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| LED照明節(jié)能應(yīng)用理論與發(fā)展趨勢分析 |
| （時(shí)間:2014-7-21 9:12:25） |
一、LED節(jié)能應(yīng)用理論
（一）LED結(jié)構(gòu)構(gòu)成
LED的中文全稱為發(fā)光二極管，其由磷、砷、氮等多種化合物制成的二極管，當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)便能夠輻射出可見光。對于LED燈來說，其核心部分為被固定于楔形支架上一塊半導(dǎo)體晶片及該楔形支架之下的兩根一端接電源正極，一端接電源負(fù)極的引線架。
半導(dǎo)體晶片由三部分構(gòu)成：
(1)P型半導(dǎo)體組件，即該組件通常被焊接于接通電源正極的引線架之上；
(2)N型半導(dǎo)體組件，即該組件通常被焊接于接通電源負(fù)極的引線架之上；
(3)PN節(jié)，即P型半導(dǎo)體組件與N型半導(dǎo)體組件之間的過渡層。另外，運(yùn)用分子中含有兩個(gè)或多個(gè)環(huán)氧基團(tuán)的環(huán)氧樹脂對以上三部分進(jìn)行封閉，從而便可構(gòu)成LED燈。
（二）LED發(fā)光原理
LED實(shí)際上隸屬于半導(dǎo)體二極管，依托其能夠?qū)崿F(xiàn)電能向光能的轉(zhuǎn)化。發(fā)光二極管同樣具備普通二極管的單向?qū)щ娦浴．?dāng)將正向電壓引入發(fā)光二極管后，從P區(qū)注入至N區(qū)的空穴與由N區(qū)注入至P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，之后便會出現(xiàn)自發(fā)輻射的熒光。特別注意的是半導(dǎo)體材料不同，其電子與空穴所處的能量狀態(tài)存在較大差異，其中電子與空穴復(fù)合時(shí)釋放出能量的多少與發(fā)出的光的波長呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性，即電子與空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量越少，則發(fā)出的光的波長越長；反之電子與空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。
（三）LED的特性
與普通二極管相比，LED的特性更為顯著，具體體現(xiàn)為：工作電流小與工作電壓低；使用壽命相對較長；抗沖擊與抗震性能較好等。LED正是存在上述一系列特征才被用作光源或信號顯示器。
（四）LED的分類
以相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)可將L E D劃分為多類，包括普通單色發(fā)光二極管、高亮度發(fā)光二極管、變色發(fā)光二極管、超高亮度發(fā)光二極管、電壓控制型發(fā)光二極管及負(fù)阻發(fā)光二極管等。其中以普通單色發(fā)光二極管最為常用，究其原因在于普通單色發(fā)光二極管作為電流控制型半導(dǎo)體器件，不僅工作電流小與工作電壓低、體積較小，而且響應(yīng)速度較快、發(fā)光相對均勻穩(wěn)定。同時(shí)發(fā)光的波長決定著普通單色發(fā)光二極管的發(fā)光顏色，而發(fā)光的波長又與制造發(fā)光二極管所用的半導(dǎo)體材料密切相關(guān)。
二、LED節(jié)能應(yīng)用現(xiàn)狀
受LED諸多方面優(yōu)點(diǎn)的影響，使其在全世界范圍內(nèi)各行業(yè)應(yīng)用較廣泛。截止當(dāng)前，LED已在我國多個(gè)行業(yè)應(yīng)用較成熟，并發(fā)揮了至關(guān)重要的積極效應(yīng)。以LED在顯示屏及車燈的應(yīng)用為例，具體表現(xiàn)為：
(1)LED在顯示屏中的應(yīng)用
在數(shù)字化信息快速發(fā)展的推動(dòng)下，以往的顯示技術(shù)的滯后性日益突出，為此則需要采取有效措施逐步加大對顯示技術(shù)的創(chuàng)新、完善，即通過將LED引入顯示屏行業(yè)中，使得顯示屏得以優(yōu)化升級，同時(shí)具備一系列優(yōu)點(diǎn)：其一為輕薄，便攜性增強(qiáng)；其二為增加了屏幕亮度與色彩表現(xiàn)力，使其更具均勻性；其三位功耗降低，發(fā)光效率高，續(xù)航能力顯著提高；氣死環(huán)保無污染。
(2)LED在車燈中的應(yīng)用
與發(fā)達(dá)國家相比，當(dāng)前LED在我國汽車市場的應(yīng)用正處于起步階段，諸多方面有待進(jìn)一步成熟與完善。筆者認(rèn)為，LED在汽車市場的應(yīng)用既有優(yōu)點(diǎn)又有缺點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)為：
其一，使用壽命較長，即汽車照明燈若使用LED，那么正常情況下該車終生無需更換燈具；
其二，高效率、低能耗，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略理念；
其三，結(jié)構(gòu)較簡單，即內(nèi)部支架結(jié)構(gòu)，四周以透明的環(huán)氧樹脂密封，抗震性能較好；
其四，光線質(zhì)量相對較高；
其五，符合低電壓工作條件，較適用于汽車上；
其六，點(diǎn)亮無延遲，亮燈響應(yīng)速度較快，適應(yīng)用于移動(dòng)速度快的物體；
其七，LED占用體積相對較小，通常不會影響到汽車整體的美觀。其缺點(diǎn)體現(xiàn)為：
第一，成本相對較高；
第二，光型設(shè)計(jì)難度系數(shù)較大；
第三，散熱性能較差，易出現(xiàn)光衰現(xiàn)象；
第四，維修性能較差。
縱觀全球諸多發(fā)達(dá)國家，汽車LED燈在汽車上的使用率均已接近50%，而汽車LED燈在我國汽車商的使用率仍不足1%，究其原因在于我國廣大汽車用戶未能夠全面、準(zhǔn)確認(rèn)識到LED車燈的優(yōu)越性，并且一些價(jià)低質(zhì)劣的LED車燈產(chǎn)品混入汽車市場誤導(dǎo)了廣大汽車用戶對LED車燈的認(rèn)識，致使諸多汽車用戶對LED車燈產(chǎn)生抵制情緒。
三、LED節(jié)能應(yīng)用發(fā)展趨勢
目前，由于全球的照明能耗大約占整個(gè)電力資源消耗的五分之一，所以從照明節(jié)能入手能夠?yàn)楣?jié)能減排帶來較為無可估量的貢獻(xiàn)。LED的出現(xiàn)至今雖然已經(jīng)過了幾十年的時(shí)間，但是它在照明領(lǐng)域的使用還處于起步階段。隨著近年來LED照明技術(shù)的快速進(jìn)步，各項(xiàng)性能指標(biāo)的穩(wěn)步提升，使得它的應(yīng)用領(lǐng)域日趨廣泛，尤其是在全球能源危機(jī)憂慮再度升溫的環(huán)境下，LED的市場將倍受人們的關(guān)注與青睞。
2011年日本地震引發(fā)的核泄漏事件，加大了世界各國對資源環(huán)境的擔(dān)憂。同時(shí)該事件也給新能源的開發(fā)和發(fā)展結(jié)構(gòu)帶來了較大的影響，加快了風(fēng)電、光伏以及水電等新興能源大范圍投入使用的發(fā)展步伐。
LED作為新型照明設(shè)備，確實(shí)具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢。但不可回避的是，LED自身還存在有些許的問題和不足，這還仍需要我們繼續(xù)對其研究、完善，使LED能夠在我們生活當(dāng)中發(fā)揮出最好的效果。
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