LED照明性能优势特点及其用途全方位剖析
来源：半导体照明网
21世纪开始，通过在自然，人类和科学之间奇妙的相遇而开发的LED，将成为光世界的创新，对人类必不可少的绿色技术光革命。LED将是继爱迪生发明电灯泡以来的伟大的光革命。随着人们节电意识的日益高涨，具有节能性能的LED照明产品的市场需求正在快速扩大。在LED光源特有的性能，以调光、调色为主的光线变换功能将备受关注。
LED照明灯具基本性能
LED市场最近很热，目前城市夜景照明、楼宇亮化都采用LED照明。随着一哄而上的市场，作为消费者，选用LED依然要冷静，科学地分析，选用性价比最好的光源和灯具，下面介绍几种LED的基本性能：
1、亮度LED的亮度不同，价格不同。用于LED灯具的LED应符合雷射等级Ⅰ类标准。
2、抗静电能力抗静电能力强的LED，寿命长，因而价格高。通常抗静电大于700V的LED才能用于LED灯饰。
3、波长波长一致的LED，颜色一致，如要求颜色一致，则价格高。没有LED分光分色仪的生产商很难生产色彩纯正的产品。
4、漏电电流LED是单向导电的发光体，如果有反向电流，则称为漏电，漏电电流大的LED，寿命短，价格低。
5、发光角度用途不同的LED其发光角度不一样。特殊的发光角度，价格较高。如全漫射角，价格较高。
6、寿命不同品质的关键是寿命，寿命由光衰决定。光衰小、寿命长，寿命长，价格高。
7、晶片LED的发光体为晶片，不同的晶片，价格差异很大。日本、美国的晶片较贵，一般台湾及国产的晶片价格低于日、美。
8、晶片大小晶片的大小以边长表示，大晶片LED的品质比小晶片的要好。价格同晶片大小成正比。
9、胶体普通的LED的胶体一般为环氧树脂，加有抗紫外线及防火剂的LED价格较贵，高品质的户外LED灯饰应抗紫外线及防火。
每一种产品都会有不同的设计，不同的设计适用于不同的用途，LED灯饰的可靠性设计方面包含：电气安全、防火安全、适用环境安全、机械安全、健康安全、安全使用时间等因素。从电气安全角度看，应符合相关的国际、国家标准。
由于LED是新产品，中国国家标准滞后，但国家提供产品合格测试。具有国际安全认证及国家产品质量合格证的LED灯饰价格要高，因为这些产品在安全设计上是可靠的。消费者注意的是要认真鉴别证书的真伪，现在有国际安全认证及国家产品合格证的厂家并不多。
从健康方面，采用无毒材料设计的产品价格要高，特别是室内LED灯饰，千万别贪便宜选用
有异味的LED灯饰，目前仅少数几家LED厂家是用无毒材料生产，辨别的方法可以直接用鼻子分别，有臭味的产品比无臭味的价格更低很多。类似铅、汞、镉等
毒素需专业人员分析。从适用环境安全看,有可靠的防尘防潮设计,材料防火、防紫外线、防低温开裂的LED产品的价格高。
LED主要特点
普通日光灯
日光灯两端各有一灯丝，灯管内充有微量的氩和稀薄的汞蒸气，灯管内壁上涂有萤光粉，两个灯丝之间的气体导电时发出紫外线，使萤光粉发出柔和的可见光。
日光灯工作特点：灯管开始点燃时需要一个高电压，正常发光时只允许通过不大的电流，这时灯管两端的电压低于电源电压。
日光灯管两端装有灯丝，玻璃管内壁涂有一层均匀的薄萤光粉，管内被抽成真空度10-3-10-4毫米汞柱以后，充入少量惰性气体，同时还注入微量的液态水银。电感镇流器是一个铁芯电感线圈，电感的性质是当线圈中的电流发生变化时，则在线圈中将引起磁通的变化，从而产生感应电动势，其方向与电流的方向相反，因而阻碍着电流变化。
起辉器在电路中起开关作用，它由一个氖气放电管与一个电容并联而成，电容的作用为消除对电源的电磁的干扰并与镇流器形成振荡回路，增加启动脉冲电压幅度。放电管中一个电极用双金属片组成，利用氖泡放电加热，使双金属片在开闭时，引起电感镇流器电流突变并产生高压脉冲加到灯管两端。
