LED光（guāng）源在（zài）照明領域的應用（yòng），是半導體發光材料技術高速發展及“綠色照（zhào）明”概念逐（zhú）步深入人心的產物。“綠色（sè）照明”是國外照明（míng）領域在（zài）上世（shì）紀80年代未提出的新概念，我國“綠（lǜ）色照明工程”的實施（shī）始於1996年。實現這一計劃的重要步驟就是要發展和推廣高效、節能照明器具，節約照明用電，減少環境及光汙（wū）染，建立一個優質高效、經濟舒適、安全可靠、有益環境的照明係統（tǒng）。
　　一、LED照明概念LED（LightEmittingDiode），又稱發光二極管，它們（men）利用固體半導體芯片作為發光材料，當兩端加上正向電壓，半導體中的載流子發生複合，放（fàng）出過剩的能量而（ér）引（yǐn）起（qǐ）光子發射產生可見光。
　　（一）LED的發展曆史。
　　應用半導體PN結（jié）發光源原理製成LED問世於20世紀60年代初，1964年首先出現紅色（sè）發光二極管，之後出現黃色LED。直到1994年，藍色、綠色LED才研製成（chéng）功。1996年由日本Nichia公司（日亞）成功開（kāi）發（fā）出白色LED。LED以其固有的特點，如省電、壽命長、耐震動、響應速度快、冷光源等特（tè）點，廣泛應用於指示（shì）燈、信號燈、顯示屏、景觀照明（míng）等領（lǐng）域，在我們的日常生活中處處可（kě）見，家（jiā）用電器、電話機、儀（yí）表板照明、汽車防霧燈、交通信號燈等。但由於其亮度差、價格昂貴等條件的限製，無法作為通（tōng）用光（guāng）源（yuán）推（tuī）廣應用。近年來，隨著人們對半導體發光材料研究的不斷深（shēn）入，LED製造工藝的不斷進步和新（xīn）材料（氮化物晶體和熒光粉）的開發和應（yīng）用（yòng），各種顏色的超高（gāo）亮度LED取得了突破性進展，其發（fā）光效率提高了近1000倍，色（sè）度方麵已實現了可（kě）見光波段的所有顏（yán）色（sè），其中最重要的是超高亮（liàng）度白光LED的出現，使LED應用領域跨越至（zhì）高效率照明光源市場（chǎng）成為可能。曾（céng）經有人指出，高亮度LED將是人類繼愛迪生發明白（bái）熾燈泡後，最偉大的發明之一。
　　（二）LED發光原理發光二極管主要由PN結芯片、電極和光學係統組成。
　　其發（fā）光體—晶片的麵積為（wéi）10.12mil(1mil=0.0254平方毫（háo）米)，目前國際上出現大晶片（piàn）LED，晶片麵積達40mil。其發光過程包括三部分：正向偏壓下的載流子注入、複合輻射（shè）和光能傳輸。微小的半導體晶片被封裝在潔淨的環氧樹脂（zhī）物中，當電子經過該（gāi）晶片時，帶負電的（de）電子移動（dòng）到帶正電的空穴區域並與之複合，電子和空穴消失的同時產生光（guāng）子。電子和（hé）空穴之間的能（néng）量（帶隙）越大，產生的光子的能量（liàng）就越高。光子的能（néng）量反過來與光的顏色對應，可見光的（de）頻（pín）譜範圍內，藍色光、紫色光（guāng）攜帶的能量最多，桔色光、紅色光攜帶的能量最少。由於不同的材料具有不同的帶隙，從而能夠發出不同顏（yán）色的光。LED照明光源（yuán）的主流將是高亮度的白（bái）光LED。目前，已（yǐ）商品化的白光LED多是二（èr）波長，即以藍光單晶片加（jiā）上YAG黃色熒光粉混合產生白光。未來較（jiào）被（bèi）看好的是三（sān）波長白光LED，即以無機紫外（wài）光（guāng）晶片加紅、藍、綠三顏色熒光粉混合產生白（bái）光，它將取代熒光燈、緊湊型節能熒光燈（dēng）泡及LED背光源（yuán）等市場。
　　（三）LED光源的基本特征：
