LED在照明工程中的应用分析-LED技术论文(1)

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翻新时间：2022-11-26

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LED在照明工程中的应用分析-LED技术论文(1)

摘要：本文结合LED的发光原理和特性，从塑造合理光环璄的要素出发，客观分析在各种照明工程中如何根据LED的特点合理应用LED，以及进一步推进LED在照明工程中的应用所要解决的重点问题。论文关键词：LED，照明工程，健康，舒适，动态，人体功效学 1引言 LED诞生于20世纪60年代，作为一种具有巨大发展潜力的固体发光光源，LED的长寿命、牢固的结构、较低的功耗和灵活的外形尺寸等优点得到了人们越来越多的关注，从最初的指示应用的阶段，到近几年来LED特别是单色LED被广泛地应用在大屏幕显示、信号灯和景观照明中。

到目前为止，指示、信号和显示仍是LED最主要的应用领域，在这些方面LED的用量十分巨大。随着LED技术的不断发展，白光LED的光效、显色性、色温及单颗LED的功率和LED模块的光通量不断取得了新的突破，人们对将LED应用于传统领域的照明充满了期待。

然而，将LED应用于照明工程中也面临着一系列的挑战，例如单颗LED的光通量还难以满足普通照明的需求、单位成本过高、光效比气体放电灯低、色差大、稳定性不足等，虽然各厂家对实验室研究成果频频刷新，但对于真正的符合照明要求的市场化产品仍需一定的时间，这是LED研发人员、生产商和使用者都无法回避的事实。因而，要将LED应用在照明工程中，一定要充分考虑LED的发光原理和特性，从塑造合理光环璄的要素出发，合理利用LED的优点，灵活应用LED，使不同的照明工程中可以充分发挥LED的优势，塑造优秀的照明工程作品。

图1 LED发光原理图 2 LED的发光原理及特点 LED（Light Emitting Diode）的结构主要由PN结芯片、电极和光学系统组成，是一种电致发光光源，图1为LED的发光原理图。当外加一足够高的正向直流电压V，电子和空穴将克服在P-N结处的势垒，分别流向P区和N区。

在P-N结处，电子和空穴相遇、复合，产生发光，光子的波长λ由能带间隙E所决定λ=1240/EE的单位是电子伏特（eV），λ的单位是纳米（nm）。不同的PN结材料决定了能带间隙E的大小，从而决定了LED发光的颜色。

历史上第一个LED所使用的材料是砷化镓(GaAs) ,其正向PN结压降VF为1.424V，发出的光线为红外光谱。另一种常用的LED材料为磷化镓(Ga P)，其正向PN结压降为2.261V，发出的光线为绿光。

图2所示为不同材料的PN结做成的LED所具有的不同的发光颜色。图2 不同材料的LED的发光主波长在能带结构中，由于导带和价带都呈抛物线的形状，因此在LED的单色光谱的两边都会有不同程度的加宽现象，其半宽度一般为几十纳米。

因而，在LED发明到应用的最初的三十年间，LED一直以单色发光的身份出现，从一开始应用于指示照明中，到逐渐用于信号灯和大屏幕显示中，以及部分彩色景观照明中。直到上个世纪90年代，蓝光LED的开发成功，使白光LED