【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 行業(yè)屬一般性競(jìng)爭(zhēng)行業(yè)，是我國輕工業(yè)對(duì)外開放較早的行業(yè)之一。 WTO 后，國際上一些知名品牌大企業(yè)相繼進(jìn)入國內(nèi)產(chǎn)銷領(lǐng)域，使得國內(nèi)競(jìng)爭(zhēng) 國際化。努力增加節(jié)能光源和不同檔次、花樣、不同用途的照明器具的開發(fā)，加快綠色、節(jié)能光源產(chǎn)品的開發(fā)推廣和應(yīng)用是我國目前照明器材行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重點(diǎn)。我國照明器材行業(yè)將面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，而由此帶來的巨大商業(yè)利益也成為一些企業(yè)矚目的焦點(diǎn)。 隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化，發(fā)達(dá)國家產(chǎn)業(yè)調(diào)整的步伐進(jìn)一步加快，一般照明電器產(chǎn)品生產(chǎn)大量向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，而中國又是一個(gè)比較適合的國家，一是中國具備生產(chǎn)這些產(chǎn)品的條件，二是勞動(dòng)力成本比較低，從而使中國逐步成為照明電器產(chǎn)品出口大國。 展望未來的國內(nèi)市場(chǎng)，需求仍會(huì)呈逐年增長趨勢(shì)，以下 強(qiáng)力因素都預(yù)示著我國照明市場(chǎng)仍有很大的潛力可挖。基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面：機(jī)場(chǎng)、鐵路、港口、城市軌道交通等訊速發(fā)展，每一項(xiàng)工程均需要照明。城市亮化工程方面：城市廣場(chǎng)、綠地、道路、建筑物泛光照明，已從大城市發(fā)展到中小城市。 根據(jù)國內(nèi)外市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)，我國照明電器行業(yè)的高速增長期還將繼續(xù)，對(duì)未來的預(yù)測(cè)如何更加科學(xué)化是我們面臨的問題。進(jìn)一步提高照明產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次進(jìn)一步提高照明產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，這既是當(dāng)前擺在我們面前的課題，同時(shí)也是全行業(yè)共同努力的長期目標(biāo)。就國內(nèi)市場(chǎng)需求而言，人們生活水平逐步提高，對(duì)生存環(huán)境質(zhì)量的要求也越 來越高，對(duì)照明電器產(chǎn)品提出更高的要求。新的建筑照明標(biāo)準(zhǔn)已完成制訂工作，即將批準(zhǔn)執(zhí)行，新標(biāo)準(zhǔn)基本與國際接軌，對(duì)不同場(chǎng)合的照明提高了要求，也需要我們 生產(chǎn)企業(yè)適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)的要求，為各類照明場(chǎng)所提供相應(yīng)的產(chǎn)品。從國際市場(chǎng)分析，雖然我們的出口逐年大幅度增長，但我國大部分產(chǎn)品在國際市場(chǎng)仍屬中低檔水平，去過法蘭克福的人都有體會(huì)，我們的產(chǎn)品與國際先進(jìn)水平相比還存在較大差距。另外，如果大量劣質(zhì)低價(jià)產(chǎn)品出口，還會(huì)遭遇反傾銷訴訟，從而影響全行業(yè)出口，因此我們?nèi)砸舐暭埠?，質(zhì)量是企業(yè)的生命。 我國目前已成為世界照明電器產(chǎn)品生產(chǎn)大國 ，我們的目標(biāo)是要成為照明電器產(chǎn)品生產(chǎn)強(qiáng)國，我們與發(fā)達(dá)國家在照明電器產(chǎn)品的質(zhì)量、檔次、生產(chǎn)工藝、設(shè)備、材料以及新產(chǎn)品開發(fā)能力等方面均存在明顯差距。看到我們?nèi)〉贸煽?jī)的同時(shí)，也能清醒地認(rèn)識(shí)我們存在的差距，才能不斷地進(jìn)步。讓我們?nèi)袠I(yè)共同努力，為照明電器行業(yè)的健康發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。 