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　　一、前言

　　自從上個(gè)世紀(jì)七十年代出現(xiàn)世界能源危機(jī)以來(lái)，世界各國(guó)紛紛采取相應(yīng)的對(duì)策，積極開發(fā)新能源，千方百計(jì)節(jié)約現(xiàn)有能源，節(jié)能與低碳已成為當(dāng)今國(guó)際社會(huì)熱點(diǎn)和普遍關(guān)注的重大問(wèn)題。為了節(jié)約電能，保護(hù)環(huán)境，改善照明質(zhì)量，實(shí)施綠色照明，推動(dòng)LED照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展，我國(guó)政府實(shí)施了一系列措施，如：科技部等六部委聯(lián)合成立了國(guó)家半導(dǎo)體照明工程協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組，2003年10月緊急啟動(dòng)了“半導(dǎo)體照明工程”公關(guān)項(xiàng)目，863計(jì)劃LED項(xiàng)目，十城萬(wàn)盞燈計(jì)劃等等。這些措施有力地推動(dòng)了我國(guó)LED照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和照明節(jié)能。國(guó)家2003年啟動(dòng)半導(dǎo)體工程，2003～2005年投入1.4億，2005～2010年863計(jì)劃投入3.5億，科技部規(guī)劃的“十城萬(wàn)盞”半導(dǎo)體照明試點(diǎn)工程，2010年裝燈量達(dá)50萬(wàn)盞。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，到2009年底，我國(guó)共有LED生產(chǎn)企業(yè)3500余家，其中，上游的外延及芯片生產(chǎn)商有27家左右，中游封裝企業(yè)約1100余家，下游應(yīng)用產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)約2400余家，發(fā)展異常迅速，成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)，出現(xiàn)了不同的聲音，是很正常的，是對(duì)LED產(chǎn)業(yè)的關(guān)心和愛(ài)護(hù)，這也是任何新生事物發(fā)展的自然規(guī)律。

　　照明節(jié)能主要由三個(gè)方面組成節(jié)能系統(tǒng)：一是設(shè)計(jì)，合理布燈，選擇高效光源、高效燈具、采用靈活的控制系統(tǒng)；二是產(chǎn)品制造，提高光源的光效，提高燈具光的輸出效率，提高控制系統(tǒng)的靈活性和可靠性；三是管理，實(shí)施科學(xué)化、人性化管理，三者缺一不可。LED光源目前作為光效發(fā)展最快的新光源，是繼白熾燈、氣體放電燈之后的新興的固態(tài)照明光源（SSL），也常被稱作第三代照明光源。由于其體積小、功效高、色彩豐富、對(duì)外熱輻射小、燈具制作外形變化容易、控制方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，在目前的照明工程中開始得到廣泛應(yīng)用，特別是室外的夜景景觀照明，起到其他光源不可替代的作用。

　　二、LED光源

　　1、LED發(fā)光二極管

　　發(fā)光二極管（LED）由半導(dǎo)體材料的P層和N層結(jié)合，通過(guò)電子與空穴復(fù)合產(chǎn)生自發(fā)輻射光。白光理論光效300lm/w以上，理論壽命10萬(wàn)小時(shí)以上，其產(chǎn)業(yè)遠(yuǎn)為進(jìn)入成熟期，有很大的創(chuàng)新和發(fā)展空間。

　　有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）是利用有機(jī)半導(dǎo)體材料的特性，在電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，使電子和空穴在發(fā)光層上復(fù)合形成激子，它由激發(fā)態(tài)回落到基態(tài)的同時(shí)，能量以光波的形式釋放。不同的發(fā)光材料產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的光。根據(jù)有機(jī)發(fā)光材料的不同，可分為小分子OLED和高分子OLED。將紅、綠、藍(lán)光材料或磷光材料混合放入一個(gè)RGB裝置中可產(chǎn)生白光。OLED是表面發(fā)光的照明器件，很薄，很輕，柔性，透明，可以卷起來(lái)，在照明應(yīng)用上前景將更為廣闊。

　　世界第一只LED發(fā)光二極管是1962年由美國(guó)通用電氣公司的Holonyak博士發(fā)明的。1997年生產(chǎn)出1W白色LED，到目前制約大功率LED發(fā)展的主要原因是散熱封裝等問(wèn)題。LED內(nèi)芯為半導(dǎo)體PN結(jié)，采用環(huán)氧樹脂等材料封裝內(nèi)芯。PN結(jié)流過(guò)正向電流，發(fā)出的是單色光，白光LED是由紅、綠、藍(lán)LED組合在一起得到白光。也可以用熒光材料與能發(fā)紫外輻射的LED結(jié)合產(chǎn)生白光。LED光源一般不含紫外線和紅外線。

