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摘要：当世界上第一个商用的二极管在1968年诞生后，发光工程管就成为了一种具有巨大发展潜力的固态的半导体发光光源，在全世界范围内了有了飞速的传播和发展。就目前的技术而言，LED光源已经具备了多种的功能和特征，在应用领域，LED光源主要在室外的景观照明、夜景照明以及建筑装饰照明等等。本文分析了LED灯具的特点，并与传统灯具性能、评价、寿命、成本方面做了比较。
关键词：LED；照明；比较；应用；发展趋势
Abstract: when the world's first commercial diodes in after its birth in 1968, and shine engineering became a tube has great development potential of the solid semiconductor shine the light source, around the world in a rapid spread of the and development. In the present technology in LED light source already have a variety of function and characteristic, in the fields of application, LED light source in the main landscape lighting, lighting as well as the construction decoration lighting at night, and so on. This paper analyzes the characteristics of LED lamps, and with the traditional lights, evaluation, life, the performance of the cost comparison.
Keywords: LED; Lighting; More; Application; Development trend
中图分类号：[TB858.1]文献标识码：A 文章编号：
一、LED光源的发光原理以及特征
（1）LED的发光原理
LED是一种发光的二极管，也属于半导体的元器件。其核心的部分就是p型的半导体以及n型的半导体所组成的一种晶片，并且在p型和n型的半导体之间还有一个过渡层，将其称为p—n结。一些半导体的材料在PN结中会注入少数的载流子和多数的载流子复合时就会将多余的能量以光的形式散发出来，并将电能转化为光能。当PN结加反向电压的时候，少数的载流子就会很难注入，从而不能发光。当其处于一个正向的工作状态的时候，电流就会从LED的阳极向阴极流去，半导体晶体就会发出紫外到红外等不同颜色的光线，而光的波长也就决定了光的颜色，这也是PN结的具体材料所决定的。光的具体强弱还与电流的强弱有关。我们从发光的材料中通过研究，已经可以研发出各种光色和光效率都更高的LED元件了。
（2）LED的主要应用特征
LED在应用上的主要特征有四个方面，分别是体积小、寿命长并且可控性强、低电压。下面就分别对这四个主要的特征进行详细的说明：
1）体积小，因为LED其实本质上就是一个很小的晶片，被封装在环氧树脂里面，而且每个单元的LED小片都是约为3毫米到5毫米左右的正方形，因此是非常小的，并且重量上也非常轻，可以用于制作各种形状的光源，在各种变化的环境中也非常适用。
2）寿命长，也有人称LED灯为长寿灯，也就是因为其使用寿命是很长的。其原因在于LED是固体的冷光源，被封装在环氧树脂里面，在灯体内没有发生松动的现象，也没有出现灯丝发光且易烧或者热沉积等一些照明光源的突出缺点，所以基本上其使用寿命都可以达到5×104以上了，而且已经是当前的T5荧光灯的平均寿命的三倍以上。
3）可控性强，一些的LED可以很方便的进行化学修饰，从而调整其材料的结构，使得其发出各种颜色的光。例如小电流的时候发出红色的光，而随着电流的不断增加，可以变成橙色、黄色而后又变成绿色。单个的全彩LED可以运用红绿蓝三基色原理，在信息技术的操控下（计算机技术）进行三种颜色的混合，其具有256级的灰度。就可以产生16777216种的颜色，在颜色的组合上可以变化万千，从而形成丰富的动态的图像以及色彩效果。
