【摘 要 】 LED 是 21世 纪 令人 瞩 目的光 源 ，具 有 广 阔的 照 明前 景 。该 文 首 先 对 LED 光 源 的原 理 、发展 概 况 、 特 点等 做 了介 绍 ，然 后 重点 阐述其 在 照 明领 域 的应 用及 发 展趋 势 ，最后 说 明 了 LED 在路 面照 明 中 的应 用 并 做 了总 结 展 望 。 

【关 键 词 】 LED 光 源    照 明    光 效    节 能

     LED光 源在 照 明领 域 的应 用 ，是 半 导体 发 光材 料技 术 高 速发 展 及 “绿 色 照 明”概念 逐 步深 入 人心 的产物 。“绿 色 照 明 ”是 国外 照 明领 域 在上 世 纪 8O年代 未提 出 的新 概 念 ，我 国 “绿 色 照 明工 程 ”的实 施 始 于 1996年 。实现 这 一计 划 的重 要 步骤 就 是要 发 展 和推 广 高效 、节 能 照 明 器 具 ，节 约 照 明 用 电 ，减 少 环 境及 光 污 染 ，建 立 一 个 优 质 高 效 、经 济舒 适 、安 全 可靠 、有 益 环境 的照 明系 统 。

1 LED 简介 

       LE D(1ightemittingdiodes)即半 导 体 发光 二 极 管．是 半 导 体 照 明 的核 心，其发 光 原理 如图 1所 示，在 PlⅣ 结 正 向偏 置 条 件 下 ，通过 注 入 到 器 件 有 源 区的 电子 空穴 对 自发 辐 射 复 合，将 电能 转 化 为光 能 ． 即 产 生 可 见 光 。  

1，1 LED 的 发 展 历 史 及 研 究 现 状 

      1964年 首先 出现 红 色 LE D，之 后 出现 黄 色 LE D。直 到 1994年 ， 蓝 色 、绿 色 LE D才 研制 成 功 。1996年 由 日本 Nichia公 司(日亚 )成 功 开发 出白色 LE D。 随着 LE D发光 效 率 和光 能 量 的提 高 ，目前 LED已 在科 研 和 生产 领 域 得 到 了广 泛 的应 用 。 尤其 是 近 年 来 高光 效 、高 亮 度 的 白色 LE D的 开发 成 功 ，使 得 LE D在 照 明领 域 的应 用 成为 可 能 。 目前 。世 界各 国均 加 紧 提 高 LE D光效 方 面 的研 究 ，在不 远 的将 来其 发光 效率 将 有 更 大 的提 高 (如 表 1所 示 2007年 底 各 国 白光 LE D技 术 指标 )。曾经 有人 指 出 ，高 亮度 LE D将 是 人类 继 爱迪 生 发 明 白炽灯 泡 后 ．最 伟大 的发 明之 一 。

1．2 LED 光 源 的 特 点

 1．2．1LE D光 源节 能 环 保

       LE D光 源 属 于一 次 光 源 ．在 发 光 的过 程 中 ，电能 直 接 变 为 了 光 能 。LE D灯 作 为新 光 源 ，在与 普 通 白炽 灯 (二 次光 源 )保 持 同 样亮 度 下 ，其 耗 电量 仅 为后 者 的 十分 之一 ，因此 能 耗小 。人 们按 现在 LED技 术 发 展 的 速 度 预 测 。 到 2010～2015年 ， 白光 LE D 的 光 效 将 达 到 1501m／W一2001m／W，远 远超 过 所有 照 明光 源 的 光效 。此外 ，现 在使 用 的 白炽 灯 工作 的 过程 中 。发 出 过多 的热 量 ，影 响 环境 温 度 ；而现 在 广 泛使 用 的荧 光灯 、汞 灯 等 光 源 中含 有 危 害 人 体 健 康 的 汞 ，这 样 在 发 光 过程 和废 弃 的灯 管 都 会 对 人 体 的 人 身 健 康 和 环 境 造 成危 害 。 而E D则 没 有这 些 问题 ，是一 种 无 污染 的 光 源 

