【解析】LED灯具如何用于小功率照明市场

　　1.白炽灯的发光原理：众所周知,白炽灯是爱迪生的重要发明,这个重要的发明使人类从此告别了黑暗,迎来了光明.但是白炽灯太耗电了,它大概只有不到十分之一的能量才变成了光能,其它都是热能白白的被浪费掉了.所以人们都在想办法要用新的光源来替代白炽灯.节能灯就应运而生了.由于它相比而言便宜又好制作,所以就得到了大量的应用,有逐步取代白炽灯的趋势.

　　2.节能灯的发光原理：节能灯的两极是普通的钨丝.钨丝通电发热后,就能发射出电子.在灯管两侧加上比较高的电压,形成电场,这些电子就会在灯管里被加速,形成有一定速度和能量的电子流. 灯管是被抽成真空的，里面充有汞，就是我们称为的水银。在灯管通电发热的情况下,这些水银从液态蒸发就变成了气态.形成游离状态的汞原子。电子流中的电子以一定速度打在汞原子上,使汞原子受到激发,变成激发状态的电离子.称为发生了阶跃，激发状态的汞过了很短的时间就自发地回落到原来的状态,同时释放出紫外线光，紫外线光不能用来照明.于是我们在灯管的内壁涂了一些荧光物质,在紫外线光的轰击下,荧光物质受到激发以后,就能发出比较自然的光线, 可用于我们照明。市面上较常见的节能灯管有一般的普通灯管及渐为主流的三基色灯管，和白炽灯泡相比都有省电的优点。所不同的是普通灯管的显色性偏低，而三基色的灯管则呈现出自然的阳光色，并且在显色性及光效率上都更胜过一般的普通灯管。从上面我们就可以知道，汞在节能灯管中是起中介作用的，没有汞节能灯就不会发光。每支灯管里的汞是很少的。

　　据查：一支管径为36毫米的粗管径荧光灯含汞量在25～45毫克，一支管径为26毫米的细管径荧光灯含汞量为20毫克，一支管径为10毫米的紧凑型荧光灯含汞量为10毫克。汞在常温下呈液态，是一种易流动的银白色液态金属。汞在荧光灯管里作为气体放电介质而存在，不但提高了灯的光效，而且丰富了光源的种类。所以目前的节能灯光源都含有汞。由于汞的沸点很低，在常温下即可蒸发，废弃的荧光灯管破碎后，立即向周围散发汞蒸气，瞬时可使周围空气中的汞浓度达到每立方米10～20毫克，国家规定的汞在空气中的最高允许浓度为每立方米0.01毫克。它还可以随着空气而流动.一旦进入人体的汞超过某一阈值，就会破坏人的中枢神经系统，造成对身体的极大危害。汞进入人体后很难被排除。

　　其实含汞照明灯在使用过程中一般没有什么污染，污染主要是报废后电光源被随意丢弃，破裂造成汞扩散到空气中，危害人体健康，污染环境。由于回收困难和回收价值太低，加之它还有许多的其它弊病，所以唯一的办法就是淘汰它。

　　节能灯有些什么缺点

　　A、生产过程中和使用废弃后有汞污染,目前西方国家对汞污染是相当的重视.国人也越来越认识到了汞污染的危害性.

　　B、由于是玻璃制品,易破碎,不好运输,不好安装.

　　C、其耗电量还是嫌大了些.

　　D、容易损坏,寿命短,节能不省钱这句话就是它的最好写照.

　　3、LED灯

　　LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。

　　假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。

　　理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关，即λ≈1240/Eg（mm）式中Eg的单位为电子伏特（eV）。若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。

　　LED照明的特性：

　　A.极限参数的意义

　　（1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED发热、损坏。

　　（2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。

　　（3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。

　　（4）工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。

　　B.发展现状：

　　当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要的问题，在照明领域，LED发光产品的应用正吸引着世人的目光，LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。

　　中国LED产业起步于20世纪70年代。经过30多年的发展，中国LED产业已初步形成了包括LED外延片的生产、LED芯片的制备、LED芯片的封装以及LED产品应用在内的较为完整的产业链。在“国家半导体照明工程”的推动下，形成了上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州和石家庄七个国家半导体照明工程产业化基地。长三角、珠三角、闽三角以及北方地区则成为中国LED产业发展的聚集地。

