照明燈-LED燈的節(jié)能及應(yīng)用

1、照明燈-LED燈的節(jié)能及應(yīng)用 照明燈-LED燈的節(jié)能及應(yīng)用 摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的開展，LED節(jié)能燈將成為第四代綠色光源，本文對LED燈得工作原理做了簡單的介紹，講述了LED燈的的特性及在各領(lǐng)域的應(yīng)用。 關(guān)鍵字：LED工作原理二極管發(fā)光效率節(jié)能環(huán)保 中圖分類號：TE08文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 地球上的資源是有限的，為了人類能夠健康持續(xù)的開展，節(jié)能環(huán)保以成為當(dāng)今各行各業(yè)的關(guān)注重點(diǎn)。而其中的照明用電量占有相當(dāng)大的比重，據(jù)測算，目前我國照明用電約占全社會用電量的12%左右，采用高效節(jié)能燈的大力開展將是必然趨勢。在過去的一百多年中，照明光源經(jīng)歷了三個(gè)重要的階段：白熾燈，熒光燈，HID燈。其中白熾燈是第一代光源

2、，熒光燈是第二代光源，高強(qiáng)度氣體放電燈是第三代光源(HID)。如今在照明界具有廣闊的開展前景的LED光源被稱為第四代綠色光源。 LED燈的工作原理 LED，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)體晶片由兩局部組成，一局部P型半導(dǎo)體由單晶硅通過特殊工藝摻入少量的三價(jià)元素組成，會在半導(dǎo)體內(nèi)部形成帶正電的空穴【1】； 另一端是N型半導(dǎo)體由單晶硅通過特殊工藝摻入少量的五價(jià)元素組成，會在半導(dǎo)體內(nèi)部形成帶負(fù)電的自由電子。這兩種半導(dǎo)體連接起來的時(shí)候，P 型半導(dǎo)

3、體和N型半導(dǎo)體的交界面附近的過渡區(qū)稱為PN結(jié)。 當(dāng)P型和N型半導(dǎo)體接觸時(shí)，在界面附近空穴從P型半導(dǎo)體向N型半導(dǎo)體擴(kuò)散，電子從N型半導(dǎo)體向P型半導(dǎo)體擴(kuò)散。空穴和電子相遇而復(fù)合，載流子【2】消失。因此在界面附近的結(jié)區(qū)中有一段距離缺少載流子，卻有分布在空間的帶電的固定離子，稱為空間電荷區(qū) 。P 型半導(dǎo)體一邊的空間電荷是負(fù)離子，N 型半導(dǎo)體一邊的空間電荷是正離子。正負(fù)離子在界面附近產(chǎn)生電場，這電場阻止載流子進(jìn)一步擴(kuò)散 ，到達(dá)平衡。當(dāng)在PN結(jié)兩端注入正向電流時(shí)，電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。 二、LED燈的特性 LED作為新穎的半導(dǎo)體光

4、源，具有發(fā)光效率高、耗電量少、壽命長、健康、環(huán)保、結(jié)構(gòu)牢固等特點(diǎn)。 1、發(fā)光效率高 其光譜全部集中于可見光，頻率效率可達(dá)80%-90%，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。 發(fā)光效率比照表 由此可見，低功率的LED光源在同等照明效率情況下可替代高功率的普通能燈具。 2、耗電量少 LED燈無需起輝器和鎮(zhèn)流器，耗電量較小，可大幅度降低用電量。 下面以16WLED燈與36W普通日光燈相比較： 以每天亮24小時(shí)，一年計(jì)算一盞傳統(tǒng)日光燈耗電為： 每天耗電量 T=24 x 46=1104wh 每年耗電量 N=T x 365=1104x365=402960wh=402.96kwh 按每

5、度電0.5元計(jì)算，一年一盞普通日光燈需要花費(fèi)402.96 x0.5=201.48元 以每天亮24小時(shí)，一年計(jì)算LED燈16W耗電為： 每天耗電量 T=24 x 16=384wh 每年耗電量 N=T x 365=384x365=140160wh=140.16kwh 按每度電0.5元計(jì)算，一年一盞普通日光燈需要花費(fèi)140.16x0.5=70.08元 按照每年100盞燈具進(jìn)行比較費(fèi)用： 傳統(tǒng)日光燈費(fèi)用：201.48 x100=2021.8元 LED燈費(fèi)用：70.08 x100=700.8元 節(jié)省費(fèi)用2021.8-700.8=1314元 兩者比較可得出，100盞LED燈比普通日光燈一年節(jié)省1314元，