4）低电压，因为LED是适用的低压直流电源，而供电的电压在6伏到24伏之间，因此，按照产品特性的差异，它比起一般的220伏来说，是更为安全的，在公共场所的运用上会更加合适，不容易造成触电事故。不过，从另一个角度说，这种低电压的半导体元件要在比较大功率和高光通的場所应用，就必须要解决相应的封装和散热等问题。
除了这些特征，LED在环保上的好处也是比较明显的，而且结构坚固，耐用性高，响应的时间也比较短，总之，是一种非常理想的照明光源。
二、LED光源在照明工程中的应用领域
因为照明工程在要求上是有所不同的，所以工程的设计人员要认真的研究LED光源的不同特征，结合具体的使用要求，以及LED 照明产品相应的特点，使其可以充分发挥出优势，尽量避免可能出现的负面的影响。例如，在办公楼的照明中，将LED用在会议室或者室外的立面，就可以很好的起到照明和装饰的作用，有效的烘托出建筑物的美，起到良好的效果；可是，若在办公照明中使用了大面积的LED灯，为了使得办公照明可以达到一定的亮度，就会消耗大量的LED，在成本上会比T5荧光灯还会高很多，并且在舒适度上也并没有T5荧光灯那么好。
（1）建筑装饰的照明
将LED应用在建筑装饰中，因为其体积小并寿命长，又兼色彩丰富和可控性强的优点，所以是可以达到很好的效果的。因其体积小的优势，所以在建筑装饰中不会影响其外观，可以很好的隐藏起来，也可以将其做成多个的LED光源形成的较细的LED光带，其直径约为10至20毫米，LED光带是有比较好的柔韧性的，可以随着建筑物形状的变化任意的弯成需要的形状，在装饰照明的灵活性上大为提高。还可以利用LED的丰富色彩来表现出建筑物的不同特色，并利用计算机技术来进行动态效果的控制，制造出无法想象的照明的变化效果来。在寿命上，LED使得灯具的维修工作大为减少，对于一些维护难度比较高的建筑物来说，对其的立面装饰无疑更加具有实际的意义。在建筑装饰照明中，LED还是有着薄弱的一面的，就是在建筑立面的泛光照明，因其一般情况下都是采用的大功率金卤灯或者高压钠灯，在光源的功率上通常为250瓦或者400瓦，而要使用这么大的功率，LED就很难实现了，在散热上就很难做好，而散热问题解决不好就会造成严重的光衰，所以在大功率的照明工程还是不适合使用LED的。
（2）室外景观照明
在室外景观照明工程中包括了园林灯和地埋灯以及草坪灯和雕塑小品照明等等。与建筑照明相似，LED的景观照明过程中也在灵活度和变化效果上起到了良好的作用，对于一些照明度要求并不太高的场所非常适合的，利用各类的色光之间的协调比变化，可以很好的表现出景观的艺术效果来，体现出景观的美感来，使得景观造型的效果可以更为突出，满足人们对于审美的需求。另外，还可以运用LED在照明方向上的强项，在照射面积较小时，可以与太阳能发电装置进行很好的结合，使用太阳能来进行园林和草坪等的照明，达到环保节能的功效。
（3）功能性的照明
為了使用上的视觉功能所需，所以要达到一定的照度以及良好的视觉效果，在室外内的空间上的照明也就是所谓的功能性的照明。这种照明工程在均匀度以及照度的水平都有着较高的要求，且限制眩光和显色性，在光源的寿命方面也要比较严格的要求。作为功能性的照明应用时，LED光源一般都是使用的白光LED。又因为目前的白光LED在舒适度和成本上都不具有更高的优势，且在光的分布特性上也不能与T5荧光灯相比，所以在功能性的照明中，白光LED一般还只在地下汽车库等，对于照度要求不太高的，可是需要24小时长时间的照明的地方。在这些场所中，白光LED可以有效的发挥寿命长的特点，并且减少了维护的时间和工作量，也因为照度的要求不会太高，所以对灯具的数量也不会要求太多，成本上一般也就能够接受
三、LED灯具与传统光源灯具的差异性
目前LED灯具与传统光源灯具就性能、寿命和成本方面存在着很多不同地方。
a. 色空间均匀度评价来评价LED灯具的存在的不同观察角颜色差异。传统光源单个发光体的特征不同，LED灯具使用的LED灯是多个发光体组成并发光的，LED灯具中的发光体之间存在颜色差异性，需要使用色空间均匀度评价来评价LED灯具颜色的空间分布情况。
b. 用寿命来评价LED灯具的耐用性。
