國(guó)內(nèi)壽命最長(zhǎng)led燈 最新水冷專利

 一、led照明概念 
  led（lighy?emitting?diode），又稱發(fā)光二極管，它們利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，當(dāng)兩端加上正向電壓，半導(dǎo)體中的載流子發(fā)生復(fù)合，放出過(guò)剩的能量而引起光子發(fā)射產(chǎn)生可見(jiàn)光。?
 
 （一）led的發(fā)展歷史 
 應(yīng)用半導(dǎo)體p·n結(jié)發(fā)光源原理制成led問(wèn)世于20世紀(jì)60年代初，1964年首先出現(xiàn)紅色發(fā)光二極管，之后出現(xiàn)黃色led。直到1994年藍(lán)色、綠色led才研制成功。1996年由日本nichia公司（日亞）成功開(kāi)發(fā)出白色led。 
 以其固有的特點(diǎn)，如省電、壽命長(zhǎng)、耐震動(dòng)，響應(yīng)速度快、冷光源等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于指示燈、信號(hào)燈、顯示屏、景觀照明等領(lǐng)域，在我們的日常生活中處處可見(jiàn)，家用電器、電話機(jī)、儀表板照明、汽車防霧燈、交通信號(hào)燈等。但由于其亮度差、昂貴等條件的限制，無(wú)法作為通用光源推廣應(yīng)用。 
 近幾年來(lái)，隨著人們對(duì)半導(dǎo)體發(fā)光材料研究的不斷深入，led制造工藝的不斷進(jìn)步和新材料（氮化物晶體和熒光粉）的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，各種顏色的超高亮度led取得了突破性進(jìn)展，其發(fā)光效率提高了近1000倍，色度方面已實(shí)現(xiàn)了可見(jiàn)光波段的所有顏色，其中最重要的是超高亮度白光led的出現(xiàn)，使led應(yīng)用領(lǐng)域跨越至高效率照明光源市場(chǎng)成為可能。曾經(jīng)有人指出，高亮度led將是人類繼愛(ài)迪生發(fā)明白熾燈泡后，最偉大的發(fā)明之一。 
 （二）led發(fā)光原理 
 發(fā)光二極管主要由pn結(jié)芯片、電極和光學(xué)系統(tǒng)組成。其發(fā)光體——晶片的面積為10.12ml（1mil=0.0254平方毫米），目前國(guó)際上出現(xiàn)大晶片led，晶片面積達(dá)40mil。 
 其發(fā)光過(guò)程包括三部分：正向偏壓下的載流子注入、復(fù)合輻射和光能傳輸。微小的半導(dǎo)體晶片被封裝在潔凈的環(huán)氧樹(shù)脂物中，當(dāng)電子經(jīng)過(guò)該晶片時(shí)，帶負(fù)電的電子移動(dòng)到帶正電的空穴區(qū)域并與之復(fù)合，電子和空穴消失的同時(shí)產(chǎn)生光子。電子和空穴之間的能量（帶隙）越大，產(chǎn)生的光子的能量就越高。光子的能量反過(guò)來(lái)與光的顏色對(duì)應(yīng)，可見(jiàn)光的頻譜范圍內(nèi)，藍(lán)色光、紫色光攜帶的能量最多，桔色光、紅色光攜帶的能量最少。由于不同的材料具有不同的帶隙，從而能夠發(fā)出不同顏色的光。 
  led照明光源的主流將是高亮度的白光led。目前，已商品化的白光led多是二波長(zhǎng)，即以藍(lán)光單晶片加上yag黃色熒光粉混合產(chǎn)生白光。未來(lái)較被看好的是三波長(zhǎng)白光led，即以無(wú)機(jī)紫外光晶片加紅、藍(lán)、綠三顏色熒光粉混合產(chǎn)生白光，它將取代熒光燈、緊湊型節(jié)能熒光燈泡及l(fā)ed背光源等市場(chǎng)。 
 （三）led光源的基本特征 
  1、發(fā)光效率高 
  led經(jīng)過(guò)幾十年的技術(shù)改良，其發(fā)光效率有了較大的提升。白熾燈、鹵鎢燈光效為12-24流明／瓦，熒光燈50～70流明／瓦，鈉燈90～140流明／瓦，大部分的耗電變成熱量損耗。led光效經(jīng)改良后將達(dá)到達(dá)50～200流明／瓦，而且其光的單色性好、光譜窄，無(wú)需過(guò)濾可直接發(fā)出有色可見(jiàn)光。目前，世界各國(guó)均加緊提高led光效方面的研究，在不遠(yuǎn)的將來(lái)其發(fā)光效率將有更大的提高。  2、耗電量少 
  led單管功率0.03～0.06瓦，采用直流驅(qū)動(dòng)，單管驅(qū)動(dòng)電壓1.5～3.5伏，電流15～18毫安，反應(yīng)速度快，可在高頻操作。同樣照明效果的情況下，耗電量是白熾燈泡的八分之一，熒光燈管的二分之一、日本估計(jì)，如采用光效比熒光燈還要高兩倍的led替代日本一半的白熾燈和熒光燈。每年可節(jié)約相當(dāng)于60億升原油。就橋梁護(hù)欄燈例，同樣效果的一支日光燈40多瓦，而采用led每支的功率只有8瓦，而且可以七彩變化。 
  3、使用壽命長(zhǎng) 
 采用電子光場(chǎng)輻射發(fā)光，燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰減等缺點(diǎn)。而采用led燈體積小、重量輕，環(huán)氧樹(shù)脂封裝，可承受高強(qiáng)度機(jī)械沖擊和震動(dòng)，不易破碎。平均壽命達(dá)10萬(wàn)小時(shí)。led燈具使用壽命可達(dá)5～10年，可以大大降低燈具的維護(hù)費(fèi)用，避免經(jīng)常換燈之苦。 
  4、安全可靠性強(qiáng) 
 發(fā)熱量低，無(wú)熱輻射，冷光源，可以安全抵摸：能精確控制光型及發(fā)光角度，光色柔和，無(wú)眩光；不含汞、鈉元素等可能危害健康的物質(zhì)。內(nèi)置微處理系統(tǒng)可以控制發(fā)光強(qiáng)度，調(diào)整發(fā)光方式，實(shí)現(xiàn)光與藝術(shù)結(jié)合。?
 