1、發光效率高LED經過幾十年（nián）的技術（shù）改良，其發光效率有了較大的提升。白熾燈（dēng）、鹵鎢燈光效為12－24流明/瓦，熒光燈50～70流（liú）明/瓦，鈉燈90～140流明/瓦，大部分的（de）耗電變（biàn）成熱量損（sǔn）耗。LED光效經改良後將達到達50～200流明（míng）/瓦，而（ér）且其光的單色（sè）性（xìng）好、光譜窄，無需過（guò）濾可直接發出有色可見光。目前，世界各國均加緊提高LED光效方麵的研究，在（zài）不遠的將來其發光效率將有（yǒu）更大的（de）提高。
　　2、耗電（diàn）量少LED單管功率0.03～0.06瓦，采用直流驅動，單管驅動電壓（yā）1.5～3.5伏，電（diàn）流15~18毫安，反應速度快（kuài），可在高頻操（cāo）作。同樣照明效果（guǒ）的情況下，耗電量是白熾燈泡的萬分之一，熒光燈管的二分之一、日本估計，如采用光效比熒光燈還要高（gāo）兩倍的（de）LED替（tì）代日本一半的白（bái）熾燈和（hé）熒光燈。每年可節約相當於（yú）60億升原油。就橋（qiáo）梁護欄燈例，同樣效果的一支日光燈40多瓦，而采（cǎi）用LED每支的功率隻有8瓦，而且可以七彩變（biàn）化。
　　3、使用壽命長采用電子光場輻射發光，燈絲（sī）發光易燒、熱沉積（jī）、光衰減等缺點。而（ér）采用LED燈體積小、重量輕，環氧樹脂封裝，可承受高強度機械衝擊（jī）和震動，不易破碎。平均壽命達10萬小時。LED燈具使用壽命（mìng）可達5～10年（nián），可以大大降低燈具的維護費用，避免經常換燈之苦。
　　4、安全可靠性強發熱量（liàng）低，無熱輻射性，冷光源，可以安全抵摸（mō）：能精確控製光型（xíng）及（jí）發光角度，光色柔和，無眩光；不含汞、鈉元素等可能（néng）危害健康的物質。內置微處理係統可以控製發光強度，調整發光方式，實現光與藝術結合。
　　5、有利於環保LED為全固體發光體，耐震、耐衝擊不易破碎，廢（fèi）棄物可回收，沒有汙染。光源體積小（xiǎo），可以隨意組（zǔ）合，易開發成輕便薄短（duǎn）小型照明（míng）產品（pǐn），也便於安裝和維護（hù）。當然，節能是我們考慮使用LED光源的最主要原（yuán）因，也許LED光源要比傳統（tǒng）光源昂貴，但是用一年（nián）時間（jiān）的節能收回光源的（de）投資，從而獲（huò）得4～9年中每年幾倍的（de）節能淨收益期。
　　二、LED照明光源技術的應用前景及（jí）趨勢
　　長期以來，由於LED光效低的原因，其應用主要集中在各種顯示領域。隨著超高亮度（dù）LED（特別是白光LED）的出現，在（zài）照明（míng）領域的應用成為可能。據國際（jì）權威（wēi）機構預測，二十一世紀將進入以LED為代表的新型照明光源時（shí）代，被（bèi）稱為第四（sì）代新光源。
　　（一）前景及（jí）發（fā）展趨勢
　　目前，照（zhào）明消耗約占整個電力消耗（hào）的20％，大（dà）大（dà）降低照明用電是節省能源的重要（yào）途徑，為實現這一目標，業界已研究開發出許多種節能照（zhào）明器具，並達到（dào）了一定（dìng）的成效。但是，距離“綠色（sè）照明”的要求（qiú）還遠遠不夠，開發和應用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源勢在（zài）必行（háng）。LED以其固有（yǒu）的（de）優越性正吸引著世界的目光。美國、日本等國家和台灣地區對LED照明效益（yì）進行了預（yù）測，美國55％的白熾燈及55％的日光燈被LED取代，每年節省350億美元（yuán）電費，每年減少7.55億噸二氧化碳排放量。日本100％的白熾燈換成LED，可減少1～2座核（hé）電廠發電（diàn）量，每年節省10億公（gōng）升（shēng）以上的原油消耗（hào）。台灣（wān）地區25％的白熾燈及100％的日（rì）光燈被白光LED取（qǔ）代（dài），每年（nián）節（jiē）省110億度電。日本早（zǎo）在1998年就編製“21世紀計劃”，針（zhēn）對新世紀（jì）照（zhào）明用LED光源進行實用性研究。