LED灯行业应用技术分析

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内容提要：LED 存在静电释放损害和热膨胀系数等效能瓶颈和散热问题，使其功率不能做得很大，亮度低。目前常用的性能比较稳定的大功率LED 芯片是1W 和3W。可以通过集成芯片提高LED 功率，但现在技术还不成熟，主要是需要解决散热问题。也可以通过多珠LED 的串、并联或混联实现大功率LED 灯具。后两种效率较低，用的较少，多珠LED 串联是目前LED 灯具在照明领域应用的主流。

2012-2016年中国LED灯具市场供需预测与未来发展趋势报告

LED 灯的应用由于LED 灯有其它灯具无可比拟的优点，LED 灯正以非常快的速度发展并逐渐取代其他灯具，现在LED 灯已经被广泛应用在各照明领域中。由于LED 体积小，应用灵活，可以排列成各种形状，能够用计算机程序进行控制，所以可以显示出文字、图像、动画、影视等静态和动态的图案。在2008 年的北京奥运会开幕式上，LED 灯就显示了它无尽的魅力和优势。LED 被大量使用在公众显示器中，如各种信号灯、景观照明、广场街道的美化、公共娱乐场所美化、舞台效果照明、建筑照明等。在液晶显示器中，LED 被用作电脑、电视机和手机等显示屏幕的背光源。

在交通道路上，LED 已经用于可控节能型路灯照明、隧道灯照明、立交桥照明、交通信号灯等。在汽车灯具方面，现在许多轿车的制动灯、位置灯、转向信号灯、后雾灯、倒车灯等灯具都开始采用LED 光源。随着LED 技术的不断提高，技术问题不断得到解决，大功率LED 灯具的不断出现，LED 在室内照明、汽车灯具、演播厅、观片灯等领域的应用将会更加普及。

LED 虽然有很多优点，但是也存在着许多不足和技术问题有待进一步改进和解决，下面从几个方面对之进行了讨论。

1.大功率LED 技术。LED 存在静电释放损害和热膨胀系数等效能瓶颈和散热问题，使其功率不能做得很大，亮度低。目前常用的性能比较稳定的大功率LED 芯片是1W 和3W。可以通过集成芯片提高LED 功率，但现在技术还不成熟，主要是需要解决散热问题。也可以通过多珠LED 的串、并联或混联实现大功率LED 灯具。后两种效率较低，用的较少，多珠LED 串联是目前LED 灯具在照明领域应用的主流。但是单珠串联有个致命弱点，一颗损坏，整路不通。这是制约大功率LED 灯具在照明领域应用的一大瓶颈。提高LED 灯具的功率，一是从芯片方面提高功率，另一是优化电路设计提高功率。

2.散热技术。温度是影响LED 的一个重要因素，温度升高会使LED 的光衰减加快，而芯片结点处的温度直接影响LED的寿命，所以LED 散热能力的强弱限制了LED 的功率大小。

LED 内部的热量主要由LED 芯片和印刷电路板工作时产生，对于小功率LED，通过自然传导对流的方式就可以把热量散发出去，但对于大功率LED 就要考虑多方面散热。在散热设计上，通常从LED 封装散热、电路板散热和增加散热部件等方面考虑。

3.芯片技术和芯片封装技术。芯片技术发展的关键是衬底材料的选择和外延片的生长技术。技术提升的关键都是围绕着降低缺陷密度和如何研发出更高效稳定的器件进行的，而如何提升LED 芯片的发光效率则是目前整体技术指标的最重要衡量标准。传统的衬底材料有蓝宝石、Si、SiC，目前比较热门的材料有ZnO、GaN 等。制造外延片的主流方法是采用金属有机物化学气相沉积。据2011 年LED 环球在线报道，美国北卡罗来纳州大学提出了一种新的氮化镓生长工艺，这一新工艺有望把材料的缺陷减低千分之一，从而制造出更高亮度的LED发光二级管。

4.光学设计技术。LED是点光源且方向性好，通过LED点阵设计、透镜和反光装置的设计及二次光学设计甚至三次光学设计，可以达到较理想的配光曲线，这也是光学设计的难点。在整体照明中，需要灯具有较大的照射面，可以使用线性LED 灯条配以导光板等技术使之成为面光源。LED 汽车信号灯可由反射镜和配光镜组成，通过合理的设计可达到法规配光要求的光形分布。

5.驱动技术。LED 恒流驱动一般有电感型和开关电容型两种LED 驱动，电感型LED 驱动的驱动电流高，LED 的端电压低，适用于驱动多只LED 的应用。电容型LED 驱动常用在大功率LED 灯具中，其LED 的端电压和电流高，可获得高的功率和发光效率。LED 驱动电路的设计根据具体的需要可能会很复杂，但是在电路设计时必需考虑电源要有高的可靠稳定性以及电路要有浪涌保护等多种因素。

LED 灯具面临的技术问题除了上述，还有系统设计技术等问题有待进一步提高。此外，在LED 行业还没有形成统一的相关标准。

LED节能环保使用寿命长、直流驱动、可回收再利用，太阳能绿色环保无污染，太阳能电池提供的电压是直流电压，若把太阳能与LED灯结合起来使用，LED灯具在应用中就不再需要将交流电变为直流电，从而使使用方便简单。而且我们的社会能源问题和环境污染问题将会得到大大的改善。所以将LED与太阳能结合起来可能是将来照明事业的必然之路。现在这方面的应用还很少，已经有太阳能LED路灯、太阳能LED楼道灯、太阳能LED草坪灯等。

LED 节能环保寿命长，随着LED 技术水平的不断提升，高功率、高亮度、小尺寸LED 灯的不断出现，LED 灯具在各照明领域的应用必然会普及，LED 灯具必定会深入到人们的日常室内照明、生活、交通之中。LED 灯具及LED 与太阳能的结合，将会成为未来照明领域的主力军。