中國照明電器協(xié)會(huì)理事長陳燕生在 2020 年 6 月 19 日時(shí)預(yù)測(cè)說；“ LED 可望在 5 年左右廣泛應(yīng)用于普通照明 ” 。 二、 LED 燈的發(fā)展歷史 LED 是一種能夠?qū)㈦娔苤苯愚D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體發(fā)光器件，材料使用 IIIV 族化學(xué)元素 [如：磷化鎵 (GaP)、砷 化鎵 (GaAs)等 ]，發(fā)光原理是將電能直接轉(zhuǎn)換為光能，也就是對(duì)化合物半導(dǎo)體施電流，透過電子與電洞的結(jié)合，能量會(huì)以光的形式釋出，形成發(fā)光的效果，屬于冷性發(fā)光，理論壽命長達(dá)十萬小時(shí)以上。最早 LED 光源問世于 20 世紀(jì) 60 年代初。當(dāng)時(shí)所用的材料是砷磷化鎵（ GaAsP），發(fā)紅光（ λp=650nm），在驅(qū)動(dòng)電流為 20 毫安時(shí)，光通量只有千分之幾個(gè)流明，相應(yīng)的發(fā)光效率約 流明 /瓦。 70 年代中期，引入元素銦（ In）和氮（ N ），使 LED 產(chǎn)生綠光（ λp=555nm ），黃光（ λp=590nm ）和橙光（ λp=610nm ），光效 也提高到 1 流明 /瓦。到了 80 年代初，出現(xiàn)了砷鋁化鎵（ GaAlAs）的 LED 光源，使 17 得紅色 LED 的光效達(dá)到 10 流明 /瓦。 LED 具有體積小、壽命長、驅(qū)動(dòng)電壓低、耗電量低、反應(yīng)速率快、耐震性佳等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于信號(hào)指示、數(shù)碼顯示等領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，超高亮 LED 的研制得到了成功，尤其是白光 LED 的研制成功，近年來又生產(chǎn)出用超高亮白光 LED 發(fā)光二極管組裝的照明燈。與傳統(tǒng)的照明燈相比，在功耗、亮度與壽命方面以無與倫比的優(yōu)勢(shì)成為 21 世紀(jì)新光源，使得它越來越多地用在彩燈裝飾和照明領(lǐng)域。未來白光 LED 發(fā)光二極管的市 場(chǎng)規(guī)模與應(yīng)用將無限寬廣，并將進(jìn)入一般家庭，取代各種傳統(tǒng)的室內(nèi)外照明燈具。 LED 最大的特點(diǎn)在于無須暖燈時(shí)間、開關(guān)次數(shù)對(duì)壽命無影響、反應(yīng)速度快 (約在 109 秒 )、安全而且光源控制成本低，使頻繁開關(guān)成為可能，及運(yùn)用于聲光控?zé)羯系淖罴压庠础? LED 聲光控?zé)羰羌?LED 燈和聲光控電路為一體，安裝方便，使用壽命長，燈口采用國標(biāo) E27。 LED 采用高亮度白光 LED，單顆亮度 6LM 以上，色溫 65007500，總能耗為 相當(dāng)于 40W 白熾燈的亮度。聲光控電路是集聲學(xué)、光學(xué)和延時(shí)技術(shù)為一體組成的自動(dòng)照明開關(guān)，白天或光線較強(qiáng) 時(shí)，開關(guān)電路為自鎖狀態(tài)， LED 燈不亮，當(dāng)光線黑暗時(shí)或晚上來臨時(shí)，開關(guān)進(jìn)入預(yù)備工作狀態(tài)，此時(shí)，當(dāng)來人有腳步聲、說話聲、拍手聲等聲源時(shí)，開關(guān)自動(dòng)打開，燈亮，延時(shí)一段時(shí)間后自動(dòng)熄滅，從而實(shí)現(xiàn)了 “ 人來燈亮，人去燈熄 ” ，杜絕了長明燈，使得 LED 聲光控?zé)舻湍芎?、長壽命。 三、 LED 燈的優(yōu)點(diǎn) LED 經(jīng)過幾十年的技術(shù)改良，其發(fā)光效率有了較大的提升。白熾燈、鹵鎢燈光效為1224 lm/W，熒光燈 5070 lm/W，鈉燈 90140lm/W，大部分的耗電變成熱量損耗。 LED光效經(jīng)改良后將達(dá)到 100200 lm/W，而且其光的單色性好、光譜窄，無需過濾可直接發(fā)出有色可見光。目前，世界各國都加緊了提高 LED 光效方面的研究，在不遠(yuǎn)的將來其發(fā)光效率將有更大提高。 LED 的反應(yīng)速度快，可在高頻操作 ,同樣明效果的情況下，耗電量是白熾燈的八分之一，熒光燈管的二分之一。日本估計(jì)，如采用光效比熒光燈還要高兩倍的 LED 替代日本一般的白熾燈和熒光燈。每年可節(jié)約資源相當(dāng)于 60 億升原油。就橋梁護(hù)欄燈而言，同樣效果的一只日光燈 40W，而采用 LED 每只的功率只有 8W，而且可以七彩變化。 