在全球油价高涨， 能源短缺的背景下， 节能环保已成为全球热议的话题， 各国也纷纷制定了不少的政策法规， 引导人们在日常生活生产当中能积极的节约能源保护环境。2010 年我国全社会耗电总量超过4万亿度， 其中照明用电占12%, 约5 000 亿度，可见在照明领域的节能有着重要的效益。照明节能的重点在于提高光源的光效和降低灯具本身损耗， LED光源就是在这种背景下发展起来的。作为新一代绿色照明光源， LED光源有环保、节能、寿命长、体积小等特点， 必将是21世纪代表性的新型光源。

正是认识到LED 照明产业对未来的重要性， 目前， 美国， 日本， 韩国等国都制定了相应的国家半导体照明发展计划， 并投入了大量的资金和技术。我国也在2003年6月在科技部牵头成立了跨部门、跨地区、跨行业的“ 国家半导体照明工程协调领导小组”， 提出了我国半导体照明工程发展总体方针， 并在“ 十五”计划中紧急启动了半导体照明产业关键技术攻关。从2006 年的“ 十一五”开始， 我国已经把半导体照明工程作为一个重大工程来推行。正是在这种背景下， 2008年的北京奥运会和2010年的上海世博会大量采用LED灯具， 经媒体的报道让人们对LED 灯有了全新的了解， 对中国LED照明产业的发展起了很好的推动作用。

1 LED原理及分类

LED是发光二极体的简称。我们知道二极管是由P 区、N区、PE结组成， P区有大量的空穴（正电荷）， N 区有大量的自由电子（ 负电荷）， 当向PE结外加正向导通电压时， 电子就会从N区向P区移动， 在PE 结处和空穴复合， 将能量以光和热的形式释放。能量以光的形式辐射对我们是有用的， 而以热的形式释放则对LED本身是有害的， 所以提高LED 的发光效率， 降低其发热量是未来LED研究的一个主要的方向。LED 按不同的方法可分为以下几类： 1）按发光管发光颜色分。按发光管发光颜色分， 可分成红色、橙色、绿色、蓝光等。2）按封装结构分。按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。3） 按发光强度分。按发光强度分有普通亮度的LED（发光强度< 10 m cd） , 高亮度的LED（发光强度10 m cd~100 m cd）， 超高亮度的LED（ 发光强度> 100 m cd）。除上述分类方法外， 还有按功率大小、功能用途等分类的方法。

2 LED的优点

节能： 同等光效的LED灯比白炽灯节能80%以上， 比节能灯节能50%。按我国每年照明用电量5 000亿度算， 若全采用LED灯每年节电2 000 亿度以上。寿命长： LED 光源使用寿命可达5万h~ 10万h, 比传统光源寿命长10 倍以上， 长寿命不但可节约大量资源， 而且可减少废弃灯具对环境的影响。显色性好： LED光源色彩鲜艳、纯正。白光LED的显色性也比高压钠灯好很多，高压钠灯的显色指数只有20左右， 而白光LED可以达到65~ 80,比很多传统灯具发出的光更加接近白光， 在这种光线照射下， 物体的颜色可以更加接近其本色。响应速度快： 汽车信号灯是LED光源应用的一个重要领域， 汽车信号灯的快速反应对于减少交通事故有重要意义。应用灵活： 可在红、绿、蓝三基色基础上变化出各种颜色， 可根据需要组合出各种形态和图案。LED 能实现平滑的连续调光功能， 通过调节电压的占空比和工作频率， 能够有效调节LED的发光强度。

环保： 无有害金属， 无紫外线和红外线辐射。

3 目前LED应用存在的问题

1） 散热问题。LED虽然节能， 但与一般白炽灯具一样， 一部分能量转化为光的过程中另外一部分能量转化成热量， 尤其是LED为点状发光光源， 其所产生的热量也集中在极小的区域， 若产生的热量无法及时散发出去， PE 结的结温将会升高， 加速芯片和封装树脂的老化， 还可能导致焊点融化， 使芯片失效， 进而直接影响LED的使用寿命与发光表现， 尤其是大功率LED, 其发热量更大，对散热技术要求更高。可以说散热问题直接关系到LED 的发展前景。因此要提升LED产品的散热能力， 关键还在于寻找一种可以加快将灯具表面热量快速带走的散热方式。

2）光衰问题。虽然很多LED产品标明发光寿命为10万h以上， 但在目前的实际应用中未见得有这么长的寿命， 原因就是LED存在光衰问题， 一旦LED 发光亮度降到原来亮度的30%以下， 就可认为其已不可用。引起LED光衰的原因有： a. 温度过高引起。LED产品的工作温度基本控制在65 以下， 当LED工作温度达到85 时， 光通量将下降一半， 发生红移（ 波长变长） , 超过90 时有烧毁的危险； b. LED芯片本身的光减和荧光粉引起的光衰； c. 封装中绝缘胶、荧光胶水引起的光衰。LED 高温会引起绝缘胶和荧光胶水的性能降低， 从而影响灯具输出的光通量；d. LED支架对光衰的影响， LED 支架有铜支架和铁支架， 铜和铁的热导率不一样， 铜导热性能好， 能更快的给灯具降温， 较少对光衰的影响。

