由数层很薄的掺杂半导体材料制成,一层带过量的电子,另一层因缺乏电子而形成带正电的空穴”,当有电流通过时,电子和空穴相互结合并释放出能量,从而辐射出光芒。
  长期以来,人们之所以没有将发光二极管用于照明,主要是因为发光二极管通常只能发出红色光或黄色光,要想获得白色光,还必须制造出能发出蓝光的发光二极管。这样,红、黄、蓝三种光混合后,就产生出白光。现在,这个困扰人们的难题终于得到解决。科学家发现了一种新型半导体材料--―氮化镓,它在经过适当处理后就能发出蓝光。发蓝光的问题解决后,发白光的问题就有了希望。英国剑桥大学材料系的柯林?翰弗莱斯称,他们在实验中已研制出可发白光的发光二极管灯具,这种灯具发出的光线与阳光十分接近,具有良好的应用前景。他说,发光二极管灯具以半导体为材料,因此,这种发光装置可以做的很小,只有几毫米,将其安装在墙壁或天花板上,如果不开灯,几乎察觉不到它们的存在,这样就免去了普通白炽灯需配上灯罩以防光线刺眼睛的麻烦。另外,这种灯具的寿命很长,安上后几乎不用更换,今后人们也许会忘记换灯具是怎么一回事。目前,他正在呼吁英国政府增加投入,以保证英国能在这一技术领域走在前列。
  除经久耐用外,这种灯具在节能方面也有很大潜力。据计算,如果美国的灯具中有一半使用发光二极管灯具,则可关闭24座发电站,节省数十亿美元,二氧化碳的排放量也将明显下降。正因如此,美国已计划到2006年,所有的交通灯都使用发光二极管灯具,这样每个交叉路口每年即可节省750美元。尽管这种灯具好处多多,但要真正走入普通家庭还面临两大障碍。一是价格太高,现在每个灯具的价格为30英镑,而普通白炽灯具只有35便士,差距太大。二是目前还难以生产出适合家庭使用的发白光的灯具。但开发商相信,这种灯具的价格在今后5年内可以降到每个5英镑。届时,发光二极管灯具将会从传统的电子设备指示灯中脱颖而出,成为照明领域的一颗新星。
  5.LED灯具发展瓶颈及对策
  LED灯具产品还处于初级阶段,技术上不成熟,还存在不少问题,如:
  1)散热问题:如何把结温有效降低到允许水平,仍在探索和实践中,温度控制不好,将影响光效,加光光通衰减,甚至色温、显色性的稳定。
  2)目前多数LED的色温偏高,过多的蓝色光谱,对于多数室内场所,会使人感觉不舒服,产生刺激感,与环境不够协调,光线不够柔和,不利于眼睛保护。
  3LED用作室内功能性照明,如何设计灯具的配光和控光系统,也是一个新课题,定向发光的LED不同于现有光源,灯具的反射、漫射、配光,都有自己的特点。
  4LED照明的驱动电路:也需要进一步优化和标准化,还需要时日,其性能包括使用寿命、功耗、谐波、功率因数等,都需要探索。
  5)价格过高,是推广应用的又一障碍,单靠政府补贴,并非发展之良策,用LED代替白炽灯等低效光源,有显着节能效果,可享受补贴;而相对三基色直管荧光灯这类更高效光源,并没有节能效果(至少今日是如此),过高的初建费用,绝没有经济上的合理性。
  6LED照明的另一个问题,是缺乏平稳有序的发展态势。短短几年,几千家企业挤入LED照明,有一哄而起的架势,使人想起大跃进的年代。有一些企业在模仿中制作,低水平重复,靠夸大入市,有的企业和一些媒体融合,过分炒作,夸大节能效果,甚至个别政府官员也取到推波助澜作用,误导了使用单位。必须建立一套完整的技术标准和客观的评价机制,实事求是的舆论导向,引导其健康发展。
  现有LED灯具存在的具体问题主要有,死灯或者光衰比较严重;实际发光效率不高,不足以替代传统白炽灯等,掉盖子(灯体外围的二次透镜);掉底座(比如E27base部分掉了);价格过高,不够实惠。
  不管LED现在存在什么发展瓶颈,但其未来前景是美好的。
  LED仍在不断发展之中,室内照明空间广阔,未来应用前景是光明的。但是要有更大前进和相应的研究、探索工作,为应用创造条件。
  1) 进一步提高光效和显色性,研究多种更适应的色温。
  2) 把半导体学科和照明学科更有机结合,深入研究适合LED特点的灯具形式和灯具配光系统。
  3) 进一步降低成本。
  期望在5~10年左右时间,LED在室内功能照明领域能更大范围推广应用。
总之,从目前国内外的技术发展来看,LED灯具进入室内照明是一个必然的过程,这个市场将会非常巨大。未来三五年将是一个重要的发展时期,半导体照明在普通照明领域的应用会像雨后春笋般涌现。随着上游芯片研发新技术的成熟和供应商MOCVD外延炉容量的不断扩大,将会大大降低LED单位生产成本,从而扫除LED灯具进入普通照明的最大成本障碍。

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