当日光灯接入电路以后，起辉器两个电极间开始辉光放电，使双金属片受热膨胀而与静触极接触，于是电源、镇流器、灯丝和起辉器构成一个闭合回路，电流使灯丝预热，当受热时间1-3秒后，起辉器的两个电极间的辉光放电熄灭，随之双金属片冷却而与静触极断开，当两个电极断开的瞬间，电路中的电流突然消失，于是镇流器产生一个高压脉冲，它与电源叠加后，加到灯管两端，使灯管内的惰性气体电离而引起弧光放电，在正常发光过程中，镇流器的自感还起着稳定电路中电流的作用。
LED日光灯
led日光灯以质优、耐用、节能为主要特点，投射角度调节范围大，15W的亮度相当于普通40W日光灯。抗高温、防潮防水、防漏电。 使用电压有:110V、220V可选，外罩可选玻璃或PC材质。灯头与普通日光灯一样。
LED日光灯采用最新的LED光源技术，数位化外观设计，节电高达70%以上，12W的LED日光灯光强相当于40W的日光灯管（用于镇流器和启辉器， 36W的日光灯真正的耗电量为42W至44W）。LED日光灯寿命为普通灯管的10倍以上，几乎免维护，无须经常更换灯管、镇流器、启辉器。绿色环保的半导体电光源，光线柔和，光谱纯，有利于使用者的视力保护及身体健康。6000K的冷光源给人视觉上清凉的感受，人性化的照度差异设计，更有助于集中精神，提高效率。
目前，LED日光灯和普通日光灯对比来说，优点如下：
体积小
LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常的小，非常的轻。
耗电量低
LED耗电非常低，一般来说LED的工作电压是2-3.6V。工作电流是0.02-0.03A。这就是说：它消耗的电不超过0.1W。
使用寿命长
LED寿命可达5万小时已超越了任何一种传统光源使用寿命，是白炽灯的50倍，节能灯的15倍。如果按每天使用8小时，LED可以使用18年，节能灯只能用1年，从而节省了大量的维护费用。
节能环保
目前LED发光效率已达到80-120lm/W,已经超越了节能灯,是白织灯12 lm/w的八倍,也就是说用10W的LED就可以替代80W的白炽灯,这意味着相对白炽灯而言,同等照明效果可节能85%。
LED是无有害金属，LED属固体光源,不含气体，由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。节能灯管里面含有大量的汞蒸气，有剧毒。生产过程中和报废后都对大气环境造成污染，严重影响身体建康。
坚固耐用
LED是被完全的封装在环氧树脂里面，它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，这些特点使得LED可以说是不易损坏的。
适用性好
因单颗LED的体积小，可以做成任何形状。
回应时间短
是ns（纳秒）级别的回应时间，而普通灯具是ms（毫秒）级别的回应时间。
显色性好、色彩绚丽
发光色彩纯正，光谱范围窄，并能通过红绿蓝三基色混色成七彩或者白光。LED可以发出各种色温的白光和各种单色光，且LED白光显色性很好的显色指数达到80，相比高压钠灯更好地演绎被照物的真实本色。LED单色光颜色多样化，避免了传统光源在光色要求选择上的局限性。传统彩灯都是在光源的外表面上作颜色处理，造成发光效率很底，LED可直接发出单色光，且颜色很纯正。
没有电磁干扰
日光灯等气体放电光源都是在气体上加上高电压放电来发光的放电过程对周围环境会造成电磁干扰有时甚至影响到电视的收看质量。LED低压直流工作没有电磁辐射不存在电磁干扰。
温度无影响
日光灯在温度低的冬天很难启动，它只有在25℃工作时发光效率最高。温度低的冬天发光效率大大减低，这就是冬天总感觉日光灯不够亮的原因，LED可以工作在-40℃到+60℃无影响。
电压波动无影响