6、節(jié)約費(fèi)用高達(dá)65%左右。 3、健康、環(huán)保 LED燈不含汞和氙等有害元素，利于回收和，而且不會產(chǎn)生電磁干擾，普通燈管中含有汞和鉛等元素，節(jié)能燈中的電子鎮(zhèn)流器會產(chǎn)生電磁干擾。傳統(tǒng)的日光燈中含有大量的水銀蒸汽，如果破碎水銀蒸汽那么會揮發(fā)到大氣中。但LED日光燈那么根本不使用水銀，且LED產(chǎn)品也不含鉛，對環(huán)境起到保護(hù)作用。 傳統(tǒng)的日光燈使用的是交流電，所以每秒鐘會產(chǎn)生100120次的頻閃。LED燈具是把交流電直接轉(zhuǎn)換為直流電，不會產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象，光線柔和,，保護(hù)眼睛。 LED燈具不會產(chǎn)生噪音，對于使用精密電子儀器的場合為上佳之選。且不會產(chǎn)生紫外線，因此不會象傳統(tǒng)的燈具那樣，有很多蚊蟲圍繞在燈源旁，室內(nèi)會

7、變得更加干凈衛(wèi)生整潔。 4、超長壽命 LED日光燈采用半導(dǎo)體芯片發(fā)光，無燈絲，無玻璃泡，不怕震動，不易破碎，使用壽命可達(dá)五萬小時(shí)可以長期使用而無需更換，大大減少了維修費(fèi)用。 5、市場潛力大 電壓可調(diào)：傳統(tǒng)的日光燈是通過整流器釋放的高電壓來點(diǎn)亮的，當(dāng)電壓降低時(shí)那么無法點(diǎn)亮。而LED燈具在80V245V 范圍的電壓之內(nèi)都能點(diǎn)亮，還能調(diào)整光亮度。 鞏固牢靠：LED燈體本身使用的是環(huán)氧樹脂而并非傳統(tǒng)的玻璃，更鞏固牢靠，即使砸在地板上LED燈也不會輕易損壞，可長久使用。 平安系數(shù)高：所需電壓、電流較小，發(fā)熱較小，不產(chǎn)生平安隱患。 三、LED燈的應(yīng)用 LED燈做為新一代的光源，它可以應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域，如：

8、1、建筑物外圍照明：對建筑物某個(gè)區(qū)域進(jìn)行投射，無非是使用控制光束角的圓頭和方頭形狀的投光燈具，這與傳統(tǒng)的投光燈具概念完全一致。但是，由于LED光源小而薄，線性投射燈具的研發(fā)無疑成為LED投射燈具的一大亮點(diǎn)，因?yàn)樵S多建筑物根本沒有出挑的地方放置傳統(tǒng)的投光燈。它的安裝便捷，可以水平也可以垂直方向安裝，與建筑物外表更好地結(jié)合，為照明設(shè)計(jì)師帶來了新的照明語匯，拓展了創(chuàng)作空間。并將對現(xiàn)代建筑和歷史建筑的照明手法產(chǎn)生了影響。 2、景觀照明：由于LED不像傳統(tǒng)燈具光源多是玻璃泡殼，它可以與城市街道很好的結(jié)合?？梢栽诔鞘械男蓍e空間如路徑、樓梯、甲板、濱水地帶、園藝進(jìn)行照明。對于花卉或低矮的灌木，可以使用LED