传统光源的寿命性能的测量和评价已经标准化，而且具有互换性，所以传统光源灯具的寿命可以通过替换损坏的光源、以及按10年寿命设计的灯的控制装置来满足要求，所以一般不评价传统光源灯具的寿命。LED灯具的寿命与LED本身寿命、LED驱动器以及灯具提供给LED的环境等诸多因素有关，而且目前LED灯形式较多，除了带标准灯头的 LED以外，其他LED灯不具有互换性，这样对不同的LED灯具，其寿命只有通过相关的寿命评价才能确定。在评价LED灯具寿命时，不仅要声称光通维持寿命（LX），还要声称失效率（FX）。
灯具可以利用的光通量比例的评价参数和传统灯具不同。传统照明灯具用灯具效率来评价，而LED灯具使用光效评价。
LED灯与节能灯，白炽灯使用寿命比较的对比表
一、光通量及应用效率比较。
二、节能比较（按每天8小时，一年的用电量）
四、1000PCS LED总寿命的成本合计与白炽灯，节能对比/Total comparison
如用7WLED的寿命来计算：LED可用50000小时÷2920/年≈17年（按每天8小时×365天=2920小时；电费按0.8元/度；LED成本200元/PCS;白炽灯1元/1PCS;节能灯30元/1PCS
7W LED 100W白炽灯 24W节能灯
电费 20.4kwg17Year×0.8yuan=277.4yuan 292kwh17Year×0.8yuan=3971yuan 70kwh17Year×0.8元=952yuan
灯具成本 300yuan=300yuan 1yuan×33pcs=33yuan 30yuan×6pcs=180yuan
合计 577.4yuan 4004yuan 1132yuan
差额 (10000PCS) 34270000yuan 5546000yuan
四、结语
目前，LED照明应用在室外景观以及建筑装饰照明等领域已经是非常普及的了，在未来对于其重点技术进行突破后，相信在照明领域上会有进一步的扩展，使得LED真正可以成为代替传统的荧光灯的一种更为高效和长寿，同时又具有低成本的优势和环保节能功效的绿色光源。在视觉舒适度方面，白光LED在目前还不能很好的满足大面积的照明需要，研发者要注重对于合理的照明设计的开发，并且结合视觉舒适度的需求，使得LED可以为人们创造更好的光环境，获得更大的社会效益。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：LED；照明；比较；应用；发展趋势
Abstract: when the world's first commercial diodes in after its birth in 1968, and shine engineering became a tube has great development potential of the solid semiconductor shine the light source, around the world in a rapid spread of the and development. In the present technology in LED light source already have a variety of function and characteristic, in the fields of application, LED light source in the main landscape lighting, lighting as well as the construction decoration lighting at night, and so on. This paper analyzes the characteristics of LED lamps, and with the traditional lights, evaluation, life, the performance of the cost comparison.
Keywords: LED; Lighting; More; Application; Development trend
中图分类号：[TB858.1]文献标识码：A 文章编号：
一、LED光源的发光原理以及特征
（1）LED的发光原理