LED外接驱动电源，可工作在AC90-260V宽电压范围电压波动对光通量和寿命无影响。传统光源工作电压范围很窄，只允许20%的电压波动范围，电压波动直接影响到光通量和寿命，过低会造成无法启动，过高会烧坏光源。
开关自如
LED可以瞬间点亮且频繁点亮无影响。传统光源的启动时间长，金卤灯启动时间需要4-10分钟并且关灯后不可以马上开启。传统日光灯开关次数对光源寿命有很大影响，经常开关的日光灯寿命将减短一半。
不伤眼
紫外线对人眼和身体都会造成一定的伤害，LED不含紫外线，不伤眼睛，长期使用无影响。日光灯等光源含紫外线，长期使用会影视力和身心键康。LED直流工作，不会象日光灯有频闪现象影响视力。
缺点：1，价格贵。2，目前能普遍做到的光效率和理论光效率还有很大差距。3，目前能做到的寿命和理论寿命（10w小时）还有很大差距。4，还是有一定的发热量。5，光衰还可以大幅度缩小。
不过这些缺点都可以通过工艺的改进克服，所以即使目前LED光源还不能完全取代现有传统光源，但随着技术的发展，日后一定是LED的天下。
LED照明与其他光源的区别
接下来就LED照明与白炽灯、荧光灯等传统光源的区别，从热、电、光的特性方面进行分析。
热的特性
虽然LED发热很少，但是由于LED照明中，需要使用多颗数瓦级的LED,所以就会产生很高的热量。虽然LED效率比较高，但是高效率仅支持在微小电流中的运行。大电流、高温状态下，效率较低。
另外，荧光粉型的LED,在转换波长的时候会损失能量，从而产生热量。持续高温就会导致LED芯片、荧光粉、封装树脂寿命降低。因此，为了使LED的“高效率”、“长寿命”的优势保持下去，就必须控制LED的结温。
电的特性
LED电源与白炽灯、荧光灯有很大的区别。白炽灯可以直接连接到220V的交流电上。荧光灯虽然有镇流器和转换开关，但也使用220V的交流电。而LED的电源则需要直流的恒定电流，所以需要将220V的交流转换为直流。电源的效率不高将直接影响到整个照明灯具的效率，因此提高电源效率对于提高LED照明效率来说显得尤为重要。
调节LED光的方法主要有两种。一种是改变恒定电流，一种是改变脉冲调制。LED是电子与空穴再结合时发光，光束依赖于电流。电流小的情况下，光束和电流基本是成正比的，但当LED电流增大，热量随之增大，导致发光效率变低，光束和电流就不成正比了。
在改变脉冲占空比的方法中，由于Talbot-Plateau效应（反复接受瞬间闪光后，人眼会感受到反复时间内的平均亮度），可以根据脉冲占空比改变亮度。
光特性
与白炽灯和荧光灯相比，1颗LED发出的光比较少，所以需要使用多颗LED.同时，由于LED的发光面积小，亮度高，人眼直视的话很容易眩晕。为了降低亮度，需要使用扩散板。但是，使用扩散板的话，光向各个方向发散，降低了光的效率。
LED、白炽灯、荧光灯的配光分布各不相同。所谓配光分布是指光源的方向以及各方向的发光强度。即使是相同光束的光源，如果配光分布不同，照度分布也会不同。有时也会出现本来想要照射的地方照度减小，其余部分反而照度增加的情况。
要减少光的浪费，控制配光分布，需要使用透镜和反光镜。LED本身就具有发光面积小、光的放射范围在半球内、配光分布旋转对称等优点，再加上透镜和反光镜，就能构成一个好的光源。
其他在光源属性中，还有光谱。LED的发光光谱集中在特定波长的一个很窄的范围，不放射红外线。因此，在不想使照射物变热的时候，使用LED较好。但是，LED自身会发热，所以需要注意防止其导热。另外还需要注意，荧光粉类型的LED,温度变化，色温也会随之变化。
责任编辑：Elaine来源： OFweek 半导体照明网
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( 条评论，共 人参与)LED用途
LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源，它有着广泛的用途。