9、作為光源進(jìn)行照明。LED隱藏式的投光燈具會特別受到青睞。固定端可以設(shè)計(jì)為插拔式，依據(jù)植物生長的高度，方便進(jìn)行調(diào)節(jié)。 3、標(biāo)識照明：需要進(jìn)行空間限定和引導(dǎo)的場所，如道路路面的分隔顯示、樓梯踏步的局部照明、緊急出口的指示照明，可以使用外表亮度適當(dāng)?shù)腖ED自發(fā)光埋地?zé)艋蚯对诖怪眽γ娴臒艟撸缬皠≡河^眾廳內(nèi)的地面引導(dǎo)燈或座椅側(cè)面的指示燈，以及購物中心內(nèi)樓層的引導(dǎo)燈等。另外，LED與霓虹燈相比，由于是低壓，沒有易碎的玻璃，不會因?yàn)橹谱髦袕澢黾淤M(fèi)用，值得在標(biāo)識設(shè)計(jì)中推廣使用。 4、室內(nèi)照明：就照明品質(zhì)來說，由于LED光源沒有熱量、更沒有紫外與紅外輻射，因此對物品不會產(chǎn)生損害，與傳統(tǒng)光源比較，燈具不需要

10、附加濾光裝置，照明系統(tǒng)簡單，費(fèi)用低廉，易于安裝。其精確的布光，可作為博物館光纖照明的替代品。室內(nèi)裝飾性的白光LED結(jié)合室內(nèi)裝修為室內(nèi)提供輔助性照明，暗藏光帶可以使用LED，對于低矮的空間特別有利。 5、娛樂場照明：由于LED的動態(tài)、數(shù)字化控制色彩、亮度和調(diào)光，活潑的飽和色可以創(chuàng)造靜態(tài)和動態(tài)的照明效果。從白光到全光譜中的任意顏色，LED的使用在這類空間的照明中開啟了新的思路。長壽命、高流明的維持值，降低了維護(hù)費(fèi)用和更換光源的頻率。另外，LED克服了金鹵燈使用一段時(shí)間后顏色偏移的現(xiàn)象。與金鹵燈相比，沒有熱輻射，可以使空間變得更加舒適。目前LED彩色裝飾墻面在餐飲建筑中的應(yīng)用已蔚然成風(fēng)。 6、視頻屏

11、幕：全彩色LED顯示屏是當(dāng)今世界上最為引人注目的戶外大型顯示裝置，采用先進(jìn)的數(shù)字化視頻處理技術(shù)，有無可比較的超大面積與超高亮度。根據(jù)不同的戶內(nèi)外環(huán)境，采用各種規(guī)格的發(fā)光像素，實(shí)現(xiàn)不同的亮度、色彩、分辨率，以滿足各種用途。它可以動態(tài)顯示圖文動畫信息，利用多媒體技術(shù)，可播放各類多媒體文件。世界上目前最有影響的LED顯示屏，當(dāng)屬美國曼哈頓時(shí)代廣場紐約證券交易所，總計(jì)使用了18,677,760只LED，面積為10,736平方英尺。屏幕可以劃分成多個(gè)畫面，而同時(shí)顯示，將華爾街股市的行情一目了然呈現(xiàn)在公眾面前。另外崛起在上海浦東陸家嘴金融中心的震旦國際總部，整個(gè)朝向浦西的建筑立面鑲上了長100m的超大型L

12、ED屏，總計(jì)面積到達(dá)3600平方米。 四、總結(jié) LED光源是21世紀(jì)光源市場的希望，眾多優(yōu)點(diǎn)預(yù)告其未來將逐步取代傳統(tǒng)光源，奧科委指出高亮度LED將是人類繼愛迪生創(chuàng)造白熾燈泡之后，最偉大的創(chuàng)造之一，當(dāng)前全球能源危機(jī)的時(shí)候，能源是一種珍貴的資源，所以節(jié)約能源是我們未來面臨的重大問題。LED作為一種新型的節(jié)能、環(huán)保的綠色光源產(chǎn)品，必然是未來開展的趨勢。 參考文獻(xiàn)： 1、李強(qiáng). 數(shù)字電子技術(shù)根底教程M. 電子工業(yè)出版社，2002.6 2、余錫存等.單片機(jī)原理及接口技術(shù). 西安電子科技大學(xué)出版社，2007年 3、周鶴良.電氣工程師手冊【M】.北京.，中國電力出版社，2021年 4、崔元日.潘蘇予 第四代照明光源白光LED【J】-燈與照明，2004：31-34 5、李宏.李蔚燕 綠色照明光源 高亮度白光LED【J】-燈與照明，2007.31：32-33 6、賀郭基環(huán)保節(jié)能LED燈具全球需求旺盛J-國際投資與合作，2