3）光色问题。LED发出的光与自然光相比仍有一定的差距，自然光具有非常强的黄色光谱成分， 给人一种暖暖的感觉。而LED发出的白光带有较多的蓝光成分， 在这种光的照明下人们的视觉感受不是很自然， 而且LED 所发出的光比较眩目， 容易引起眩光。

4）价格过高。当前同等照度的LED灯具价格仍然是传统灯具价格的4倍左右， 这对LED的推广和普及仍然是一个较大的障碍。

4 LED的应用

目前国内LED的应用领域已经从最初简单的电器指示灯，LED显示屏， 发展到LED背光， 路灯照明， 建筑景观照明， 室内装饰灯， 大屏幕显示， 交通信号灯， 指示灯， 太阳能LED照明， 汽车照明， 特种照明及军用等领域， 而随着各种新兴应用领域的涌现，LED等必将逐步蚕食传统灯具市场。以下就目前LED较为成熟的应用领域做一个简单的介绍。

1）路灯照明。城市路灯是日常生活中常见的照明灯具， 不但具有照明的功能还有城市夜景装饰的功能。但路灯耗电量大， 而且由于路灯的低压输电线路长， 线缆本身的耗电量也很大， 所以路灯节能是照明节能的一个重要领域。据统计我国目前城市道路照明占全国照明用电量的30%, 达1 500亿度， 可见道路照明节能空间巨大。

目前道路灯具中普遍采用的光源是高压钠灯和金属卤化物灯， 这两种传统灯具有两个不足： a. 均匀度不好， 灯具直接照射的方向照度很高， 两灯交叉出照度仅为灯下照度的20%~ 40%; b.

灯具效率比较低， 整体效率在70%左右。LED路灯和传统路灯的光学设计不同： a. 发光面是由许多个LED 组成， 通过设计每个LED的投射方向， 使受照路面获得均匀照度； b. LED的发光只存在于半个空间， 在不使用灯具的情况下也能将光线100% 投射到路面。

采用LED作为路灯有以下优点： 比传统路灯节能70%, 光效高， 灯具反射损失少； 寿命长， 维护成本低； 安全可靠， 绿色环保；管理方便， 配合软件可控制亮度， 能实现远程控制等等。

2） 景观照明。由于LED光源具有节能环保、轻巧耐用、色彩丰富、简单易控、低压安全等一系列优点， 在景观照明中具有广泛的应用市场， 从建筑泛光照明和轮廓照明、广场照明、园林绿化照明、广告照明到道路桥梁照明等等。LED 光源小而薄， 且灯光可聚可散， 色彩丰富， 组合灵活， 在建筑泛光照明和轮廓照明领域被越来越多的灯光设计师青睐。在设计中可根据建筑的特点和形态， 创造出变化的图案和色彩强化照明效果， 轮廓灯可在夜间呈现建筑的造型， 突出建筑物的主要特征。在广场照明和园林照明中， LED灯可将灯光艺术的冲击力和景观造型的创新融入到具有地域特点的人文风景中， 能真正体现出灯光与人互动的意境。广告照明的特点是明亮、色彩鲜艳多变， 造型新奇富有创意， LED灯所具有的特点和广告照明特点非常契合， 其所营造出来的效果为越来越多的广告公司所青睐。

3） 汽车照明。LED的结构坚固耐用， 不易受振动影响， 防爆，响应速度快， 方向性强， 易于控制等特点， 非常适合在汽车这个比较特殊的环境中使用。近年来， 各国都投入大量的人力物力研究LED在汽车上的应用， 目前各大汽车生产商都推出了采用LED照明的车型， 并以此为卖点向广大消费者推销。LED 在汽车上应用非常广泛， 大量用于前照灯、尾灯、刹车灯、方向灯、指示灯以及车内的顶灯、阅读灯等。LED灯具作为汽车的第四代光源， 随着相关标准的制定和LED照明产业的迅猛发展， 未来必将成为汽车照明主导产品。

4） LCD背光。LED作为LCD（ 液晶显示屏）的背光光源已得到广泛认可， 其应用领域也非常广泛， 包括电脑、电视、手机、音响、手表、通讯设备等等， 它已成为LCD 背光市场的主导产品。

LED背光光源与传统背光光源相比具有抗震性能好， 色域广、表现力好、亮度调整范围大， 可实施色彩管理、响应快、无干扰等优点。

5 结语

目前虽然在LED照明应用中仍然面临着一些急需解决的问题， 但克服解决这些问题并不是十分遥远的事， 随着LED技术的进一步成熟， LED 将会在路灯照明， 建筑景观照明， 室内装饰照明， 太阳能LED 照明， 汽车照明等领域取得更多更好的发展。

21世纪的照明灯具将会是以LED灯具为主流， 充分体现照明领域的节能化、健康化、艺术化和人性化的照明发展趋势。