1．可见光的光谱和LED白光的关系。 众所周之，可见光光谱的波长范围为380nm～760nm，是人眼可感受到的七色光——红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，但这七种颜色的光都各自是一种单色光。例如LED发的红光的峰值波长为565nm。在可见光的光谱中是没有白色光的，因为白光不是单色光，而是由多种单色光合成的复合光，正如太阳光是由七种单色光合成的白色光，而彩色电视机中的白色光也是由三基色红、绿、蓝合成。由此可见，要使LED发出白光，它的光谱特性应包括整个可见的光谱范围。但要制造这种性能的LED，在目前的工艺条件下是不可能的。根据人们对可见光的研究，人眼睛所能见的白光，至少需两种光的混合，即二波长发光（蓝色光+黄色光）或三波长发光（蓝色光+绿色光+红色光）的模式。上述两种模式的白光，都需要蓝色光，所以摄取蓝色光已成为制造白光的关键技术，即当前各大LED制造公司追逐的“蓝光技术”。目前国际上掌握“蓝光技术”的厂商仅有少数几家，所以白光LED的推广应用，尤其是高亮度白光LED在我国的推广还有一个过程。
2．白光LED的工艺结构和白色光源。 对于一般照明，在工艺结构上，白光LED通常采用两种方法形成，第一种是利用“蓝光技术”与荧光粉配合形成白光；第二种是多种单色光混合方法。这两种方法都已能成功产生白光器件。第一种方法产生白光的系统如图1所示，图中LED GaM芯片发蓝光（λp=465nm），它和YAG（钇铝石榴石）荧光粉封装在一起，当荧光粉受蓝光激发后发出黄色光，结果，蓝光和黄光混合形成白光（构成LED的结构如图2所示）。第二种方法采用不同色光的芯片封装在一起，通过各色光混合而产生白光。
3．白光LED照明新光源的应用前景。 为了说明白光LED的特点，先看看目前所用的照明灯光源的状况。白炽灯和卤钨灯，其光效为12～24流明/瓦；荧光灯和HID灯的光效为50～120流明/瓦。对白光LED：在1998年，白光LED的光效只有5流明/瓦，到了1999年已达到15流明/瓦，这一指标与一般家用白炽灯相近，而在2000年时，白光LED的光效已达25流明/瓦，这一指标与卤钨灯相近。有公司预测，到2005年，LED的光效可达50流明/瓦，到2015年时，LED的光效可望达到150～200流明/瓦。那时的白光LED的工作电流便可达安培级。由此可见开发白光LED作家用照明光源，将成可能的现实。
普通照明用的白炽灯和卤钨灯虽价格便宜，但光效低（灯的热效应白白耗电），寿命短，维护工作量大，但若用白光LED作照明，不仅光效高，而且寿命长（连续工作时间10000小时以上），几乎无需维护。目前，德国Hella公司利用白光LED开发了飞机阅读灯；澳大利亚首都堪培拉的一条街道已用了白光LED作路灯照明；我国的城市交通管理灯也正用白光LED取代早期的交通秩序指示灯。可以预见不久的将来，白光LED定会进入家庭取代现有的照明灯。
总结：
LED光源具有使用低压电源、耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等的优点，虽然价格较现有照明器材昂贵，仍被认为是它将不可避免地替代现有照明器件。
LED照明灯具备受期待的原因就是节能、使用寿命长。确实，与白炽灯相比，目前的球泡型LED灯效率更高。但是荧光灯与LED照明灯具相比，还是荧光灯较高。这是因为，虽然单独的LED芯片比荧光灯效率高，但是由于发热降低了发光效率，交流电转换成直流电时，电源效率变低以及由于配光分布变换和使用扩散板导致光效降低，进而造成整个LED照明灯具的效率下降。
因此，为了实现LED的节能，长寿命，必须对热、电、光进行各种设计。单纯依靠LED封装并不能发挥LED的优势。
