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摘 要:近几年来,国家经济快速发展,为了保障可持续发展,国家正在积极推进节能降耗政策,由此应运而生的LED照明技术也是发展迅速。很多的厂家都积极地投入到该节能领域,进行研究开发,因而,LED照明技术有了极大地进步。基于LED的这种节能降耗的优势和当前的发展形势,本文将浅谈LED照明技术在电气化中的应用。
关键词:LED照明技术 电气化 应用
中图分类号:TM923 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)07(a)-0161-01
LED照明技术在当今社会是一个热门的技术。特别是在我国经济的腾飞发展,使得我国面临这个方面的能源压力。解决能源短缺问题是我国发展经济,保障经济、社会可持续发展的前提。为此,我国开始实施照明节能降耗计划,提倡节能光源的使用。在节能光源中,LED就成为首选。如今,国内外的很多研究机构针对LED制定了长期的发展战略,加快LED的发展步伐。
1 LED的工作原理和特点
1.1 LED的工作原理
LED是发光二极管的简称。它是由半导体材料合成的一种二极管。它可以直接将电能转化为光能。
在LED内部有一个半导体的被环氧树脂包围起来的晶片,这个晶片的一端连接在一个支架上,是负极;另一端连接在电源的正极上,是正极。这个半导体晶片由P型半导体和N型半导体组成。其中,P型半导体在晶片的空穴中,占主要地位。而N型半导体主要是电子组成。当连接这两个半导体时,一个P-N结就会在它们之间形成。工作时,电流通过导线作用于晶片,晶片内N区的电子会被移动到P区,在P区里面电子和晶片内的空穴结合,促使其以光子的形式发出能量。需要提醒的是光的颜色是由光的波长决定的,而波长又取决于P-N结的材料。
1.2 LED的特点
LED的内在结构决定它具有很多的优点。例如:(1)体积小。由于LED是被包裹在环氧树脂里面,所以,其体积很小,很轻便;(2)耗电量低。LED是直流驱动,功耗量单管为0.03W～0.06W,电光功率转换几乎是100%,工作电压是2V～3.6V,工作电流是0.02A～0.03A;基于以上数据,使它消耗的电能不超过0.1W,相同照明效果比传统系统节能80%以上;(3)使用寿命长。由于,LED内没有松动部分,没有发光灯丝等缺点,故其使用寿命长,可达6万到10万小时,是传统照明等的寿命长10倍以上。(4)亮度高、热量低。LED应用的是冷发光技术,其发光的热量比传统的照明灯低很多。(5)环保。LED的材料是由不含水银等有害物质的无毒材料。它的光谱中没有紫外线和红外线,没有热量,没有辐射,是完全绿色的。而且,LED还可以回收再利用,极为环保。
2 LED在电气化上的应用
LED在电气化上的应用主要包括显示领域、交通信号灯领域、汽车照明领域、高效荧光粉领域及建筑领域等。
2.1 LED在显示领域的应用
近几年来,LED被广泛地应用到液晶显示领域。它主要是利用LED发光元件作为液晶显示器的背景光源。LED按照光源色彩分为白光LED背光源和RGB-LED背光源两种。
采用白光LED背景光的优点分为两方面。一方面,液晶显示图像的原理是背光源发出白光后,通过液晶层和彩色滤光膜,变成独立的原色财=彩,在这个过程中,背光源的质量决定了显示器的色彩。当纯正的RGB三色源还原后,它就可以显示出纯正而真实的色彩效果;另一方面,它可以减少液晶产品板面的厚度,迎合了市场上对移动设备轻薄的要求。
而RGB-LED背光源则是利用能发出纯度较高的红的、绿色、蓝色光的LED来达到传统光源不可达到的广阔色彩范围。现在市场上主流的RGB—LED背光源已经能够达到105％的NTSC色域范围,要是采用性能更加强大的LED元件,则可以实现120％以上的NTSC色域范围。这对于显示图像的电视机来说,是一个有效提高画面质量的方法。
2.2 LED在交通领域的应用
2.2.1 LED在交通信号灯上的应用
较传统的交通信号灯而言,LED交通信号灯地工作寿命大大的被延长了。考虑到环境等各个因素的影响,LED交通信号灯的寿命一般是4到5年。目前LED交通信号灯已经实现产业化批量生发,故其成本大大的降低,价格相对较为便宜。而且,由于LED信号灯的亮度高,照明性能好,在很大程度上降低了夜间交通事故的发生。