　　LED光源的光效發(fā)展基本過(guò)程見表1。

表1 1W－LED光效值（白光光效（lm/w）（350mA）

　　2、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

　　全球產(chǎn)品安全檢測(cè)和認(rèn)證領(lǐng)域的UL公司，2009年11月30日發(fā)布針對(duì)LED照明產(chǎn)品的安全標(biāo)準(zhǔn)ANSI/UL8750，IEC/PAS62612：2009標(biāo)準(zhǔn)，2009年6月10日發(fā)布，主要對(duì)自鎮(zhèn)流LED燈的標(biāo)記、尺寸、功率、光通量、相關(guān)色溫及顯色指數(shù)、壽命、測(cè)試方法等進(jìn)行規(guī)定。我國(guó)近兩年陸續(xù)發(fā)布了針對(duì)LED及照明產(chǎn)品的十個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，其中有：GB24819－2009普通照明用LED模塊安全要求；GB/T24823－2009普通照明用LED模塊性能要求；GB/T24824－2009普通照明用LED模塊測(cè)試方法；GB/T24826－2009普通照明用LED和LED模塊術(shù)語(yǔ)和定義等。為L(zhǎng)ED的有序、健康發(fā)展起到了規(guī)范和指導(dǎo)作用。LED燈具標(biāo)準(zhǔn)仍執(zhí)行有關(guān)燈具的制造和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

　　3、研發(fā)與生產(chǎn)

　　LED產(chǎn)業(yè)鏈：襯底－外延片－芯片－封裝－應(yīng)用。我國(guó)2008年LED產(chǎn)值700億元，2009年LED芯片產(chǎn)值比2008年增長(zhǎng)25%，達(dá)到23億元，封裝產(chǎn)值204億元，照明應(yīng)用600億元。2009年產(chǎn)值800億元， 2010年產(chǎn)值超過(guò)1000億元，增長(zhǎng)非常迅速。截止2009年中國(guó)封裝產(chǎn)量全球第一，占全球70%。國(guó)內(nèi)封裝龍頭企業(yè)有：九洲光電、鴻利光電、佛山國(guó)星、瑞豐光電、雷曼光電等大型企業(yè)的產(chǎn)量占國(guó)內(nèi)主導(dǎo)地位，而芯片研發(fā)、生產(chǎn)的核心技術(shù)還遠(yuǎn)落后于國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家。制約大功率LED發(fā)展的一個(gè)主要問(wèn)題是溫度，

　　1W級(jí)以上大功率LED的光電轉(zhuǎn)換效率為15%，剩余85%轉(zhuǎn)換為熱能。在1mm～2.5mm的芯片上功率密度，相當(dāng)300W/mm2以上。2009年中國(guó)LED行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是：應(yīng)用52%；芯片封裝11%；芯片37%。LED行業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用也帶動(dòng)了一大批相關(guān)產(chǎn)業(yè)，特別是燈具和控制電源等產(chǎn)第21卷第5期邴樹奎等：LED在照明工程中的應(yīng)用103業(yè)。

　　4、LED發(fā)光二極管與其他光源的比較

　　目前低能耗、長(zhǎng)壽命、高光效光源種類較多，如三基色熒光燈、緊湊型熒光燈、金屬鹵化物燈、鈉燈、冷陰極管、LED等，滿足了室內(nèi)外照明節(jié)能的需要。在眾多的高效光源中，LED是發(fā)展最快，應(yīng)用面最廣的光源，特別是在室外景觀照明和室內(nèi)藝術(shù)照明中應(yīng)用，而且也逐步在室內(nèi)功能性照明中開始應(yīng)用。表2是照明工程中常用的幾種光源比較。

　　表2常用光源基本技術(shù)參數(shù)

　　三、LED燈具

　　由于LED是固體光源，具有體積小，響應(yīng)快，可以模塊組合，直流電源直接驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，為燈具制造帶來(lái)極大的方便?？梢愿鶕?jù)需要制作成各類功能型照明燈具，也可以根據(jù)藝術(shù)照明的需要制作成藝術(shù)品燈具，使燈具的制造隨心所欲。

　　在LED燈具下游生產(chǎn)中，主要解決以下幾個(gè)技術(shù)問(wèn)題：一是散熱技術(shù)；二是電源驅(qū)動(dòng)和控制技術(shù)；三是光學(xué)技術(shù)；四是燈具制造技術(shù)；五是工程應(yīng)用技術(shù)。

　　提高燈具效率也是非常重要的，除常規(guī)的方法外，還可以采用高分子反光材料的貼膜工藝，可提高燈具效率約10%左右。

　　LED光源很早就在建筑工程中應(yīng)用，早期應(yīng)用的有配電箱、柜等設(shè)備上的LED信號(hào)燈，地腳燈，應(yīng)急出口燈，儀表顯示器等，發(fā)展到今天，工程上應(yīng)用的燈具品種已比較全面。由于LED光源固有的特點(diǎn)，所制作的燈具最適合應(yīng)用在頻繁震動(dòng)的場(chǎng)合，移動(dòng)照明設(shè)備，防爆照明設(shè)備，醫(yī)療照明設(shè)備，應(yīng)急照明燈具、夜景照明等。

　　在室內(nèi)外功能性照明方面，由于目前LED燈具的光效、性價(jià)比還不理想，應(yīng)用上受到一定的限制，從LED光源的發(fā)展趨勢(shì)上看，這只是個(gè)時(shí)間的問(wèn)題。