1，2，2LE D光 源使 用 寿命 长 

       响应 快 一 般来 讲 ，普 通 白炽 灯 的 寿命 约 为 1千小 时 ．荧 光 灯 寿 命约 1万 小时 ，而 LE D的 寿命 可 达到 2 ～10万 小 时 ，可见其 寿命 长得 多 。LE D 发光 的响 应 快 ，它 的响 应时 间为 纳 秒 级 ，荧光 灯 为 0．1毫 秒 ，日光灯 一 般 为 毫秒 级 。

1，2．3体 积小 、结构 牢 固 

      LE D是 用 环 氧树 脂 封装 固态 光源 ．其 结构 既 不像 白炽 灯 有玻 璃 泡 、灯 丝等 易 损 坏 部件 ，也 不像 荧 光 灯 有体 积 大 的灯 管 和 附件 ，它 是 一 种 全 固体 结 构 ，能经 得 起 震 动 、冲 击 而不 至 损 坏 ，而且 体 积也 相 对 较小 ，重 量也 轻 ，成本 低 。

       由 上述 可 知 ，LE D光 源是 一 种绿 色 照 明光 源 。现在 已经成 为 各 国 研 究 的 焦 点 。 

2 LED 光 源 在 照 明 中 的 应 用 

2，1应 用 现 状 及 发 展 趋 势

       LE D光 源 除 了大 量 用 于各 种 电器 及装 置 、仪 器 仪 表 、设 备 的显 示 外 。主要 集 中在照 明领域 ，包括 ：

       (1)景 观 照 明市 场 。主要用 于重 要建 筑 、街 道 、商 业 中 心 、名 胜古 迹 、社 区 、庭 院 、草 坪 、家 居 、休 闲 娱乐 场 所 的装 饰 照 明 ，以及 集 装 饰 与 广告 为一 体 的商 业 照 明。在政 府 的 推动 下 ，功 耗 低 的 LE D，已经 越 来 越多 地 应 用到 用 电量 巨 大 的景 观照 明市 场 中。随 着 2008年北 京 奥 运 会 和 2010年 上海 世 博 会 的 陆续 申办 成 功 。北 京 、上 海等 主 要 的举 办城 市 加 大 了对 景观 照 明 的投 入 ，受 此 影 响 ，2007年 LED用 于 景 观 照 明市 场上 的市 场规 模 达 到 21．2亿 元 。 目前 ，LED照 明 景观 市 场正 从 一 级 城 市快 速 向二 级 、三级 城市 扩 展 。

       (2)汽 车市 场 。LE D被 称 为第 四代汽 车 光 源 ，虽然 一 次性 投 入较 高 。但 拥 有 白炽灯 无 法 比拟 的 优 点 ，如 LE D 车灯 具 有 无 延 迟 、节能 、 长 寿 、低 热 、抗震 、色 纯 度 高等 诸 多 特点 ，已 成 为钨 丝 灯 ，卤素 灯 的必 然 取 代 产 品 。 每 台 车 内 部 应 用 如仪 表板 、阅读 灯 ，外 部 应 用 则 为 尾 灯 、煞车 灯 、方 向灯 、头 灯 等 。汽 车 用照 明是 目前 LE D照 明发展 最 快 的 应用 市 场 ，海拉 作 为 汽 车灯 具 领 域 的领 先 者 ，一直 将 车 灯 技术 作 为 一个 重 要 的研 究 课 题 。如今 海 拉 已为 新一 代 凯 迪拉 克 凯 雷德 白金 版 成 功开 发 出全 LE D前 照灯 ，此 产 品将 会 在 2008年 夏天 投入 量 产 。

