LED燈行業應用前景分析

      內容提示：在交通道路上，LED 已經用于可控節能型路燈照明、隧道燈照明、立交橋照明、交通信號燈等。在汽車燈具方面，現在許多轎車的制動燈、位置燈、轉向信號燈、后霧燈、倒車燈等燈具都開始采用LED 光源。隨著LED 技術的不斷提高，技術問題不斷得到解決，大功率LED 燈具的不斷出現，LED 在室內照明、汽車燈具、演播廳、觀片燈等領域的應用將會更加普及。

      LED 燈的應用由于LED 燈有其它燈具無可比擬的優點，LED 燈正以非常快的速度發展并逐漸取代其他燈具，現在LED 燈已經被廣泛應用在各照明領域中。由于LED 體積小，應用靈活，可以排列成各種形狀，能夠用計算機程序進行控制，所以可以顯示出文字、圖像、動畫、影視等靜態和動態的圖案。在2008 年的北京奧運會開幕式上，LED 燈就顯示了它無盡的魅力和優勢。LED 被大量使用在公眾顯示器中，如各種信號燈、景觀照明、廣場街道的美化、公共娛樂場所美化、舞臺效果照明、建筑照明等。在液晶顯示器中，LED 被用作電腦、電視機和手機等顯示屏幕的背光源。

      在交通道路上，LED 已經用于可控節能型路燈照明、隧道燈照明、立交橋照明、交通信號燈等。在汽車燈具方面，現在許多轎車的制動燈、位置燈、轉向信號燈、后霧燈、倒車燈等燈具都開始采用LED 光源。隨著LED 技術的不斷提高，技術問題不斷得到解決，大功率LED 燈具的不斷出現，LED 在室內照明、汽車燈具、演播廳、觀片燈等領域的應用將會更加普及。

      LED 雖然有很多優點，但是也存在著許多不足和技術問題有待進一步改進和解決，下面從幾個方面對之進行了討論。

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      1.大功率LED 技術。LED 存在靜電釋放損害和熱膨脹系數等效能瓶頸和散熱問題，使其功率不能做得很大，亮度低。目前常用的性能比較穩定的大功率LED 芯片是1W 和3W。可以通過集成芯片提高LED 功率，但現在技術還不成熟，主要是需要解決散熱問題。也可以通過多珠LED 的串、并聯或混聯實現大功率LED 燈具。后兩種效率較低，用的較少，多珠LED 串聯是目前LED 燈具在照明領域應用的主流。但是單珠串聯有個致命弱點，一顆損壞，整路不通。這是制約大功率LED 燈具在照明領域應用的一大瓶頸。提高LED 燈具的功率，一是從芯片方面提高功率，另一是優化電路設計提高功率。

      2.散熱技術。溫度是影響LED 的一個重要因素，溫度升高會使LED 的光衰減加快，而芯片結點處的溫度直接影響LED的壽命，所以LED 散熱能力的強弱限制了LED 的功率大小。

      LED 內部的熱量主要由LED 芯片和印刷電路板工作時產生，對于小功率LED，通過自然傳導對流的方式就可以把熱量散發出去，但對于大功率LED 就要考慮多方面散熱。在散熱設計上，通常從LED 封裝散熱、電路板散熱和增加散熱部件等方面考慮。

      3.芯片技術和芯片封裝技術。芯片技術發展的關鍵是襯底材料的選擇和外延片的生長技術。技術提升的關鍵都是圍繞著降低缺陷密度和如何研發出更高效穩定的器件進行的，而如何提升LED 芯片的發光效率則是目前整體技術指標的最重要衡量標準。傳統的襯底材料有藍寶石、Si、SiC，目前比較熱門的材料有ZnO、GaN 等。制造外延片的主流方法是采用金屬有機物化學氣相沉積。據2011 年LED 環球在線報道，美國北卡羅來納州大學提出了一種新的氮化鎵生長工藝，這一新工藝有望把材料的缺陷減低千分之一，從而制造出更高亮度的LED發光二級管。

      4.光學設計技術。LED是點光源且方向性好，通過LED點陣設計、透鏡和反光裝置的設計及二次光學設計甚至三次光學設計，可以達到較理想的配光曲線，這也是光學設計的難點。在整體照明中，需要燈具有較大的照射面，可以使用線性LED 燈條配以導光板等技術使之成為面光源。LED 汽車信號燈可由反射鏡和配光鏡組成，通過合理的設計可達到法規配光要求的光形分布。

      5.驅動技術。LED 恒流驅動一般有電感型和開關電容型兩種LED 驅動，電感型LED 驅動的驅動電流高，LED 的端電壓低，適用于驅動多只LED 的應用。電容型LED 驅動常用在大功率LED 燈具中，其LED 的端電壓和電流高，可獲得高的功率和發光效率。LED 驅動電路的設計根據具體的需要可能會很復雜，但是在電路設計時必需考慮電源要有高的可靠穩定性以及電路要有浪涌保護等多種因素。

      LED 燈具面臨的技術問題除了上述，還有系統設計技術等問題有待進一步提高。此外，在LED 行業還沒有形成統一的相關標準。

      LED節能環保使用壽命長、直流驅動、可回收再利用，太陽能綠色環保無污染，太陽能電池提供的電壓是直流電壓，若把太陽能與LED燈結合起來使用，LED燈具在應用中就不再需要將交流電變為直流電，從而使使用方便簡單。而且我們的社會能源問題和環境污染問題將會得到大大的改善。所以將LED與太陽能結合起來可能是將來照明事業的必然之路。現在這方面的應用還很少，已經有太陽能LED路燈、太陽能LED樓道燈、太陽能LED草坪燈等。

      LED 節能環保壽命長，隨著LED 技術水平的不斷提升，高功率、高亮度、小尺寸LED 燈的不斷出現，LED 燈具在各照明領域的應用必然會普及，LED 燈具必定會深入到人們的日常室內照明、生活、交通之中。LED 燈具及LED 與太陽能的結合，將會成為未來照明領域的主力軍。