LED是一种发光的二极管，也属于半导体的元器件。其核心的部分就是p型的半导体以及n型的半导体所组成的一种晶片，并且在p型和n型的半导体之间还有一个过渡层，将其称为p—n结。一些半导体的材料在PN结中会注入少数的载流子和多数的载流子复合时就会将多余的能量以光的形式散发出来，并将电能转化为光能。当PN结加反向电压的时候，少数的载流子就会很难注入，从而不能发光。当其处于一个正向的工作状态的时候，电流就会从LED的阳极向阴极流去，半导体晶体就会发出紫外到红外等不同颜色的光线，而光的波长也就决定了光的颜色，这也是PN结的具体材料所决定的。光的具体强弱还与电流的强弱有关。我们从发光的材料中通过研究，已经可以研发出各种光色和光效率都更高的LED元件了。
（2）LED的主要应用特征
LED在应用上的主要特征有四个方面，分别是体积小、寿命长并且可控性强、低电压。下面就分别对这四个主要的特征进行详细的说明：
1）体积小，因为LED其实本质上就是一个很小的晶片，被封装在环氧树脂里面，而且每个单元的LED小片都是约为3毫米到5毫米左右的正方形，因此是非常小的，并且重量上也非常轻，可以用于制作各种形状的光源，在各种变化的环境中也非常适用。
2）寿命长，也有人称LED灯为长寿灯，也就是因为其使用寿命是很长的。其原因在于LED是固体的冷光源，被封装在环氧树脂里面，在灯体内没有发生松动的现象，也没有出现灯丝发光且易烧或者热沉积等一些照明光源的突出缺点，所以基本上其使用寿命都可以达到5×104以上了，而且已经是当前的T5荧光灯的平均寿命的三倍以上。
3）可控性强，一些的LED可以很方便的进行化学修饰，从而调整其材料的结构，使得其发出各种颜色的光。例如小电流的时候发出红色的光，而随着电流的不断增加，可以变成橙色、黄色而后又变成绿色。单个的全彩LED可以运用红绿蓝三基色原理，在信息技术的操控下（计算机技术）进行三种颜色的混合，其具有256级的灰度。就可以产生16777216种的颜色，在颜色的组合上可以变化万千，从而形成丰富的动态的图像以及色彩效果。
4）低电压，因为LED是适用的低压直流电源，而供电的电压在6伏到24伏之间，因此，按照产品特性的差异，它比起一般的220伏来说，是更为安全的，在公共场所的运用上会更加合适，不容易造成触电事故。不过，从另一个角度说，这种低电压的半导体元件要在比较大功率和高光通的場所应用，就必须要解决相应的封装和散热等问题。
除了这些特征，LED在环保上的好处也是比较明显的，而且结构坚固，耐用性高，响应的时间也比较短，总之，是一种非常理想的照明光源。
二、LED光源在照明工程中的应用领域
因为照明工程在要求上是有所不同的，所以工程的设计人员要认真的研究LED光源的不同特征，结合具体的使用要求，以及LED 照明产品相应的特点，使其可以充分发挥出优势，尽量避免可能出现的负面的影响。例如，在办公楼的照明中，将LED用在会议室或者室外的立面，就可以很好的起到照明和装饰的作用，有效的烘托出建筑物的美，起到良好的效果；可是，若在办公照明中使用了大面积的LED灯，为了使得办公照明可以达到一定的亮度，就会消耗大量的LED，在成本上会比T5荧光灯还会高很多，并且在舒适度上也并没有T5荧光灯那么好。
（1）建筑装饰的照明
将LED应用在建筑装饰中，因为其体积小并寿命长，又兼色彩丰富和可控性强的优点，所以是可以达到很好的效果的。因其体积小的优势，所以在建筑装饰中不会影响其外观，可以很好的隐藏起来，也可以将其做成多个的LED光源形成的较细的LED光带，其直径约为10至20毫米，LED光带是有比较好的柔韧性的，可以随着建筑物形状的变化任意的弯成需要的形状，在装饰照明的灵活性上大为提高。还可以利用LED的丰富色彩来表现出建筑物的不同特色，并利用计算机技术来进行动态效果的控制，制造出无法想象的照明的变化效果来。在寿命上，LED使得灯具的维修工作大为减少，对于一些维护难度比较高的建筑物来说，对其的立面装饰无疑更加具有实际的意义。在建筑装饰照明中，LED还是有着薄弱的一面的，就是在建筑立面的泛光照明，因其一般情况下都是采用的大功率金卤灯或者高压钠灯，在光源的功率上通常为250瓦或者400瓦，而要使用这么大的功率，LED就很难实现了，在散热上就很难做好，而散热问题解决不好就会造成严重的光衰，所以在大功率的照明工程还是不适合使用LED的。
