发光二极管的节能与照明

我们知道发光二极管（以下称LED）是一种固体发光器件，它是继白炽灯，气体放电灯后，新发展的第三代光源。它具有很多优点：节能，环保，长寿命，瞬态响应快，不怕震动，不受使用中开关次数的影响等优点，所以有着广泛的用途和很光明的商业前景。
现在生产的普通LED，它的发光效率比普通白炽灯泡高，其光效一般在20―60流明每瓦，它接近和达到荧光灯的发光效率，随着工艺技术的改进提高，LED的光效还可提高，有报导日本公司的LED达到100流明每瓦可以批量生产。普通灯泡的光效只有10流明每瓦，即便是卤钨灯其光效也在20流明每瓦左右。所以用LED灯取代传统的钨丝灯泡是一种趋势，前几年欧州已宣布取消使用白炽灯泡。在中国虽然目前还没有取消使用白炽灯泡的时间表。
但中国政府对发展LED产业很重视，初布确定了五大光电产业基地（它们是大连，上海，南昌，夏门，深圳）。LED灯比钨丝灯泡节能，是众所周知。它的发光效率比白炽灯高，LED节能的另一个方面是它的长寿命带来的节能效果，从目前市场上LED灯的寿命，大多数厂家都标明其寿命为五万小时。而荧光灯节能灯的寿命为八千小时，也就是说要六支荧光灯管的寿命才和一个LED灯的寿命大致相等。一支荧光灯管制造循环了六次，每次从熔炼玻璃，制造荧光粉，冶炼钨丝等，这些过程都需要消耗大量的能源（包括电力，煤碳等）。并且这些寿命终了的六支灯管变成废物不能回收，碎片玻璃，荧光粉和少量汞将污染环境。给人类带来不良影响。所以说LED灯的节能，省电是双重的，值得推广使用。LED的另一个优点是其寿命不受开关次数的影响，这和气体放电灯有着明显区别，荧光灯，节能灯之类产品在使用过程中，灯的开关次数跟灯的寿命有明显的影响。气体放电灯开关次数越多寿命越短。
因为每开一次灯都要对灯管灯丝上的发射物质产生冲击，造成涂复在钨丝上的发射物质损耗，最后灯丝两端附近灯管的荧光粉变黑，这就预示荧光灯的寿命终结了。
LED灯的应用
从目前来看，LED灯主要用于城市亮化工程，交通信号灯，移动电话的键盘显示屏的背光照明，大型户外广告屏，电视屏，护拦管等。专用于照明方面的有城市路灯，以及各种10瓦以下的小功率照明灯具，用以代替荧光灯管的长条形LED灯管。LED灯在汽车上的应用，以往只用于刹车灯，转向灯，取代白炽灯泡，现在可以用LED灯作车的主照明灯，这就是一个大的突破。为汽车全面节能铺平了道路。除此以外LED灯在航空，航天，飞机场跑道的导航灯，海上航标灯，舞台灯光都有应用，只不过应用还不普遍，LED在照明领域的应用才刚开始，目前也还存在一些问题需要解决，如LED的散热问题，色温问题。现在LED的应用企业都在努力解决这些问题。
由于LED灯的工作低，白光，蓝，绿LED的工作电压为2.9---3.6伏，红、黄、橙LED灯的工作电压为1.9---2.6伏，它最适合采用低电压供电的产品，如手电筒，应急灯，移动电话，井下矿灯等用电池供电的产品。太阳能电池，铅酸蓄电池，锂电池，镍氢电池都是LED灯工作的理想电源。
当LED灯用于市电220伏，国外（110伏）作照明时，必须：一，通过变压器或开关电源将市电降至适合LED的工作电压。二，使用很多的LED进行串联、并联，使LED能工作于市电，采用降压方法会增加LED灯具的成本，目前开关电源的价格大约壹元每瓦，用变压器降压的方法成本还要高一些。三，还可用电容进行降压，利用容抗降压，供LED灯电源，这种方法成本较低，被广泛使用（但在电源接通的瞬间有浪涌电流）。
LED灯用于照明目前还很有限，仅在各地有一些试点，在路灯应用上有一些城市的某些路段采用了，未能普及推广，就其原因有：
一，LED灯的造价比较高，国内用户难以接受，它的价格是荧光灯的6---10倍，节能灯的4---6倍，这种悬殊的比价，国内的消费者难以接受，一般LED灯都是出口国外的居多。另外LED作路灯照明时还存在配光问题。
二，当LED灯的功率较大时，散热是比较突出的问题，目前LED灯应用厂家都在努力，积极的想办法解决散热问题。为节约成本，大都采用带翅叶的铝散热器用空气对流的方法散热。
其它的散热方法（如强风冷却，喷气吸热）由于成本较高，在几十瓦的LED灯很少采用。只有大功率LED灯才考虑采纳。
随着世界能源的紧张，能源价格的不断攀升，LED节能的商业价值越发突显。相信在全球科学界的不断努力和技术创新，随着LED芯片的发光效率不断提升，芯片价格的不断下降。LED灯的性价比迟早会被们所接受，尽管LED灯进入普通家庭照明还任重道远，但是这一天迟早会到来。