LED燈的特點

       LED燈光照效率高，既滿足人們的照明要求，也注重照明方式對環境和人體的影響。LED燈的主要特點是:

       1發光效率高、耗電量少。發光效率單位一般為流明/瓦。白熾燈光效在10-15流明/瓦、鹵鎢燈12-24流明/瓦、熒光燈50-90流明/瓦、鈉燈90-140流明/瓦，LED燈光效為100-200流明/瓦，而且發光的單色性好，可直接發出有色可見光。在同樣照明效果的情況下，耗電量是白熾燈的十分之一，熒光燈的二分之一。

       2工作電壓低、功耗低，方便用于無交流市電地區。LED的工作電壓低(直流2-3.6v)，只需要極微弱電流即可正常發光。夜景照明中的LED燈一個才0.06瓦，而LED路燈一個才1瓦。利用當地的太陽能電池就能讓LED燈發光，可給全球15億尚未受益于電網的人們帶來光明。

       3應用非常靈活，可以做成點、線、面各種形式的輕薄短小產品。LED的控制極為方便，只要調整電流，就可以隨意調光強;不同光色的組合變化多端，利用時序控制電路，更能達到豐富多彩的動態變化效果。

       4超長壽命、綠色環保。LED是固體冷光源，體積小、重量輕、無燈絲、無玻璃泡、不怕震動，使用壽命可達5萬-10萬小時。光譜中沒有紫外線和紅外線，廢棄物可回收，沒有污染，是典型的綠色照明光源。

       10月7日，瑞典皇家科學院宣布，日本科學家、明城大學教授赤崎勇、名古屋大學教授天野浩和美籍日裔科學家、加利福尼亞大學圣巴巴拉分校教授中村修二等3人共同獲得2014年諾貝爾物理學獎，以表彰他們在攻克藍光LED難題作出的貢獻。正如頒獎詞中寫到的那樣:“白熾燈照亮20世紀，而LED燈將照亮21世紀”。此舉將有力地助推半導體(LED)照明的技術進步和普及應用。

LED燈是第三代照明電光源

       1879年，愛迪生將燈絲通電加熱到白熾狀態，利用熱輻射發出可見光，發明了白熾燈，第一次革命性地改變了人們的照明方式。但其電能大部分發熱耗散，只有很小一部分轉化成了光，光效12流明/瓦左右，壽命大約在2000小時。

       第二代照明電光源出現在20世紀30年代，經濟大蕭條使照明行業開始注意光照效率，出現了熒光燈，爾后與鎮流器組合成一體則稱為節能燈。電子鎮流器給燈絲加熱并發射電子，碰撞燈管內的氬原子又撞擊內部的汞原子，使汞原子產生電離，并發出紫外線激起熒光粉發光。由于熒光燈工作時燈絲的溫度比白熾燈低很多，壽命達5000小時以上，其能量轉換效率高可達50流明/瓦以上，所以節約電能。但由于汞的沸點低，常溫下即可蒸發，廢棄燈管破碎后可使周圍空氣中的汞濃度超標上百倍，會破壞人的中樞神經系統，一次吸入25毫克汞蒸氣即可致死。

       20世紀90年代初出現的第三代照明電光源——LED燈，更加節能且又環保，是照明行業的第三次變革。LED是一種將電能直接轉化為光能的固態半導體電子元件。發光二極管的核心部分是由p型半導體和n型半導體組成的晶片，在p型半導體和n型半導體之間有一個過渡層，稱為p-n結。在某些半導體材料中，在p-n結施加反向電壓時，注入的少數載流子與多數載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。利用各種化合物半導體材料及通過化學修飾方法，調整材料的能帶結構和禁帶寬度之變化，設計發出不同顏色的LED:砷化鎵二極管發紅光，磷化鎵二極管發綠光，碳化硅二極管發黃光，氮化鎵二極管發藍光。LED光源可利用紅、綠、藍三基色原理，在計算機技術控制下使三種顏色具有256級灰度并任意混合，即可產生256×256×256(即16777216)種顏色，形成不同光色的組合。LED組合的光色變化多端，可實現豐富多彩的動態變化效果及各種圖像。

藍光LED開啟照明新時代

       對于一般照明而言，人們更需要白色的光源。按照光學原理，人眼所能見的白光，需要由三波長光(藍色光+綠色光+紅色光)混合或二波長發光(藍色光+黃色光)混合而成。從1962年出現低光度的紅光LED開始，長時期只有紅色與綠色發光二極管。白光缺位是由于無法獲得藍光。因此，上世紀80年代以后，藍光LED技術成為各國大學和企業主攻的戰場。

       1986年，日本名古屋大學赤崎勇和天野浩兩人首次制成高質量的氮化鎵晶體，他們所采用的方法是在藍寶石襯底上涂上一層氮化鋁材料，并在其上面生長氮化鎵晶體。此后還在創設p層工作面上取得突破性進展，用掃描電鏡產生的電子流提高p層的效率。1992年，他們終于制成了第一個發藍光的LED。而原在日本“日亞”公司的中村修二從1988年開始研制藍光LED，并在兩年之后成功地制成了高質量的氮化鎵晶體。他的方法是在低溫下生長一薄層氮化鎵晶體，隨后在稍高的溫度下繼續進行晶體培養。他還采用了一種更簡單、更便宜的加熱方法創設p層，并于1992年制成了具有完善功能的p層。

       藍光LED技術的出現，可以說是繼愛迪生發明電燈之后，人類照明歷史上最值得夸耀的技術之一。人類可以使用全新的手段產生白色光源，開啟照明新時代。

LED照明走進平民百姓家

       二十一世紀將進入以LED為代表的新型照明光源時代。2008年9月，廈門市率先在筼筜湖畔沿岸11.2公里步行道安裝了560盞太陽能光伏與LED光源組合的步道燈，至今已使用六年了。2009年初，為了推動中國LED產業的發展，降低能源消耗，科技部推出“十城萬盞”半導體照明應用示范城市方案，該計劃涵蓋北京、上海、深圳、武漢、廈門等21個國內發達城市。實施的示范工程超過2000項，應用的LED燈具超過420萬盞，年節電超過4億度。目前應用得較多的是室外夜景照明，道路、隧道、廣場、地鐵等公共場所照明，路燈和隧道燈。

       美國從2000年起投資5億美元實施“國家半導體照明計劃”，歐盟也在2000年宣布啟動類似的“彩虹計劃”。我國科技部在2003年提出“國家半導體照明工程”，形成了上海、大連、南昌、廈門、深圳、揚州和石家莊等七個國家半導體照明工程產業化基地。

       雖然現在LED燈價格比傳統照明電光源要高，但其使用一年多時間的節能就可收回投資。目前，白光LED燈的光效已突破300流明/瓦(理論值為400流明/瓦)。隨著寬譜白光LED、偏振LED，尤其是有機LED(oLED)等技術的開發，LED燈性能將進一步提高，成本也將不斷降低，其應用也更廣泛，節能又環保的LED燈必將進入廣大平民百姓的家。

LED應用可分為六類:

       1.室外景觀照明;2.室內裝飾照明;3.專用照明，如背光源、照相機閃光燈、汽車照明、臺燈、路燈、隧道燈等;4.安全照明，如礦燈、防爆燈;5.特種照明，如農牧漁業及醫療保健用無熱輻射照明燈、治療燈、殺菌燈、農作物及花卉等的非視覺照明燈;6.普通照明，用于辦公室、商店、酒店、家庭照明。(廈門市老科協)