　　目前，中国半导体照明产业发展向好，外延芯片企业的发展尤其迅速、封装企业规模继续保持较快增长、照明应用取得较大进展。2007年中国LED应用产品产值已超过300亿元，已成为LED全彩显示屏、太阳能LED、景观照明等应用产品世界最大的生产和出口国，新兴的半导体照明产业正在形成。国内在照明领域已经形成一定特色，其中户外照明发展最快，已有上百家LED路灯企业并建设了几十条示范道路，但国内在大尺寸LCD背光和汽车前照灯方面仍显落后。

　　2008年北京奥运会对LED照明的集中展示让人们对LED有了全新的认识，有力推动了中国半导体照明产业的发展。当前中国半导体产业产业大而不强，核心竞争力仍有待于进一步提升。对国内企业而言，壮大规模、提高产品质量与技术水平是首要任务，提高未来取得大厂专利授权时的要价能力，或逐步通过研发突破核心专利。

　　C.发展趋势：

　　LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。近年来，世界上一些经济发达国家围绕LED的研制展开了激烈的技术竞赛。美国从2000年起投资5亿美元实施“国家半导体照明计划”，欧盟也在2000年7月宣布启动类似的“彩虹计划”。我国科技部在“863”计划的支持下，2003年6月份首次提出发展半导体照明计划。

　　D.优点：

　　高节能：节能能源无污染即为环保。直流驱动，超低功耗（单管0.03-0.06瓦）电光功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能80%以上。

　　寿命长：LED光源有人称它为长寿灯，意为永不熄灭的灯。固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。

　　多变幻：LED光源可利用红、绿、篮三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合，即可产生256×256×256＝16777216种颜色，形成不同光色的组合变化多端，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。

　　利环保：环保效益更佳，光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，而且废弃物可回收，没有污染不含汞元素，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。

　　高新尖：与传统光源单调的发光效果相比，LED光源是低压微电子产品，成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等，所以亦是数字信息化产品，是半导体光电器件“高新尖”技术，具有在线编程，无限升级，灵活多变的特点。

　　E.术语：

　　波长：光的色彩强弱变化，是可以通过数据来描述，这种数据叫波长。我们能见到的光的波长，范围在380至780nm之间。单位：纳米（nm）

　　亮度：亮度是指物体明暗的程度，定义是单位面积的发光强度。单位：尼特（nit）

　　光强：指光源的明亮程度。也即表示光源在一定方向和范围内发出的可见光辐射强弱的物理量。

　　单位：烛光（cd）

　　光通量：光源每秒钟所发出的可见光量之总和。单位：流明（Lm）

　　光效：光源发出的光通量除以光源的功率。它是衡量光源节能的重要指标。单位：每瓦流明（Lm/w）。

　　显色性：光源对物体呈现的程度，也就是颜色的逼真程度。通常叫做"显色指数"单位：Ra。

　　色温：光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温。

　　单位：开尔文（k）。

　　眩光：视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比，所造成的视觉不舒适称为眩光，眩光是影响照明质量的重要因素。

　　同步性：两个或两个以上LED照明灯在不规定时间内能正常按程序设定的方式运行，一般指内控方式的LED照明灯，同步性是LED灯 实现协调变化的基本要求。

　　防护等级：IP防护等级是将灯具依其防尘、防湿气之特性加以分级，由两个数字所组成，第一个数字代表灯具 防尘、防止外物侵人的等级（分0-6级），第二个数字代表灯具防湿气、防水侵人的密封程度（分0-8级），数字越大表示其防护等级越高。

　　一. 消费群体特征 现在LED照明灯饰产品，已经有稳定的三大消费群体：第一大消费群体是工程公司，提供个性化工程灯饰设计及生产加工；第二大消费群体是工业企业，为工业需求特制LED，应用于产品研制；其三是国内照明品牌企业，进行贴牌加工。当然也包括为国际灯饰照明品牌企业贴牌加工。据相关机构分析，2010年，中国LED产业产值将超过1500亿元;较2008年总产值翻倍，2008年总产值约700亿元。

　　二.市场占有率 我国是全球第一大照明光源和灯具生产国，但主要生产中低端产品，约占全球18%的市场份额。在产业链上，LED外延片跟LED晶片 约占行业70%的利润，LED应用约占10%-20%;LED封装则低于10%。

　　三.市场竞争环境 在照明市场，LED照明 渗透率急速扩大，市场价格战正酝酿于2010年开打。然值得关注的是，由于LED照明颠覆传统灯具与光源分开的销售模式，加上定制程度高，在LED照明厂商成本压力吃紧之下，口袋若不够深，将无法兼顾产品品质与价格竞争力，且恐落入被并购或市场淘汰的命运。