近年來，日本（běn）日亞化工、豐田合成、SONY、佳友電工等都已有（yǒu）LED照明產品問世。世界著名的照明公司（sī）如飛利浦、歐司朗（lǎng）、GE等也投入大量的（de）人力物力進行LED照明產品的研（yán）究開發和（hé）生產。美國GE公司和EMCORE公司合作成立新公司，專（zhuān）門開發白（bái）光LED，以取代白熾燈、緊湊型（xíng）熒光（guāng）燈、鹵（lǔ）鎢燈和汽車燈。德國歐司朗公司（sī）與西門子公司合（hé）作開發（fā）LED照明係統。台灣目前的LED產量僅次於（yú）日本列（liè）在美國之前（qián），從1998年開始投入6億台幣進行（háng）相（xiàng）關開（kāi）發工作。LED發展曆（lì）史已經幾十（shí）年，但在照明領域的應用還是新技術。隨著LED技術的迅猛發展，其發光效率的逐（zhú）步提高，LED的應用市場（chǎng）將更加廣泛，特別（bié）在（zài）全球（qiú）能源短缺的憂慮再度升高的背景下，LED在照明市場的前景更備受全球矚目，被業界認為在未來（lái）10年成為最被看好（hǎo）的市場以及最大的（de）市場，也將是取代白熾燈、鎢絲燈和熒光（guāng）燈的最大（dà）潛力商品。
　　（二）照明應用中存在的主要技術問題
　　近年（nián）來，LED的發光效率正在逐步提高，商（shāng）品化的器件已達到白熾（chì）燈的水平（píng），景觀燈（dēng）采用的（de）白色LED發光效率接近熒光燈的水（shuǐ）平（píng），並在穩步增長中。但是（shì），在照明普及（jí）應用方麵仍存在一些技術性問題：一是光通量有待進一步提（tí）高。采用LED作為照（zhào）明光源，必須可以（yǐ）發出更多的光，必須具有（yǒu）更高的能量效率。二是（shì）LED發出的光與（yǔ）自然光仍（réng）有一定的差距。白熾燈具（jù）有非常強的黃（huáng）色光的成（chéng）分（fèn），給人一種溫暖的感覺。而白光LED發出的白光帶有藍色光的成分，在這種光的照明下，人（rén）們的視覺不很自（zì）然。三是價格較高。這（zhè）是影響LED照明普及（jí）的主要原因。但是，近年來出於晶片技術的改良，製造成本正在急劇下降，近三年來LED的價格下降了近50％，其正朝著高效率（lǜ）、低成（chéng）本的方向發展，這為（wéi）LED在照明領域的（de）應用提供了有利（lì）條件。此外，較好的性價比也可以彌補成本價格方麵的不足。
　　三、LED照明技術在燈光環境中的（de）應用
　　由於LED光源具有發光效率（lǜ）高、耗電量少、使用壽命（mìng）長、安全可靠性強，有利於環保等特（tè）性（xìng），近幾年來（lái）在城市燈光環境中得（dé）到了廣泛的（de）應用。目前已應用於數碼幻彩、護欄照明、廣（guǎng）場照明、庭院照（zhào）明、投光照明、水下照明係列。許多城市利用LED光源（yuán）照（zhào）明技術應用於城市燈光環境建設（shè）中，產生了良好的效果，積累了豐富的經（jīng）驗。如廣州電力（lì）大廈、廣州鶴洞大橋、廣州工（gōng）商行（háng）大廈、珠海迎賓南路（lù）燈光工程（chéng）、東莞中心城區燈光工程、鄭州河南醫科（kē）大立交橋（qiáo）、上海延安路燈光工程、湖南常德市丹陽天橋、南通市通訊塔燈光工程等。
　　隨著全國城市化的進一（yī）步發展，燈光環境（包括路燈、景觀燈、藝術燈等）建設領域將不斷擴大，LED光源的應用也將不斷發展。LED作為第（dì）四代新光源，在城市景觀燈建設領域（yù）中已得到了有效的應用，但要在路燈建設（shè）和維護中取代（dài）大功率的高壓鈉燈、高壓（yā）汞燈、金鹵燈等光源，還需進（jìn）一步的研究（jiū）和探討，認真解決LED光源在（zài）照明應用中存在的技術問題（tí），還需LED光源生產廠家結合路燈行業的實際情況，生產符合路燈建設和維修所需（xū）的新產品，使第四代新光源（yuán）在城市照明建設中發揮更大的作用。