LED 采用電子 光場(chǎng)輻射發(fā)光，燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰減等缺點(diǎn)。而采用 LED燈體積小、重量輕，環(huán)氧樹脂封裝，可承受高強(qiáng)度機(jī)械沖擊和震動(dòng)，不易破碎。單個(gè) LED發(fā)光二極管，當(dāng)亮度減半時(shí)，理論壽命可達(dá)到 10 萬小時(shí)。 LED 燈具使用壽命可達(dá) 510 年，可以大大降低燈具的維護(hù)費(fèi)用，避免經(jīng)常換燈之苦。而且， LED 照明器材的整體封裝材料 18 (如燈帶塑料和燈殼 )在日曬雨淋下容易損壞，也直接影響 LED 照明器材的整體壽命。 LED 發(fā)熱量低，無熱輻射，冷光源，可以安全接觸；能精確控制光型及發(fā)光角度，光色柔和，無眩光；不含汞、 鈉元素等可能危害健康的物質(zhì)；內(nèi)置微處理器可以控制發(fā)光強(qiáng)度，調(diào)整發(fā)光方式，實(shí)現(xiàn)光與藝術(shù)的結(jié)合。 LED 尺寸小、重量輕、不易破碎、防震以及 24V的工作電壓等特點(diǎn)，所以在各種環(huán)境下都顯得十分安全可靠。 LED 為全固體發(fā)光體，抗震動(dòng)、耐沖擊、不易破碎、廢棄物可回收 ,沒污染。光源體積小，可以隨意組合，易開發(fā)成輕便薄短小型照明產(chǎn)品，也便于安裝和維護(hù)。當(dāng)然，節(jié)能也是我們考慮使用 LED 的主要原因，也許 LED 光源要比傳統(tǒng)光源昂貴，但是用一年時(shí)間的節(jié)能收回光源的投資，從而獲得 49 年中每年幾倍的節(jié)能凈收益期。如果應(yīng) 用在夜景照明，可以以簡(jiǎn)潔明快的夜景照明方式突出建筑物的形狀特點(diǎn)和使用功能，充分體現(xiàn)建筑師的設(shè)計(jì)風(fēng)格及意圖；通過相鄰面間的亮度變化和顏色差異，突出建筑物的輪廓，保證建筑物的完整性并具有良好的立體感；避免大量使用大功率投光燈，以減少眩光和由此產(chǎn)生的光污染，使燈光對(duì)環(huán)境的干擾降低到最小值。 LED 光源除了無汞、節(jié)能、節(jié)材、對(duì)環(huán)境無電磁干擾、無有害射線五項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)之外，在照明領(lǐng)域中，特別是在景觀照明中，還有很多優(yōu)勢(shì)。如： 低壓供電 —— 無高壓環(huán)節(jié)，為了絕緣的開銷要小得多，可靠性高。 附件簡(jiǎn)單 —— 無啟動(dòng)器、 鎮(zhèn)流器或超高壓變壓器。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 —— 具有固體光源的最大優(yōu)點(diǎn)，不充氣，無玻璃外殼，無氣體密封問題，耐沖擊。 可控性好 —— 響應(yīng)時(shí)間快（微秒數(shù)量級(jí)），可反復(fù)頻繁亮滅，基本無惰性，不會(huì)疲倦。 色彩純厚 —— 由半導(dǎo)體 PN結(jié)自身產(chǎn)生色彩，純正，濃厚。 色彩豐富 —— 三基色加數(shù)碼技術(shù)，可演變?nèi)我馍省? 輕質(zhì)結(jié)構(gòu) —— 節(jié)材，節(jié)約費(fèi)用；對(duì)燈具強(qiáng)度和剛度要求很低。 四、 LED 燈的發(fā)光原理、特性 燈的發(fā)光原理 發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。 LED 的心臟是一 19 個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在 一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由三部分組成，一部分是 P 型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是 N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子，中間通常是 1 至 5 個(gè)周期的量子阱。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子和空穴就會(huì)被推向量子阱，在量子阱內(nèi)電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是 LED 發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成 PN結(jié)的材料決定的 。 燈的 發(fā)光機(jī)理 PN 結(jié)的端電壓構(gòu)成一定勢(shì)壘，當(dāng)加正向偏置電壓時(shí)勢(shì)壘下降， P 區(qū)和 N 區(qū)的多數(shù) 載流子向?qū)Ψ綌U(kuò)散。