LED技术的成熟对建筑电气设计的影响与启示

　　1.什么是LED技术,LED技术的发光原理

　　LED是英文单词的缩写，LED = Light Emitting Diode，是将电能转变成光能的发光二极管，具备二极体的特性。LED的心脏是一个半导体的晶片，该晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，另一部分是N型半导体，这两部分半导体通过电气联结后就形成一个“P-N结”。当电流通过晶片的时候，电子就会到达“P-N结”，电子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光，这就是LED技术的发光原理。LED发出的不同颜色的光是由“P-N结”材料发出不同光的波长所决定的。而LED照明产品就是利用LED技术的发光原理作为照明光源制造出来的新型灯具。

　　物理知识告诉我们，人类可见光的光谱波长范围为380nm至760nm，人眼可感受到的七色光(红、橙、黄、绿、青、蓝、紫)就在这个波长范围内，但这七种颜色的光都各自是一种单色光。而太阳光就是由这七种单色光合成的白色光，彩色电视机中的白色光也是由三基色红、绿、蓝所合成的。所以人类可见光的光谱中是没有白色光的，因为白光不是单色光，而是由多种单色光合成的复合光，正因如此，要使LED发出白光，它的光谱特性应包括整个可见的光谱范围。但要制造这种性能的LED，在目前的工艺条件下是不可能的。现今，人们根据对可见光的研究，人眼睛所能见的白光，至少需要两种光的混合，即二波长发光(蓝色光+黄色光)或三波长发光(蓝色光+绿色光+红色光)的模式。所以现今的LED照明灯具都是采用上述两种模式发光的。

　　2.传统建筑照明系统的现状

　　在电灯问世以前，人们普遍使用的照明工具是煤油灯或煤气灯。19世纪初，英国一位化学家制造世界上第一盏弧光灯。1879年，爱迪生发明了白热电灯，20世纪人类又在白热电灯的基础上发明了钨灯、金卤灯、白炽灯、T12、T10、T8、T5管荧光灯、节能灯，使得人类不再害怕黑夜，也使得人类的视野更加光亮。

　　随着人类对能源节能的要求越来越高，很多传统的建筑照明已经不再提倡使用，而当今绝大多数的建筑照明灯具采用的都是荧光灯以及节能灯。

　　3.展望LED技术在未来建筑照明系统的应用

　　LED照明光源早期的产品发光效率很低，只在家电设备、通讯仪器、微机仪表等方面应用。而目前众多的照明厂商的发展目标是将LED照明光源逐步替代白炽灯和荧光灯。

　　随着科技的进步，家用室内照明的LED产品也越来越多，LED筒灯，LED天花灯，LED日光灯，LED光纤灯都已悄悄地进入家庭。

　　目前，LED大功率面光源在建筑照明系统中的应用主要集中在商业照明领域，以装饰性照明为主：中高档专卖店、商场等建筑内外商业气氛照明。

　　根据当今的技术及LED的照明灯具产品，已经有很多场所可以用LED灯具替代传统的照明灯具了：建筑物内的疏散指示标志灯、疏散照明灯以及其他标志灯;住宅内的公共走道、楼梯间、走道装设节能自熄开关的灯具;商场内的局部照明的射灯;博展馆类建筑的射灯;以及公建建筑物内的筒灯、射灯;宾馆内使用的白炽灯和卤素灯，客房需调光的床头灯、床头顶上阅读灯、夜灯、衣柜灯、吧台灯、开门灯、进门过道灯，以及卫生间洗浴灯等。

　　4.LED技术与传统建筑照明现状的比较

　　与传统建筑照明灯具相比，LED照明灯具具有很多技术优势：

　　1)光效高：常用普通白炽灯40w的发光效率为11 lm/w;250w金属卤化灯的发光效率为80 lm/w; T8/32w三基色直管荧光灯的发光效率为101 lm/w;而LED的发光效率相关资料查明已经可以达到150 lm/w以上，目前市面上已经出现了发光效率达到80 lm/w以上的成套LED灯具。

　　2)体积小：随着科技的发展，LED的晶片已经做到了很小，这个很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常小，非常轻，一颗LED灯只有一颗米粒一般大小。

　　3)颜色丰富多样：LED光源是利用红、绿、蓝三基色原理，再利用计算机编程使其产生上千万种不同种的颜色，形成多种颜色的任意组合变幻，实现颜色丰富多样的视觉效果。

　　4)寿命长坚固耐用：由于LED光源是固体冷光源，并用环氧树脂封装，灯体不容易松动，没有灯丝发光易烧、热沉积等缺点，比普通灯泡和荧光灯管都坚固，使得LED不易损坏，因此LED光源又称为长寿灯。在恰当的电流和电压下，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。如果办公室使用LED照明灯具，每天工作八小时，可以使有35年免维护的理论保障。

　　5)节能环保：LED耗电相当低，直流驱动，超低功耗(单管0.03~0.06w)，电光功率转换接近30%。LED的工作电压是2~3.6V，工作电流是0.02~0.03A;所以它消耗的电能不超过0.1w，相同照明效果比传统光源节能近80%。而且LED是由环保材料制成，并可循环利用。LED灯具发出的光不含紫外线及红外线，既不产生热量，也不产生辐射，眩光小，属于绿色照明光源。

　　6)技术先进，可编程控制：与传统光源单调的发光效果相比，LED光源融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术等，通过计算机编程和网络的应用使其LED具有可编程、可升级、多变灵活等特点。

　　LED照明灯具的发展趋势很好，但要对存在的问题进行改进。

　　当今LED照明灯具的主要缺点是成本高、散热不好、导致使用寿命大打折扣。

　　由于LED技术还属于高科技产品，LED的核心-芯片生产技术还只掌握在少数生产商中，使得LED照明灯具成本售价不菲，性价比很低，与传统照明灯具在市场竞争中，不具有价格优势。

　　由于LED单个发光面比较窄，通常大规模集成在线路板上，形成一个比较大的发光源，由此会造成大量热量积累，有时会击穿电路板。由于不能把大量热量散热，导致了LED照明灯具的寿命不能达到理论值，这也是当今众多LED生产厂商很棘手的研究课题。所以,LED照明灯具的散热一定要好，才能发挥它的作用。

　　5.展望未来LED技术的发展及应用，以及在节能减排方面将发挥很大的作用

　　在过去的几年中，LED照明技术在功率、亮度、颜色等方面都发生了很可喜的改善和进步。LED照明灯具已经在建筑照明领域中发挥了传统光源无可比拟的作用。

　　LED光源作为21世纪的绿色照明产品，我相信未来会逐步替代传统的照明光源。LED光源即将把我们带入第三次照明领域的革命，将会成为最新的节能和环保措施进入到我们的生活，使得我们的生活质量得到提高和改善。

　　参考文献：

　　[1]. 张彩凤. 浅谈LED在日常生活中的应用.《机电信息》,2010-12-25

　　[2]. 李铁臣. 发光二极管户外照明的特点、应用及发展前景. 《魅力中国》,2009-05-05

　　[3]. 任福学.LED光源在城市景观照明中的应用. 《中国新技术新产品》,2009-01-30

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： LED技术的成熟对建筑电气设计的影响与启示

文章地址： http://www.qikanvip.com/jidianyitihua/1539.html