LED环保灯发展史

上个世纪60年代，科技工作者利用半导体PN结发光的原理，研制成了LED发光二极管。当时研制的LED，所用的材料是GaASP，其发光颜色为红色。经过近30年的发展，现在大家十分熟悉的LED，已能发出红、橙、黄、绿、蓝等多种色光。然而照明需用的白色光LED仅在近年才发展起来，这里向读者介绍有关照明用白光LED。

1. 可见光的光谱和LED白光的关系。 众所周之，可见光光谱的波长范围为380nm~760nm，是人眼可感受到的七色光--红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，但这七种颜色的光都各自是一种单色光。例如LED发的红光的峰值波长为565nm。在可见光的光谱中是没有白色光的，因为白光不是单色光，而是由多种单色光合成的复合光，正如太阳光是由七种单色光合成的白色光，而彩色电视机中的白色光也是由三基色红、绿、蓝合成。由此可见，要使LED发出白光，它的光谱特性应包括整个可见的光谱范围。但要制造这种性能的LED，在目前的工艺条件下是不可能的。根据人们对可见光的研究，人眼睛所能见的白光，至少需两种光的混合，即二波长发光(蓝色光+黄色光)或三波长发光(蓝色光+绿色光+红色光)的模式。上述两种模式的白光，都需要蓝色光，所以摄取蓝色光已成为制造白光的关键技术，即当前各大LED制造公司追逐的"蓝光技术"。目前国际上掌握"蓝光技术"的厂商仅有少数几家，比如日本的日亚化学,日本的丰田合成,美国的CREE,德国的欧司朗等,所以白光LED的推广应用，尤其是高亮度白光LED在我国的推广还有一个过程。

2. 白光LED的工艺结构和白色光源。 对于一般照明，在工艺结构上，白光LED通常采用两种方法形成，第一种是利用"蓝光技术"与荧光粉配合形成白光;第二种是多种单色光混合方法。这两种方法都已能成功产生白光器件。第一种方法产生白光的系统如图1所示，图中LED GaM芯片发蓝光(λp=465nm)，它和YAG(钇铝石榴石)荧光粉封装在一起，当荧光粉受蓝光激发后发出黄色光，结果，蓝光和黄光混合形成白光(构成LED的结构如图2所示)。第二种方法采用不同色光的芯片封装在一起，通过各色光混合而产生白光。

3.白光LED照明新光源的应用前景。 为了说明白光LED的特点，先看看目前所用的照明灯光源的状况。白炽灯和卤钨灯，其光效为12~24流明/瓦;荧光灯和HID灯的光效为50~120流明/瓦。对白光LED:在1998年，白光LED的光效只有5流明/瓦，到了1999年已达到15流明/瓦，这一指标与一般家用白炽灯相近，而在2000年时，白光LED的光效已达25流明/瓦，这一指标与卤钨灯相近。有公司预测，到2005年，LED的光效可达50流明/瓦，到2015年时，LED的光效可望达到150~200流明/瓦。那时的白光LED的工作电流便可达安培级。由此可见开发白光LED作家用照明光源，将成可能的现实。

普通照明用的白炽灯和卤钨灯虽价格便宜，但光效低(灯的热效应白白耗电)，寿命短，维护工作量大，但若用白光LED作照明，不仅光效高，而且寿命长(连续工作时间10000小时以上)，几乎无需维护。目前，德国Hella公司利用白光LED开发了飞机阅读灯;澳大利亚首都堪培拉的一条街道已用了白光LED作路灯照明;我国的城市交通管理灯也正用白光LED取代早期的交通秩序指示灯。可以预见不久的将来，白光LED定会进入家庭取代现有的照明灯。

LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源，它有着广泛的用途。

体积小

LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常的小，非常的轻。

耗电量低

LED耗电非常低，一般来说LED的工作电压是2-3.6V。工作电流是0.02-0.03A。这就是说:它消耗的电不超过0.1W。

使用寿命长

在恰当的电流和电压下，LED的使用寿命可达10万小时

高亮度、低热量

环保

LED是由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。

坚固耐用

LED是被完全的封装在环氧树脂里面，它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，这些特点使得LED可以说是不易损坏的。

1. 按发光管发光颜色分

按发光管发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色(又细分黄绿、标准绿和纯绿)、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。

根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管不适合做指示灯用。

2. 按发光管出光面特征分

按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。国外通常把φ3mm的发光二极管记作T-1;把φ5mm的记作T-1(3/4);把φ4.4mm的记作T-1(1/4)。

由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。

从发光强度角分布图来分有三类:

(1)高指向性。一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为5°~20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。

(2)标准型。通常作指示灯用，其半值角为20°~45°。

(3)散射型。这是视角较大的指示灯，半值角为45°~90°或更大，散射剂的量较大。

3. 按发光二极管的结构分

按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。

4. 按发光强度和工作电流分

按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED(发光强度100mcd);把发光强度在10~100mcd间的叫高亮度发光二极管。一般LED的工作电流在十几mA至几十mA，而低电流LED的工作电流在2mA以下(亮度与普通发光管相同)。

除上述分类方法外，还有按芯片材料分类及按功能分类的方法

中国LED产业起步于20世纪70年代。经过30多年的发展， 中国LED产业已初步形成了包括LED外延片的生产、LED芯片的制备、LED芯片的封装以及LED产品应用在内的较为完整的产业链。在"国家半导体照明工程"的推动下，形成了上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州和石家庄七个国家半导体照明工程产业化基地。长三角、珠三角、闽三角以及北方地区则成为中国LED产业发展的聚集地。

目前，中国半导体照明产业发展向好，外延芯片企业的发展尤其迅速、封装企业规模继续保持较快增长、照明应用取得较大进展。2007年中国LED应用产品产值已超过300亿元，已成为LED全彩显示屏、太阳能LED、景观照明等应用产品世界最大的生产和出口国，新兴的半导体照明产业正在形成。国内在照明领域已经形成一定特色，其中户外照明发展最快，已有上百家LED路灯企业并建设了几十条示范道路，但国内在大尺寸LCD背光和汽车前照灯方面仍显落后。

2008年北京奥运会对LED照明的集中展示让人们对LED有了全新的认识，有力推动了中国半导体照明产业的发展。当前中国半导体产业产业大而不强，核心竞争力仍有待于进一步提升。对国内企业而言，壮大规模、提高产品质量与技术水平是首要任务，提高未来取得大厂专利授权时的要价能力，或逐步通过研发突破核心专利。

1、静态实像素(等间距与非等间距相同):16*8实像素单一模组最大功耗 16*8*3*0.02=7.68 16--16个像素点宽;8--8个像素点高;3--每个像素点由三路电流;0.02--估算每一路电流的大小。

注: 2R1G1B实像素两个红色LED串联在一块只算一路电流。

2、静态虚拟像素(等间距)2R1G1B:单一模组最大功耗 16*8*4*0.02=10.24 16--16个像素点宽;8--8个像素点高;4--每个像素点由4路电流;0.02--估算每一路电流的大小。

注: 2R1G1B虚拟像素两个红色LED分开每一灯管算一路电流。

3、 扫描实像(1R1G1B)或(2R1G1B):以P10全彩四扫16*16模组为例 单一模组最大功 耗 (16*16*3*0.03)/4=10.24 16--16个像素点宽;8--8个像素点高;3--每个像素点由3路电流;0.02--估算每 一路电流的大小;4--为1/4扫描。

注: 1R1G1B实像素四个LED灯管并联算一路电流;扫描板每一电源估算使用绿为80%。