由于電子遷移率比空穴遷移率大得多，所以會(huì)出現(xiàn)大量電子向 P 區(qū)擴(kuò)散，構(gòu)成對(duì) P 區(qū)少數(shù)載流子的注入。這些電子與價(jià)帶上的空穴復(fù)合，復(fù)合時(shí)得到的能量以光能的形式釋放出去。這就是 PN 結(jié)發(fā)光的原理。 燈的 發(fā)光效率 一般稱為組件的外部量子效率，其為組件的內(nèi)部量子效率與組件的取出效率的乘積。所謂組件的內(nèi)部量子效率，其實(shí)就是組件本身的電光轉(zhuǎn)換效率，主要與組件本身的特性（如組件材料的能帶、缺陷、雜質(zhì)）、組件的壘晶組成及結(jié)構(gòu)等相關(guān)。而組件的取出效率則指的是組件內(nèi)部產(chǎn)生的光子，在經(jīng)過組件本身的吸收、折射、 反射后，實(shí)際在組件外部可測(cè)量到的光子數(shù)目。因此，關(guān)于取出效率的因素包括了組件材料本身的吸收、組件的幾何結(jié)構(gòu)、組件及封裝材料的折射率差及組件結(jié)構(gòu)的散射特性等。而組件的內(nèi)部量子效率與組件的取出效率的乘積，就是整個(gè)組件的發(fā)光效果，也就是組件的外部量子效率。早期組件發(fā)展集中在提高其內(nèi)部量子效率，主要方法是通過提高壘晶的質(zhì)量及改變壘晶的結(jié)構(gòu)，使電能不易轉(zhuǎn)換成熱能，進(jìn)而間接提高 LED 的發(fā)光效率，從而可獲得 70%左右的理論內(nèi)部量子效率，但是這樣的內(nèi)部量子效率幾乎已經(jīng)接近理論上的極限。在這樣的狀況下，光靠提高組件的內(nèi)部量子 效率是不可能提高組件的總光量的，因此提高組件的取出效率便成為重要的研究課題。目前的方法主要是：晶粒外型的改變 —— TIP 結(jié)構(gòu)，表面粗化技術(shù)。 燈的 光學(xué)特性 LED 提供的是半寬度很大的單色光，由于半導(dǎo)體的能隙隨溫度的上升而減小，因此它所發(fā)射的峰值波長隨溫度的上升而增長，即光譜紅移，溫度系數(shù)為 +2~3A/ 。 LED 發(fā)光亮度 L 與正向電流 近似成比例 , K 為比例系數(shù)。電流增大，發(fā)光亮度也近似增大。另外發(fā)光亮度也與環(huán)境溫度有關(guān)，環(huán)境溫度高時(shí)，復(fù)合效率下降，發(fā)光強(qiáng)度減小。 燈 電氣特性 電流控制型器件 ，負(fù)載特性類似 PN結(jié)的 UI 曲線，正向?qū)妷旱臉O小變化會(huì)引起正向電流的很大變化（指數(shù)級(jí)別），反向漏電流很小，有反向擊穿電壓。在實(shí)際使用中，應(yīng)選擇 。 LED 正向電壓隨溫度升高而變小，具有負(fù)溫度系數(shù)。 LED 消耗功率 ，一部分轉(zhuǎn)化為光能，這是我們需要的。剩下的就轉(zhuǎn)化為熱能，使結(jié)溫升高。散發(fā)的熱量（功率）可表 20 示為 。 熱學(xué)特性 小電流下， LED 溫升不明顯。若環(huán)境溫度較高， LED 的主波長就會(huì)紅移，亮度會(huì)下降，發(fā)光均勻性、一致性變差。尤其點(diǎn)陣、大顯示屏的溫升對(duì) LED 的可靠性、穩(wěn)定性影響更為顯著。所以散熱設(shè)計(jì) 很關(guān)鍵。 LED 封裝 主要考慮散熱和出光。散熱方面，用銅基熱襯，再連接到鋁基散熱器上，晶粒與熱襯之間以錫片焊作為連接，這種散熱方式效果較好，性價(jià)比較高。出光方面，采用芯片倒裝技術(shù)，并在底面和側(cè)面增加反射面反射出浪費(fèi)的光能，這樣可以獲得更多的有消出光。 燈的 壽命 LED 的長時(shí)間工作會(huì)光衰引起老化，尤其對(duì)大功率 LED 來說，光衰問題更加嚴(yán)重。在衡量 LED 的壽命時(shí)，僅僅以燈的損壞來作為 LED 壽命的終點(diǎn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，應(yīng)該以 LED的光衰減百分比來規(guī)定 LED 的壽命，比如 35%，這樣更有意義。 五 、 LED 的主要參數(shù) LED 是利用化合物材料制成 pn結(jié)的光電器件。它具備 pn結(jié)結(jié)型器件的電學(xué)特性： IV特性、 CV 特性和光學(xué)特性：光譜響應(yīng)特性、發(fā)光光強(qiáng)指向特性、時(shí)間特性以及熱學(xué)特性。 普通單色發(fā)光二極管的發(fā)光顏色與發(fā)光的波長有關(guān)，而發(fā)光的波長又取決于制造發(fā)光二極管所用的半導(dǎo)體材料。紅色發(fā)光二極管