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| LED照明節(jié)能應用理論與發(fā)展趨勢分析 |
| （時間:2014-7-21 9:12:25） |
一、LED節(jié)能應用理論
（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，當電子和空穴復合時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，一端接電源負極的引線架。
半導體晶片由三部分構(gòu)成：
(1)P型半導體組件，即該組件通常被焊接于接通電源正極的引線架之上；
(2)N型半導體組件，即該組件通常被焊接于接通電源負極的引線架之上；
(3)PN節(jié)，即P型半導體組件與N型半導體組件之間的過渡層。另外，運用分子中含有兩個或多個環(huán)氧基團的環(huán)氧樹脂對以上三部分進行封閉，從而便可構(gòu)成LED燈。
（二）LED發(fā)光原理
LED實際上隸屬于半導體二極管，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�。當將正向電壓引入發(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)的空穴復合，之后便會出現(xiàn)自發(fā)輻射的熒光。特別注意的是半導體材料不同，其電子與空穴所處的能量狀態(tài)存在較大差異，其中電子與空穴復合時釋放出能量的多少與發(fā)出的光的波長呈現(xiàn)負相關(guān)性，即電子與空穴復合時釋放出的能量越少，則發(fā)出的光的波長越長；反之電子與空穴復合時釋放出的能量越多，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)標準為依據(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體器件，不僅工作電流小與工作電壓低、體積較小，而且響應速度較快、發(fā)光相對均勻穩(wěn)定。同時發(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體材料密切相關(guān)。
二、LED節(jié)能應用現(xiàn)狀
受LED諸多方面優(yōu)點的影響，使其在全世界范圍內(nèi)各行業(yè)應用較廣泛。截止當前，LED已在我國多個行業(yè)應用較成熟，并發(fā)揮了至關(guān)重要的積極效應。以LED在顯示屏及車燈的應用為例，具體表現(xiàn)為：
(1)LED在顯示屏中的應用
在數(shù)字化信息快速發(fā)展的推動下，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，同時具備一系列優(yōu)點：其一為輕薄，便攜性增強；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在車燈中的應用
與發(fā)達國家相比，當前LED在我國汽車市場的應用正處于起步階段，諸多方面有待進一步成熟與完善。筆者認為，LED在汽車市場的應用既有優(yōu)點又有缺點。其優(yōu)點體現(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，點亮無延遲，亮燈響應速度較快，適應用于移動速度快的物體；
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。其缺點體現(xiàn)為：
第一，成本相對較高；
第二，光型設(shè)計難度系數(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、準確認識到LED車燈的優(yōu)越性，并且一些價低質(zhì)劣的LED車燈產(chǎn)品混入汽車市場誤導了廣大汽車用戶對LED車燈的認識，致使諸多汽車用戶對LED車燈產(chǎn)生抵制情緒。
三、LED節(jié)能應用發(fā)展趨勢
目前，由于全球的照明能耗大約占整個電力資源消耗的五分之一，所以從照明節(jié)能入手能夠為節(jié)能減排帶來較為無可估量的貢獻。LED的出現(xiàn)至今雖然已經(jīng)過了幾十年的時間，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)的快速進步，各項性能指標的穩(wěn)步提升，使得它的應用領(lǐng)域日趨廣泛，尤其是在全球能源危機憂慮再度升溫的環(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)境的擔憂。同時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，確實具有很多獨特的優(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能夠在我們生活當中發(fā)揮出最好的效果。
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