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　　一、前言

　　自從上個世紀七十年代出現世界能源危機以來，世界各國紛紛采取相應的對策，積極開發新能源，千方百計節約現有能源，節能與低碳已成為當今國際社會熱點和普遍關注的重大問題。為了節約電能，保護環境，改善照明質量，實施綠色照明，推動LED照明產業發展，我國政府實施了一系列措施，如：科技部等六部委聯合成立了國家半導體照明工程協調領導小組，2003年10月緊急啟動了“半導體照明工程”公關項目，863計劃LED項目，十城萬盞燈計劃等等。這些措施有力地推動了我國LED照明產業的發展和照明節能。國家2003年啟動半導體工程，2003～2005年投入1.4億，2005～2010年863計劃投入3.5億，科技部規劃的“十城萬盞”半導體照明試點工程，2010年裝燈量達50萬盞。

　　據統計，到2009年底，我國共有LED生產企業3500余家，其中，上游的外延及芯片生產商有27家左右，中游封裝企業約1100余家，下游應用產品生產企業約2400余家，發展異常迅速，成為業界關注的焦點，出現了不同的聲音，是很正常的，是對LED產業的關心和愛護，這也是任何新生事物發展的自然規律。

　　照明節能主要由三個方面組成節能系統：一是設計，合理布燈，選擇高效光源、高效燈具、采用靈活的控制系統；二是產品制造，提高光源的光效，提高燈具光的輸出效率，提高控制系統的靈活性和可靠性；三是管理，實施科學化、人性化管理，三者缺一不可。LED光源目前作為光效發展最快的新光源，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、對外熱輻射小、燈具制作外形變化容易、控制方便等諸多優點，在目前的照明工程中開始得到廣泛應用，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發光二極管

　　發光二極管（LED）由半導體材料的P層和N層結合，通過電子與空穴復合產生自發輻射光。白光理論光效300lm/w以上，理論壽命10萬小時以上，其產業遠為進入成熟期，有很大的創新和發展空間。

　　有機發光二極管（OLED）是利用有機半導體材料的特性，在電場的驅動下，使電子和空穴在發光層上復合形成激子，它由激發態回落到基態的同時，能量以光波的形式釋放。不同的發光材料產生不同波長的光。根據有機發光材料的不同，可分為小分子OLED和高分子OLED。將紅、綠、藍光材料或磷光材料混合放入一個RGB裝置中可產生白光。OLED是表面發光的照明器件，很薄，很輕，柔性，透明，可以卷起來，在照明應用上前景將更為廣闊。

　　世界第一只LED發光二極管是1962年由美國通用電氣公司的Holonyak博士發明的。1997年生產出1W白色LED，到目前制約大功率LED發展的主要原因是散熱封裝等問題。LED內芯為半導體PN結，采用環氧樹脂等材料封裝內芯。PN結流過正向電流，發出的是單色光，白光LED是由紅、綠、藍LED組合在一起得到白光。也可以用熒光材料與能發紫外輻射的LED結合產生白光。LED光源一般不含紫外線和紅外線。

　　LED光源的光效發展基本過程見表1。

表1 1W－LED光效值（白光光效（lm/w）（350mA）

　　2、相關標準

　　全球產品安全檢測和認證領域的UL公司，2009年11月30日發布針對LED照明產品的安全標準ANSI/UL8750，IEC/PAS62612：2009標準，2009年6月10日發布，主要對自鎮流LED燈的標記、尺寸、功率、光通量、相關色溫及顯色指數、壽命、測試方法等進行規定。我國近兩年陸續發布了針對LED及照明產品的十個標準，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模塊測試方法；GB/T24826－2009普通照明用LED和LED模塊術語和定義等。為LED的有序、健康發展起到了規范和指導作用。LED燈具標準仍執行有關燈具的制造和應用標準。

　　3、研發與生產

　　LED產業鏈：襯底－外延片－芯片－封裝－應用。我國2008年LED產值700億元，2009年LED芯片產值比2008年增長25%，達到23億元，封裝產值204億元，照明應用600億元。2009年產值800億元， 2010年產值超過1000億元，增長非常迅速。截止2009年中國封裝產量全球第一，占全球70%。國內封裝龍頭企業有：九洲光電、鴻利光電、佛山國星、瑞豐光電、雷曼光電等大型企業的產量占國內主導地位，而芯片研發、生產的核心技術還遠落后于國外一些發達國家。制約大功率LED發展的一個主要問題是溫度，

　　1W級以上大功率LED的光電轉換效率為15%，剩余85%轉換為熱能。在1mm～2.5mm的芯片上功率密度，相當300W/mm2以上。2009年中國LED行業產品結構是：應用52%；芯片封裝11%；芯片37%。LED行業產品應用也帶動了一大批相關產業，特別是燈具和控制電源等產第21卷第5期邴樹奎等：LED在照明工程中的應用103業。