  5、有利于環(huán)保 
  led為全固體發(fā)光體，耐震、耐沖擊不易破碎，廢棄物可回收，沒(méi)有污染。光源體積小，可以隨意組合，易開(kāi)發(fā)成輕便薄短小型照明產(chǎn)品，也便于安裝和維護(hù)。 
 當(dāng)然，節(jié)能是我們考慮使用led光源的最主要原因，也許led光源要比傳統(tǒng)光源昂貴，但是用一年時(shí)間的節(jié)能收回光源的投資，從而獲得4～9年中每年幾倍的節(jié)能凈收益期。 
 二、led照明光源技術(shù)的應(yīng)用前景及趨勢(shì) 
 以來(lái)，由于led光效低的原因，其應(yīng)用主要集中在各種顯示領(lǐng)域。隨著超高亮度led（特別是白光led）的出現(xiàn)，在照明領(lǐng)域的應(yīng)用成為可能。據(jù)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，二十一世紀(jì)將進(jìn)入以led為代表的新型照明光源時(shí)代，被稱為第四代新光源。 
 （一）前景及發(fā)展趨勢(shì)?
 
 目前，照明消耗約占整個(gè)電力消耗的20%，大大降低照明用電是節(jié)省能源的重要途徑，為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)業(yè)界已研究開(kāi)發(fā)出許多種節(jié)能照明器具，并達(dá)到了一定的成效。但是，距離“綠色照明”的要求還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，開(kāi)發(fā)和應(yīng)用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源勢(shì)在必行。led以其固有的優(yōu)越性正吸引著世界的目光。美國(guó)、日本等國(guó)家和臺(tái)灣地區(qū)對(duì)led照明效益進(jìn)行了預(yù)測(cè)，美國(guó)55%白熾燈及55%的日光燈被led取代，每年節(jié)省350億美元電費(fèi)，每年減少7.55億噸二氧化碳排放量。日本100%白熾燈換成led，可減少1～2座核電廠發(fā)電量，每年節(jié)省10億公升以上的原油消耗。臺(tái)灣地區(qū)25%白熾燈及100%的日光燈被白光led取代，每年節(jié)省110億度電 日本早在1998年就編制“21世紀(jì)計(jì)劃”，針對(duì)新世紀(jì)照明用led光源進(jìn)行實(shí)用性研究。近年來(lái)，日本日亞化工、豐田合成、sony、佳友電工等都已有l(wèi)ed照明產(chǎn)品問(wèn)世。世界著名的照明公司如飛利浦、歐司朗、ge等也投入的人力物力進(jìn)行l(wèi)ed照明產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)和。美國(guó)ge公司和emcore公司合作成立新公司，專門開(kāi)發(fā)白光led，以取代白熾燈、緊湊型熒光燈、鹵鎢燈和汽車燈。德國(guó)歐司朗公司與西門子公司合作開(kāi)發(fā)led照明系統(tǒng)。臺(tái)灣目前的led產(chǎn)量?jī)H次于日本列在美國(guó)之前，從1998年開(kāi)始投入6億臺(tái)幣進(jìn)行相關(guān)開(kāi)發(fā)工作。led發(fā)展歷史已經(jīng)幾十年，但在照明領(lǐng)域的應(yīng)用還是新技術(shù)。隨著led技術(shù)的迅猛發(fā)展，其發(fā)光效率的逐步提高，led的應(yīng)用市場(chǎng)將更加廣泛，特別在全球能源短缺的憂慮再度升高的背景下，led在照明市場(chǎng)的前景更備受全球矚目，被業(yè)界認(rèn)為在未來(lái)10年成為最被看好的市場(chǎng)以及最大的市場(chǎng)將是取代白熾燈、鎢絲燈和熒光燈的最大潛力商品。  （二）照明應(yīng)用中存在的主要技術(shù)問(wèn)題 
 近年來(lái)，led的發(fā)光效率正在逐步提高，商品化的器件已達(dá)到白熾燈的水平，景觀燈采用的白色led發(fā)光效率接近熒光燈的水平，并在穩(wěn)步增長(zhǎng)中。但是，在照明普及應(yīng)用方面仍存在一些技術(shù)性問(wèn)題：?
 
  1.是光通量有待進(jìn)一步提高。采用led作為照明光源，必須可以發(fā)出更多的光，必須具有更高的能量效率。 
  2.是led發(fā)出的光與自然光仍有一定的差距。白熾燈具有非常強(qiáng)的黃色光的成分，給人一種溫暖的感覺(jué)。而白光led發(fā)出的白光帶有藍(lán)色光的成分，在這種光的照明下，人們的視覺(jué)不很自然。 
  3.是較高。這是影響led照明普及的主要原因。但是，近年來(lái)出于晶片技術(shù)的改良，制造成本正在急劇下降，近三年來(lái)led的下降了近50%，其正朝著高效率、低成本的方向發(fā)展，這為led在照明領(lǐng)域的應(yīng)用了有利條件。此外，較好的性價(jià)比也可以彌補(bǔ)成本方面的不足。"

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