       (3)交 通灯 市 场 。 由于 红 、黄 、绿 光 LE D有 亮 度 高 、寿 命长 、省 电 等 优点 ，在 交 通 信号 灯 市 场 的需 求 大 幅增 加 。全 国 各个 城市 都 在 逐 步 普及 LE D信 号 灯 ，例 如 厦 门 市 自 2000年采 用 第 一座 LE D交 通 信 号 灯后 ．如 今 全 市 100多座 交 通 信 号 灯 已有 近 70％更 换 为 LE D；上 海市 则 明文规 定 ．新 上 的 交通 信 号灯 一 律 采用 LE D。

       (4)专 用 普 通 照 明 。 如便 携 式 照 明(手 电筒 、头 灯)、低 照 度 照 明 (廊 灯 、门 牌灯 、庭 用 灯)、阅读 照 明(飞机 、火 车 、汽车 的 阅读 灯 )、显 微 镜 灯 、照相 机 闪光 灯 、台灯 、路灯 等 。 

       (5)安 全 照 明 。由于 LE D光 源具 有抗 震 性 、耐 候 性 、密 封性 好 ，以 及 热 辐 射 低 、体 积小 、便 于携 带 等 特 点 ，可 广 泛应 用 于 防爆 、野 外 作 业 、矿 山 、军 事 行 动 等特 殊 工 作场 所 或 恶 劣 工作 环境 之 中。 如矿 灯 、 防 爆 灯 、应 急 灯 、安 全 指 标 灯 。 

       (6)特 种 照 明。如 军用 照 明灯 (无 红外 辐 射)、医用 手术 灯(无热 辐 射1、医用 治疗 灯 、农 作 物 和花 卉 专用 照 明灯 等 。

        随着 LE D技术 的迅 猛 发展 。其 发光 效 率 的 逐步 提 高 ，LE D的应 用 市 场 将 更加 广 泛 ．特 别 在全 球 能 源短 缺 的忧 虑 再 度 升 高 的 背 景下 ，LED 在 照 明市 场 的前 景 更备 受 全球 瞩 目 。

 2．2应 用 中 存 在 的 问 题 

        虽 然 LE D 照 明 的应 用 领 域 在不 断 扩 大 ，但 在 照 明 普及 应 用 方 面 仍 存在 一些 问题 ：

       一 是光 通 量 有 待 提高 。LE D 的 光 效 与 高 强度 气 体 放 电灯 相 比 仍 有 较 大 差 距 ， 采 用 LE D 作 为 照 明 光 源 ， 必 须 可 以 发 出 更 多 的 光 ， 必 须 具有 更 高 的 能量 转 换 效 率 ．目前 世 界 各 国 均加 紧 了对 提 高 LE D 发 光 效率 方 面 的研 究 。

       二 是 LE D 发 出 的光 与 自然光 仍 有 一 定 的差 距 。 白炽 灯 具 有 非 常 强 的黄 色光 的成 分 。给 人 一 种 温暖 的感 觉 。 而 白光 LED发 出 的 白 光 带有 蓝 色光 的成 分 ，在 这种 光 的 照 明下 ，人们 的视 觉 不很 自然 。

        三 是产 品 的一 致 性 、可 靠 性有 待 提 高 。 由于 照 明灯 具 需 由多 个 LE D 单 体 组成 。其 参 数 离 散性 是 一 个 重要 的技 术 问 题 。 除 了通 过 预 选 、分 类 ，尽 量 保 证 一 致 性 以 外 ，还 必 须 设 计 合 理 的灯 具 结 构 (包 括 LE D 单 体 的排 列 和位 置 布局 )和 研 究合 适 的 驱 动 电路 ，防止 偶 然 产 生 的 能量 集 中 而烧 毁 部 分 LED。 此 外 由 于 照 明 灯 具 由多 个 LED 组 成 ，要 考虑 其 散热 问题 ，以免 影 响灯 具 的性 能 和 寿命 。 