（2）室外景观照明
在室外景观照明工程中包括了园林灯和地埋灯以及草坪灯和雕塑小品照明等等。与建筑照明相似，LED的景观照明过程中也在灵活度和变化效果上起到了良好的作用，对于一些照明度要求并不太高的场所非常适合的，利用各类的色光之间的协调比变化，可以很好的表现出景观的艺术效果来，体现出景观的美感来，使得景观造型的效果可以更为突出，满足人们对于审美的需求。另外，还可以运用LED在照明方向上的强项，在照射面积较小时，可以与太阳能发电装置进行很好的结合，使用太阳能来进行园林和草坪等的照明，达到环保节能的功效。
（3）功能性的照明
為了使用上的视觉功能所需，所以要达到一定的照度以及良好的视觉效果，在室外内的空间上的照明也就是所谓的功能性的照明。这种照明工程在均匀度以及照度的水平都有着较高的要求，且限制眩光和显色性，在光源的寿命方面也要比较严格的要求。作为功能性的照明应用时，LED光源一般都是使用的白光LED。又因为目前的白光LED在舒适度和成本上都不具有更高的优势，且在光的分布特性上也不能与T5荧光灯相比，所以在功能性的照明中，白光LED一般还只在地下汽车库等，对于照度要求不太高的，可是需要24小时长时间的照明的地方。在这些场所中，白光LED可以有效的发挥寿命长的特点，并且减少了维护的时间和工作量，也因为照度的要求不会太高，所以对灯具的数量也不会要求太多，成本上一般也就能够接受
三、LED灯具与传统光源灯具的差异性
目前LED灯具与传统光源灯具就性能、寿命和成本方面存在着很多不同地方。
a. 色空间均匀度评价来评价LED灯具的存在的不同观察角颜色差异。传统光源单个发光体的特征不同，LED灯具使用的LED灯是多个发光体组成并发光的，LED灯具中的发光体之间存在颜色差异性，需要使用色空间均匀度评价来评价LED灯具颜色的空间分布情况。
b. 用寿命来评价LED灯具的耐用性。
传统光源的寿命性能的测量和评价已经标准化，而且具有互换性，所以传统光源灯具的寿命可以通过替换损坏的光源、以及按10年寿命设计的灯的控制装置来满足要求，所以一般不评价传统光源灯具的寿命。LED灯具的寿命与LED本身寿命、LED驱动器以及灯具提供给LED的环境等诸多因素有关，而且目前LED灯形式较多，除了带标准灯头的 LED以外，其他LED灯不具有互换性，这样对不同的LED灯具，其寿命只有通过相关的寿命评价才能确定。在评价LED灯具寿命时，不仅要声称光通维持寿命（LX），还要声称失效率（FX）。
灯具可以利用的光通量比例的评价参数和传统灯具不同。传统照明灯具用灯具效率来评价，而LED灯具使用光效评价。
LED灯与节能灯，白炽灯使用寿命比较的对比表
一、光通量及应用效率比较。
二、节能比较（按每天8小时，一年的用电量）
四、1000PCS LED总寿命的成本合计与白炽灯，节能对比/Total comparison
如用7WLED的寿命来计算：LED可用50000小时÷2920/年≈17年（按每天8小时×365天=2920小时；电费按0.8元/度；LED成本200元/PCS;白炽灯1元/1PCS;节能灯30元/1PCS
7W LED 100W白炽灯 24W节能灯
电费 20.4kwg17Year×0.8yuan=277.4yuan 292kwh17Year×0.8yuan=3971yuan 70kwh17Year×0.8元=952yuan
灯具成本 300yuan=300yuan 1yuan×33pcs=33yuan 30yuan×6pcs=180yuan
合计 577.4yuan 4004yuan 1132yuan
差额 (10000PCS) 34270000yuan 5546000yuan
四、结语
目前，LED照明应用在室外景观以及建筑装饰照明等领域已经是非常普及的了，在未来对于其重点技术进行突破后，相信在照明领域上会有进一步的扩展，使得LED真正可以成为代替传统的荧光灯的一种更为高效和长寿，同时又具有低成本的优势和环保节能功效的绿色光源。在视觉舒适度方面，白光LED在目前还不能很好的满足大面积的照明需要，研发者要注重对于合理的照明设计的开发，并且结合视觉舒适度的需求，使得LED可以为人们创造更好的光环境，获得更大的社会效益。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。