LED照明引爆第三次电光源技术革命
LED照明引爆第三次电光源技术革命 LED路灯 19世纪初，爱迪生发明了白炽灯，电能开始应用于照明领域。100多年来，经过几代科技人员的努力，电光源经历了从白炽灯到气体放电灯两次技术革命，光效、寿命、显色性等指标不断提高，而售价则不断下降。现在，第三次电光源技术革命——LED照明固态照明(LED，Lightemittingdiode，发光二极管)——已经来临，刚刚拉开普及应用的序幕。 传统电光源技术均存在明显缺陷 若不考虑价格因素，传统的电光源(白炽灯、气体放电灯等)都存在一些明显的技术缺陷难以彻底解决，而这就成为制约其进一步发展壮大的最大障碍。 白炽灯——效率低，寿命短，耗电量大 白炽灯一般有普通白炽灯和卤钨灯两种类型。卤钨灯就是充有卤素的钨丝白炽灯，现在常用的卤钨灯有碘钨灯和溴钨灯，其发光效率和使用寿命优于普通白炽灯。卤钨灯主要用于强光照明，例如公共建筑、交通、拍摄电影和电视节目制作等场合的照明。其中，碘钨灯还可作为干燥剂、烘箱的热源，可用于体育场、游泳池等室内照明。 白炽灯的发光原理是：电流通过灯丝(钨丝，熔点3000多摄氏度)时产生热量，螺旋状灯丝聚集热量，当温度高于2000摄氏度时，灯丝处于白炽状态而发出光来。灯丝温度越高，发出的光越亮。白炽灯发光特点是：发出连续光谱，故显色性高；灯丝高温下变软、升华，容易熔断，故寿命短；绝大多数电能都转化为热能，故光电转化效率极低，耗电量大。 气体放电灯——含汞及稀土，显色性差，光衰大 气体放电灯是由气体、金属蒸气或几种气体与金属蒸气的混合放电而发光的电光源，目前用得较多的是辉光放电和弧光放电。辉光放电一般用于霓虹灯和指示灯，弧光放电可有很强的光输出，主要用作照明光源。气体放电灯按气压高低又可分为两类，即低气压放电灯和高强度气体放电(High——intensitydischarge，HID)灯。低压气体放电灯主要包括荧光灯(低压汞灯)、低压钠灯和无极灯，而HID灯包括高压汞灯、高压钠灯、金卤灯(金属卤化物灯，HQI)等。 荧光灯1938年开始出现，当时的产品主要是T12(灯管直径38mm)、T10(32mm)，1978年T8(26mm)问世，1995年T5(16mm)上市。荧光灯的发展与荧光粉密切相关。最初使用的是卤粉，其发光效率低，且在紫外线照射下劣化严重。直到稀土三基色荧光粉发明之后，T5才被生产出来，它的出现使得荧光灯的光效提升50%，寿命提升150%，有明显的节能效果。1930年代，低压钠灯和高压汞灯也开始出现，光效比白炽灯高出2.5倍，但显色性较差。 1960年代，高压钠灯和金卤灯开始发展起来。1962年，美国首先解决了钠在高温、高压时的抗腐蚀、半透明多晶氧化铝管材料，又突破了封接工艺，制成第一支高压钠灯，当时的光效是90lm/W，显色指数Ra为25，寿命为5000h，发出的光是金黄色，节能效果很好，很快在道路、港口、车站、工厂、桥梁、广场等户外照明场合应用。金属卤化物灯是在高压汞灯基础上添加各种金属卤化物制成的光源，具有发光效率高、显色性能好、寿命长等特点，是一种接近日光色的节能新光源，广泛应用于体育场馆、展览中心、大型商场、工业厂房、街道广场、车站、码头等场所的室内照明。 气体放电灯的工作原理是：放电灯接入工作电路后产生稳定的自持放电，由阴极发射的电子被外电场加速，电能转化为自由电子的动能；快速运动的电子与气体原子碰撞，气体原子被激发，自由电子的动能又转化为气体原子的内能；受激气体原子从激发态返回基态，将获得的内能以光辐射的形式释放出来。上述过程重复进行，灯就持续发光。各种气体放电灯都由泡壳、电极和放电气体构成，基本结构大同小异。气体放电灯不能单独接到电路中去，必须与启动器、镇流器等辅助电器一起接入电路才能启动和稳定工作。放电灯的启动通常要施加比电源电压更高的电压，有时高达几千伏或几万伏以上。 气体放电灯正逐渐取代白炽灯 白炽灯作为热辐射电光源，相对于气体放电灯而言有很多优势：体积小、价格便宜、不需要启动器和镇流器等附件，启动特性好(低温启动)、高显色性、产品自身不含汞等，其高显色性和启动特性，特别是低温启动特性，是气体放电光源不可比拟的。但是，发光效率低、使用寿命短是白炽灯的致命缺陷，这是它逐步被气体放电灯替代的主要原因。 气体放电灯虽然优点很多，但是也存在明显缺陷：由于汞具有激发电位低，在室温下饱和蒸气压低而在高温下饱和蒸气压高等特点，所以一般放电灯中都充有金属汞，容易造成汞污染，都要耗用较多稀土材料；启动电压高，必须配备镇流器、启动器等附件；大多显色性差。 LED应用领域不断拓展，技术进步快速 和白炽灯、气体放电光源相比，LED照明的光效更高、寿命更长，抗震性能好，不含汞等重金属，体积更小，光谱中没有热量和辐射，可实现丰富多彩的动态变化色彩，容易实现数字化智能控制，是迄今为止真正能实现绿色照明的新型电光源技术，可以称为人类“第三次电光源技术革命”。 在应用领域方面，LED已经从最早的仪器仪表指示光源、交通信号等单色光应用，发展到目前的全彩显示屏、3C产品(手机、电脑、电视等消费类电子产品)的背光源、各种景观装饰灯、汽车灯以及室内外照明等。在光效方面，从最初的每瓦不到1lm发展到目前的每瓦254lm白光LED(Cree最新实验室数据)，技术进步快速。
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