       四是 价格 较 高 。这 也 是影 响 LED照 明 普及 的重 要原 因。 

3 LED 光 源 在 路 面 照 明 中 的 应 用 

       由于 大功 率 LE D成本 的不 断 降低 ，及 LED路 灯 的优 点 ：节 能环 保 ，节 省 能 源 70％ ；对 光 照 面 的 均 匀 度 可 控 ，理 论 上 可 以 做 到 在 目标 区域 内完 全 均 匀 ，可 避 免 传 统 光 源 “灯 下 亮 ”现 象 中的 光 浪 费 ：维 护 成 本 低 ，大 功 率 LE D光 源 可 以 正 常使 用 1O年 不用 更 换 ，而传 统 高 压 钠 灯 平 均 1年 半 就 要 更 换 一 次 ；显 色 性 好 ，LE D 的 显 色 指 数 高 (75～ 80)，路 面 更 明 亮 ，而 高压 钠 灯 光 谱 窄 ，显 色 性 差 (2O～40)，感 觉 路 面 昏暗 ，使 得 LE D 灯具 逐 步 替 代 传统 灯 具 已成 为 可能 。LE D光 源 在 道 路 照 明 中的应 用 已成 为 近 年来 半 导 体照 明 行业 的热 点 。

        2006 年 1O月 ，国家 “十 一 五 ”863计 划 “半 导体 照 明工 程 ”重 大项 目正 式启 动 。我 国 半 导体 照 明 产 业 正在 进 入 自主 创 新 、实 现 跨 越 式 发展 的 重 大历 史 机 遇期 。 我 国 出 现 了 好 多 示 范 性 路 灯 照 明 案 例 ，节 能效 果 很 明显 。 

         不 仅 我 国积 极 研 发 LE D路 灯 ，并 进 行 示 范 引 导使 用 ，世 界 各 国 都在 极 力 推 广 LE D路 灯 的 使 用 ，如表 2所 示 。LE D 城 市 照 明 行 动 (LE D City社 区)于 2007 年 2 月启 动 ，旨在 促 使各 个 城 市 在 部 署节 能照 明时 加 强合 作 和 提高 效 率 。表 中 的每 个示 范 区 都为 当地 带来 巨 大 的 能源 节 约 ，并 满足 其 经 济需 求 。例 如 ，密歇 根 大 学所 在 的 密歇 根 州 阿 恩阿 波 尔市 有 12。5万 人 ，最 近该 市 安 装 1000 多 个 LE D 路 灯 每 个 耗 电 56 瓦的 LED 灯 可 以连 续 使用 1O 年 。来 代 替 耗 电 120 瓦 且 使 用寿 命 只 有 两年 的灯 泡 ，这 使 阿 恩 阿 波 尔市 的公 共 照 明能 耗 减 半 ，每年 的 温 室效 应 气 体排 放 减 少 2425 吨 ，这相 当于 400 辆 汽 车 上 路 一 年 排 放 的 尾 气 数 量 。

      虽 然 各 国都在 大 力 推 广 环保 节 能 的 LE D路 灯 ，但 是 还仅 仅 局限 于一 些 示 范工 程 ，光 效 与 成 本 仍 然 是 制 约 其 广 泛 应 用 的 主 要 因 素 。有 待 于 LE D光 效 的进 一 步 提 高 。 

4 结 语

        随着 LE D 技 术 的 迅 猛 发 展 ，其 发光 效 率 的逐 步 提 高 ，造 价逐 步 降低 ，LE D 的应 用 市 场 将更 加 广 泛 ．特别 是在 全 球 能源 短 缺 的 背 景 下 ，LE D 光 源在 照 明 市 场 的应 用 前 景 备受 瞩 目 ，在 我们 大 家 的共 同 努 力 下 ，LE D光 源 必将 成 为 21世 纪 的 主 导光 源 。