　　四、LED在照明工程中的應(yīng)用

　　1、LED照明應(yīng)用的廣泛性

　　照明工程是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涵蓋了基礎(chǔ)科學(xué)研究、工程應(yīng)用技術(shù)、環(huán)境照明藝術(shù)、人文歷史、經(jīng)濟(jì)、文化、管理等多種學(xué)科。

　　LED照明光源的應(yīng)用是人們有目共睹的，從家電產(chǎn)品、交通運(yùn)輸、顯示設(shè)備到工程技術(shù)應(yīng)用，無(wú)處不有，無(wú)處不在。2008年奧運(yùn)會(huì)的鳥巢、水立方的景觀照明，場(chǎng)地?zé)艄獗硌?，都采用了LED照明光源。2010年上海世博園使用10.3億顆LED做照明，僅世博公園內(nèi)就采用了1700套LED照明燈具。世博園英國(guó)館的“種子圣殿”采用了60686根長(zhǎng)7.5米LED亞克力觸須，德國(guó)館由40萬(wàn)顆LED組成磁力金屬球互動(dòng)裝置，夜景照明70%以上采用LED技術(shù)，目前是世界最大的LED應(yīng)用示范區(qū)。

表3國(guó)內(nèi)LED應(yīng)用比例分布

　　2、功能性照明

　　功能性照明主要是指對(duì)被照?qǐng)鏊鶎?duì)照明參數(shù)有相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)要求的照明，如照度、亮度、顯色指數(shù)、色溫、眩光等主要參數(shù)的要求，像體育場(chǎng)地、商場(chǎng)、醫(yī)院、學(xué)校、辦公、道路等場(chǎng)所的照明。

　?。?）室外照明

　　LED室外功能性照明中的道路照明，目前還處于實(shí)驗(yàn)性應(yīng)用階段。美國(guó)能源部2008年9月對(duì)明尼阿波利斯大橋路燈測(cè)試結(jié)果。20盞的250W高壓鈉燈路燈，運(yùn)行時(shí)間4380小時(shí)，年耗電26465kWh，（16盞244W+4盞289W）LED路燈運(yùn)行時(shí)間4380小時(shí)，年耗電22165kWh，節(jié)電13%。美國(guó)成本回報(bào)期至少要13年，因?yàn)槊绹?guó)的電價(jià)是中國(guó)的一半，人工費(fèi)、產(chǎn)品費(fèi)高于中國(guó)，由于中國(guó)的產(chǎn)品、人工費(fèi)便宜，中國(guó)成本回報(bào)期需要3～5年。2009年美國(guó)克林頓基金會(huì)在洛山磯示范推廣1.5萬(wàn)盞LED路燈，目標(biāo)5年替換14萬(wàn)盞路燈，節(jié)電40%。

　　2010年深圳燈光環(huán)境管理中心實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是，27盞LED路燈的平均照度值稍好于100W高壓鈉燈，與飛利浦CosmoPlis，150W高壓鈉燈還有較大差距。LED平均值在12m×33m區(qū)域接近150W高壓鈉燈，超過(guò)100W高壓鈉燈17.6%；在9m×33m區(qū)域超過(guò)150W高壓鈉燈10.2%，超過(guò)100W高壓鈉燈32.2%。路面越窄，利用系數(shù)越高。逐漸逼近400W高壓鈉燈，主干道應(yīng)用已具備條件。光衰：LED路燈最小5.9～8.0%，平均1.9～14.1%；高壓鈉燈路燈最小8.7～16.1%。配光：在12m×33m區(qū)域比飛利浦CosmoPlis，150W高壓鈉燈差，照度的均勻度沒(méi)有達(dá)到0.35。在9m×33m區(qū)域超過(guò)150W高壓鈉燈，照度的均勻度達(dá)到0.4。

　　近兩年LED路燈應(yīng)用的比較多，發(fā)展也比較快，可以說(shuō)有喜有憂，喜的是一批好的產(chǎn)品得到了實(shí)驗(yàn)性應(yīng)用，為今后大范圍應(yīng)用積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。但也有一些產(chǎn)品性能和參數(shù)滿足不了道路照明的要求，對(duì)LED路燈今后的推廣應(yīng)用帶來(lái)不利的影響。

　　本人認(rèn)為，LED路燈目前在機(jī)動(dòng)車道路少量實(shí)驗(yàn)性應(yīng)用是可行的，在實(shí)踐中總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)，但一定要選擇好的產(chǎn)品，滿足道路照明標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。LED路燈在小區(qū)道路和步行道上應(yīng)用應(yīng)該大力推廣，在節(jié)能等方面優(yōu)于其他光源，顯色性上優(yōu)于高壓鈉燈，有利于行人識(shí)別物體。

　　LED路燈的光源和電源應(yīng)采用模塊式組裝，便于今后的維護(hù)和更換。LED路燈造型見圖1，實(shí)驗(yàn)應(yīng)用見圖2和圖3。

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