LED技术及应用

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另外， LED 使用的是5-24V的低压电源，十分安全，供电模块的设计也颇为简单；LED光源没有任何射线产生，也没有水银之类的有毒物质，可谓是绿色环保光源；平面状结构让LED拥有稳固的内部结构，抗震性能很出色。

LED背光技术就象许多新型技术一样拥有许多诱人的优点，但LED要想占据大尺寸LCD背光源的主流，目前还需要解决一些技术难点，如功耗、成本、一致性等。

　　A、发光 效率

CCFL仍是发光效率最高的主流光源技术，与之相比，LED的发光效率较低。作为背光源的LED器件以白光类型居多，而白光LED器件在开始时发光效率不高，致使萤幕亮度普遍偏低。比如在当前的LED技术中，不论萤幕的制造商是谁，LED组件的亮度都各不相同。目前CCFL冷阴极荧光灯的发光效率可达到50-100lm/W，而白光LED器件在刚起步时发光效率仅为20lm/W甚至更低。不过，现在全球有大量的企业从事相关研究，该领域的技术进展非常迅速，白光LED的发光效率以每年提高60%的幅度提升， 到目前为止，白光LED器件的发光效率突破50lm/W，开始达到实用化水准。而业界希望在2007年之前，将白光LED的发光效率提高到75lm/W的高水准。

　　B、一致性

用LED作为背光源存在白光的一致性问题，这比起CCFL是个劣势。RGB LED背光源时间一久会产生色移波长会随温度变化，产生不同颜色。这一问题导致了颜色偏移、不一致的色纯度和质量低劣的真“白色”，这就注定LED在开始时并不适合作为LCD显示器的背光源。为了消除这一问题，LED制造商们将 晶片 “分区”或分解成具有近似颜色和亮度的区块。这种处理有一定的帮助，但仍有不足、亮度和颜色中仍然存在偏移。厂商最新又研发了彩色校正电路，通过对逐个图元的控制，可以将颜色和亮度上的偏差控制在合理的范围内。

　　            

　　                                                     照明市场用高亮度发光LED市场规模

　　C、成本高

成本太高、价格昂贵，同等尺寸的背光源，LED是CCFL价格的4倍。对於目前价格竞争激烈的市场而言，让厂家有些望而却步。只有索尼为了图像质量不计成本。当然，随著工艺的成熟和生产规模的增加，LED背光的成本会逐步下降。

　　尽管LED优点多多，但短时间内还难以普及，比如LED背光源系统的成本要高於冷阴极荧光管。目前LED背光模组零组件的价格为CCFL的5倍左右，萤幕尺寸越大，采用LED背光技术的成本就越高。东芝U100之所以采用这种显示技术，完全在於它只是东芝笔记本20周年纪念品才被应用。

　　值得欣慰的是，LED产业也存在类似微处理器产业中的“摩尔定律”——Haitz定律，以安捷伦（LED领域领导厂商）的前任技术科学家Roland Haitz命名。其内容是LED的价格每10年将为原来的1/10，性能则提高20倍。如果这个定律能够不断应验，而随著产能的增加，LED背光源的成本将快速下滑。预计到未来一两年LED背光的售价可降到CCFL背光的2倍左右，距离大规模普及仅有一步之遥。

　　(2)家用LED照明

目前家用照明灯主要是白炽灯、荧光灯(日光灯)及节能荧光灯。发光二极管与其他光源特性比较见表5。白光LED灯泡与荧光灯、节能荧光灯、白炽灯泡在发光效率及平均寿命上的比较如表6所示。

　　表5 发光二极管与其他光源特性比较

　  

　　               
                                                 人类照明技术的演变

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　　从表6可知，白光 LED 灯泡的发光 效率 高於白炽灯泡，但低於荧光灯及节能荧光灯。白光LED的平均寿命最长的，比节能荧光灯高8倍，比白炽灯高33倍多。

　　家用照明灯发光效率和平均寿命的比较

　　

　　三种照明灯在节电和经济上的比较

　　

　　目前国内已能生产1-3W由Φ5白光LED组成的白光LED灯泡(外形与白炽灯泡相同，球形外壳用透明塑胶做成，直径约60mm，灯头用E27螺纹灯头)，其发光效率η超过35lm/W。2-3W的白光LED灯泡亮度与25W白炽灯泡差不多。另外，目前也能够生产出12W白光LED的日光灯管，其光通量超过 500lm，发光效率超过40lm/W。这两种白光LED做成的灯寿命都超过50000h。这两种灯都是用超高亮度Φ5小功率白光LED做成，目前售价较高，且尚未上市。

　　        

　　                                             LED作为城市交通信号灯及标灯

　　白光LED做成的照明灯节能、长寿命。在使用中的节电及经济性方面，3W的白光LED灯泡、5W的节能荧光灯和25W白炽灯泡的结果比较见表7。可见，从节电方面比较，同样使用了50000h，白炽灯要用1250度电，而3W的白光LED灯只要250度电，相差1000度电。如果全国有1亿苹3W白光LED灯替代了25W白炽灯泡，则在50000h的使用时间中可节省1000亿度电。另外，从经济方面来比较，用1个3W白光LED灯点了50000h，总的花费是209元，若用25W白炽灯泡需花费688.4元，相差479.4元。

　　当然，由於白炽灯自发明以来已有150年历史，白光LED灯泡生产才几年。目前在市场上只有白光LED手电筒、白光LED矿灯等少数产品，家用白光LED灯泡目前还没有上市，而且目前只能生产小功率的灯泡，在亮度方面还不如节能荧光灯亮，且价位还较高，普通家庭还难以接受。不过，若考虑使用寿命、省电效率及环保节能等要素，LED照明设备还是有其应用价值的。

　　           

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　　随著半导体材料及工艺技术的进步，生产量的增加，LED照明灯的性能会进一步地提高，价格也会不断地下降，并可能在3-5年後逐步地进入千家万户，成为大家节电、明亮的新选择。

　　(3)闪光灯

数码相机正逐渐替代用胶卷的相机，在数码相机中采用超高亮度的白光LED替代了传统的氙灯。采用超高亮度的白光LED作闪光灯不仅电路简单、尺寸小、耗电省，而且无须充电时间。例如，前面提到的1W白光LED XL7090WHT，它在用作闪光灯时，700mA的脉冲电流时其典型光通量为98lm。

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