2.2.2 LED在交通道路照明上的应用
当今社会高速发展,夜间的照明成了不可或缺的一部分,同时其所耗费的电能也是巨大的。LED的使用极大的帮助政府解决了这一难题。现阶段,LED灯已经被应用到隧道、地铁等的照明上了。
2.3 LED在汽车照明上的应用
LED在汽车上的应用包括:仪表板、音响指示灯、开关的背景光、外面的刹车灯、汽车头灯、尾灯以及侧灯等。早在1987年,我国开始在汽车上安装了响应速度快的LED高位刹车灯,汽车追尾事故明显较少。基于LED的种种优点,LED在汽车上的使用前景广泛,受到越来越多的汽车制造商的青睐。
2.4 LED在建筑装饰领域的应用
由于LED能够方便的控制动态的亮度和颜色,因而适合用于建筑装饰中。再加上其体积小,亮度高、节能又环保,和容易与建筑物表面结合的特点,使其非常受设计师们地青睐。
2.5 LED在广告业的应用
由于LED可以准确的变现多种颜色,能够瞬间实现颜色的转变,因而,LED在广告领域也越来越受设计者地使用。它不仅可以显示动态的图画和文字,还可以提高远距离的分辨率和远距离的视觉效果,加深人们对广告的印象,实现商家对产品的宣传,增加企业的利润。
总之,LED除了应用于大型广告显示屏、建筑和交通照明、城市夜景照明、汽车照明等领域外,白光LED还成为便携式电子产品显示器的重要光源,并逐渐向日常照明应用的方向发展。随着社会的快速发展,新材料、新技术的不断更新,照明产品越来越趋向小型化、高效化、安全无污染、长寿命的方向发展。在这种趋势的带动下,LED将成为最具发展前景和影响力的一项高新技术产品之一。随着现代科技的发展及LED技术的广泛应用,其潜在的市场和价值非常大,今后LED将显示出强大的发展潜力。
参考文献
[1] 张发兴.浅谈LED照明技术的应用[J].科技资讯,2010(29):44.
[2] 朱小光.浅谈LED照明技术的应用[J].电子科学,2010(3):27.
[3] 周生洪,王列军,韦传正,等.LED照明技术探讨[J].科技资讯,2009(28):242.
[4] 赵振江.LED照明技术在南京地铁的应用[J].节能,2009(4):52.
[5] 赵安军.隧道LED照明技术研究及应用探讨[J].中国交通信息产业,2008(6):117.
关键词:LED照明技术 电气化 应用
中图分类号:TM923 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)07(a)-0161-01
LED照明技术在当今社会是一个热门的技术。特别是在我国经济的腾飞发展,使得我国面临这个方面的能源压力。解决能源短缺问题是我国发展经济,保障经济、社会可持续发展的前提。为此,我国开始实施照明节能降耗计划,提倡节能光源的使用。在节能光源中,LED就成为首选。如今,国内外的很多研究机构针对LED制定了长期的发展战略,加快LED的发展步伐。
1 LED的工作原理和特点
1.1 LED的工作原理
LED是发光二极管的简称。它是由半导体材料合成的一种二极管。它可以直接将电能转化为光能。
在LED内部有一个半导体的被环氧树脂包围起来的晶片,这个晶片的一端连接在一个支架上,是负极;另一端连接在电源的正极上,是正极。这个半导体晶片由P型半导体和N型半导体组成。其中,P型半导体在晶片的空穴中,占主要地位。而N型半导体主要是电子组成。当连接这两个半导体时,一个P-N结就会在它们之间形成。工作时,电流通过导线作用于晶片,晶片内N区的电子会被移动到P区,在P区里面电子和晶片内的空穴结合,促使其以光子的形式发出能量。需要提醒的是光的颜色是由光的波长决定的,而波长又取决于P-N结的材料。
1.2 LED的特点
LED的内在结构决定它具有很多的优点。例如:(1)体积小。由于LED是被包裹在环氧树脂里面,所以,其体积很小,很轻便;(2)耗电量低。LED是直流驱动,功耗量单管为0.03W～0.06W,电光功率转换几乎是100%,工作电压是2V～3.6V,工作电流是0.02A～0.03A;基于以上数据,使它消耗的电能不超过0.1W,相同照明效果比传统系统节能80%以上;(3)使用寿命长。由于,LED内没有松动部分,没有发光灯丝等缺点,故其使用寿命长,可达6万到10万小时,是传统照明等的寿命长10倍以上。(4)亮度高、热量低。LED应用的是冷发光技术,其发光的热量比传统的照明灯低很多。(5)环保。LED的材料是由不含水银等有害物质的无毒材料。它的光谱中没有紫外线和红外线,没有热量,没有辐射,是完全绿色的。而且,LED还可以回收再利用,极为环保。