　　4、LED發光二極管與其他光源的比較

　　目前低能耗、長壽命、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，滿足了室內外照明節能的需要。在眾多的高效光源中，LED是發展最快，應用面最廣的光源，特別是在室外景觀照明和室內藝術照明中應用，而且也逐步在室內功能性照明中開始應用。表2是照明工程中常用的幾種光源比較。

　　表2常用光源基本技術參數

　　三、LED燈具

　　由于LED是固體光源，具有體積小，響應快，可以模塊組合，直流電源直接驅動的特點，為燈具制造帶來極大的方便。可以根據需要制作成各類功能型照明燈具，也可以根據藝術照明的需要制作成藝術品燈具，使燈具的制造隨心所欲。

　　在LED燈具下游生產中，主要解決以下幾個技術問題：一是散熱技術；二是電源驅動和控制技術；三是光學技術；四是燈具制造技術；五是工程應用技術。

　　提高燈具效率也是非常重要的，除常規的方法外，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用，早期應用的有配電箱、柜等設備上的LED信號燈，地腳燈，應急出口燈，儀表顯示器等，發展到今天，工程上應用的燈具品種已比較全面。由于LED光源固有的特點，所制作的燈具最適合應用在頻繁震動的場合，移動照明設備，防爆照明設備，醫療照明設備，應急照明燈具、夜景照明等。

　　在室內外功能性照明方面，由于目前LED燈具的光效、性價比還不理想，應用上受到一定的限制，從LED光源的發展趨勢上看，這只是個時間的問題。

　　四、LED在照明工程中的應用

　　1、LED照明應用的廣泛性

　　照明工程是一項系統工程，涵蓋了基礎科學研究、工程應用技術、環境照明藝術、人文歷史、經濟、文化、管理等多種學科。

　　LED照明光源的應用是人們有目共睹的，從家電產品、交通運輸、顯示設備到工程技術應用，無處不有，無處不在。2008年奧運會的鳥巢、水立方的景觀照明，場地燈光表演，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，僅世博公園內就采用了1700套LED照明燈具。世博園英國館的“種子圣殿”采用了60686根長7.5米LED亞克力觸須，德國館由40萬顆LED組成磁力金屬球互動裝置，夜景照明70%以上采用LED技術，目前是世界最大的LED應用示范區。

表3國內LED應用比例分布

　　2、功能性照明

　　功能性照明主要是指對被照場所對照明參數有相對標準要求的照明，如照度、亮度、顯色指數、色溫、眩光等主要參數的要求，像體育場地、商場、醫院、學校、辦公、道路等場所的照明。

　　（1）室外照明

　　LED室外功能性照明中的道路照明，目前還處于實驗性應用階段。美國能源部2008年9月對明尼阿波利斯大橋路燈測試結果。20盞的250W高壓鈉燈路燈，運行時間4380小時，年耗電26465kWh，（16盞244W+4盞289W）LED路燈運行時間4380小時，年耗電22165kWh，節電13%。美國成本回報期至少要13年，因為美國的電價是中國的一半，人工費、產品費高于中國，由于中國的產品、人工費便宜，中國成本回報期需要3～5年。2009年美國克林頓基金會在洛山磯示范推廣1.5萬盞LED路燈，目標5年替換14萬盞路燈，節電40%。

　　2010年深圳燈光環境管理中心實驗的結果是，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區域接近150W高壓鈉燈，超過100W高壓鈉燈17.6%；在9m×33m區域超過150W高壓鈉燈10.2%，超過100W高壓鈉燈32.2%。路面越窄，利用系數越高。逐漸逼近400W高壓鈉燈，主干道應用已具備條件。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區域比飛利浦CosmoPlis，150W高壓鈉燈差，照度的均勻度沒有達到0.35。在9m×33m區域超過150W高壓鈉燈，照度的均勻度達到0.4。

　　近兩年LED路燈應用的比較多，發展也比較快，可以說有喜有憂，喜的是一批好的產品得到了實驗性應用，為今后大范圍應用積累寶貴的經驗。但也有一些產品性能和參數滿足不了道路照明的要求，對LED路燈今后的推廣應用帶來不利的影響。

　　本人認為，LED路燈目前在機動車道路少量實驗性應用是可行的，在實踐中總結積累經驗，但一定要選擇好的產品，滿足道路照明標準的相關要求。LED路燈在小區道路和步行道上應用應該大力推廣，在節能等方面優于其他光源，顯色性上優于高壓鈉燈，有利于行人識別物體。

　　LED路燈的光源和電源應采用模塊式組裝，便于今后的維護和更換。LED路燈造型見圖1，實驗應用見圖2和圖3。

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