2 LED在电气化上的应用
LED在电气化上的应用主要包括显示领域、交通信号灯领域、汽车照明领域、高效荧光粉领域及建筑领域等。
2.1 LED在显示领域的应用
近几年来,LED被广泛地应用到液晶显示领域。它主要是利用LED发光元件作为液晶显示器的背景光源。LED按照光源色彩分为白光LED背光源和RGB-LED背光源两种。
采用白光LED背景光的优点分为两方面。一方面,液晶显示图像的原理是背光源发出白光后,通过液晶层和彩色滤光膜,变成独立的原色财=彩,在这个过程中,背光源的质量决定了显示器的色彩。当纯正的RGB三色源还原后,它就可以显示出纯正而真实的色彩效果;另一方面,它可以减少液晶产品板面的厚度,迎合了市场上对移动设备轻薄的要求。
而RGB-LED背光源则是利用能发出纯度较高的红的、绿色、蓝色光的LED来达到传统光源不可达到的广阔色彩范围。现在市场上主流的RGB—LED背光源已经能够达到105％的NTSC色域范围,要是采用性能更加强大的LED元件,则可以实现120％以上的NTSC色域范围。这对于显示图像的电视机来说,是一个有效提高画面质量的方法。
2.2 LED在交通领域的应用
2.2.1 LED在交通信号灯上的应用
较传统的交通信号灯而言,LED交通信号灯地工作寿命大大的被延长了。考虑到环境等各个因素的影响,LED交通信号灯的寿命一般是4到5年。目前LED交通信号灯已经实现产业化批量生发,故其成本大大的降低,价格相对较为便宜。而且,由于LED信号灯的亮度高,照明性能好,在很大程度上降低了夜间交通事故的发生。
2.2.2 LED在交通道路照明上的应用
当今社会高速发展,夜间的照明成了不可或缺的一部分,同时其所耗费的电能也是巨大的。LED的使用极大的帮助政府解决了这一难题。现阶段,LED灯已经被应用到隧道、地铁等的照明上了。
2.3 LED在汽车照明上的应用
LED在汽车上的应用包括:仪表板、音响指示灯、开关的背景光、外面的刹车灯、汽车头灯、尾灯以及侧灯等。早在1987年,我国开始在汽车上安装了响应速度快的LED高位刹车灯,汽车追尾事故明显较少。基于LED的种种优点,LED在汽车上的使用前景广泛,受到越来越多的汽车制造商的青睐。
2.4 LED在建筑装饰领域的应用
由于LED能够方便的控制动态的亮度和颜色,因而适合用于建筑装饰中。再加上其体积小,亮度高、节能又环保,和容易与建筑物表面结合的特点,使其非常受设计师们地青睐。
2.5 LED在广告业的应用
由于LED可以准确的变现多种颜色,能够瞬间实现颜色的转变,因而,LED在广告领域也越来越受设计者地使用。它不仅可以显示动态的图画和文字,还可以提高远距离的分辨率和远距离的视觉效果,加深人们对广告的印象,实现商家对产品的宣传,增加企业的利润。
总之,LED除了应用于大型广告显示屏、建筑和交通照明、城市夜景照明、汽车照明等领域外,白光LED还成为便携式电子产品显示器的重要光源,并逐渐向日常照明应用的方向发展。随着社会的快速发展,新材料、新技术的不断更新,照明产品越来越趋向小型化、高效化、安全无污染、长寿命的方向发展。在这种趋势的带动下,LED将成为最具发展前景和影响力的一项高新技术产品之一。随着现代科技的发展及LED技术的广泛应用,其潜在的市场和价值非常大,今后LED将显示出强大的发展潜力。
参考文献
[1] 张发兴.浅谈LED照明技术的应用[J].科技资讯,2010(29):44.
[2] 朱小光.浅谈LED照明技术的应用[J].电子科学,2010(3):27.
[3] 周生洪,王列军,韦传正,等.LED照明技术探讨[J].科技资讯,2009(28):242.
[4] 赵振江.LED照明技术在南京地铁的应用[J].节能,2009(4):52.
[5] 赵安军.隧道LED照明技术研究及应用探讨[J].中国交通信息产业,2008(6):117.