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白光LED现状及LED使用过程中的损失分析

LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。近年来，世界上一些经济发达*围绕LED的研制展开了激烈的技术竞赛。

出光率决定LED光源应用程度

LED灯具与传统灯具有完全不同的结构，而且结构对发挥其特性有着关健作用，现代LED灯具主要由LED光源、光学系统、驱动性器、散热器、标准灯具接口等五部分组成。

德国量一的芯片内通过在硅胶中掺入纳米荧光粉可使折射率****到1.8以上，降低光散射，****LED出光效率并有效****了光色质量。通常荧光粉尺寸在1um 以上折射率大于或等于1.85，而硅胶折射率一般为1.5左右，由于两者同折射率的不匹配以及荧光粉颗粒尺寸远大于光散射****限（30 nm），因而荧光粉颗粒表面存在光散射，降低了出光率。

目前白光LED主要通过三种形式实现：

1、采用红、绿、蓝三色LED组合发光即多芯片白光LED；

2、采用蓝光LED芯片和*荧光粉，由蓝光和黄光两色互补得到白光或用蓝光LED芯片配合红色和绿色荧光粉，由芯片发出的蓝光、荧光粉发出的红光和绿光三色混合获得白光；

3、利用紫外LED芯片发出的近紫外激发三基色荧光粉得到白光。

目前应用广泛的是第二种方式，采用蓝光LED芯片和*荧光粉，互补得到白光。因此，此种芯片****LED的流明效率，决定于蓝光芯片的初始光通量及光维持率。

而蓝光LED芯片的初始光通量是随着外延及衬底技术发展而提升的。光通维持率则光通过封装技术进行保持的，保持光通维持率的关键在于****导电及散热内环境，这就涉及到LED封装的关键技术：低热阻封装工艺和高取光率封装结构与工艺。

就目前来讲，现有LED光效水平，由于输入电能的80%转化为热量，因此芯片散热热量十分关键。LED封装热阻主要包括材料内部热阻和界面热阻。散热基****的作用主要是吸收芯片产生的热量，并传导到热阻上，实现与外界的热交换；而减少界面和界面接触热阻，增强散热也是关键，因此芯片和散热基****的热界面材料选择十分重要，目前采用低温或共晶焊膏或银胶。德国量一照明使用的LED芯片内使用的导热胶是内掺纳米颗粒的导热胶，有效****了界面传热，减少了界面热阻，加速了LED芯片的散热。

在LED使用过程中，辐射复合产生的光子在向外发射时产生的损失，主要有三个方面：

1、芯片内部结构缺陷以及材料的吸收，光子在出射界面由于折射率差引起的反射损失；

2、由于入射角大于全反射临界角而引出的全反射损失；

3、通过在芯片表面覆盖一层折射率相对较高的透明胶层有效减少光子在界面的损失，****了取光率。

因此要求其有透光率高，折射率高，热稳定性好，流动性好，易于喷涂，同是为****LED封装的可靠性它要求具有低吸湿性，低应力耐老化等特性。而且通常白光LED还需要芯片所发的蓝光激发*荧光粉合成发光，在封装胶内还需加入*荧光粉进行配比混色，因此荧光粉的激发效率和转换效率是高光效的关键。

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LED照明*优势

(一)节约能源：LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可达80―90%。笔者还将LED灯与普通白炽灯、螺旋节能灯及T5三基色荧光灯做了一番比较，结果显示：普通白炽灯的光效为12lm/w，寿命小于2000小时，螺旋节能灯的光效为60lm/w，寿命小于8000小时，T5荧光灯则为96Alm/w，寿命大约为10000小时，而直径为5毫米的白光LED为20―28lm/w，寿命可大于100000小时。有人还预测，未来的LED寿命上限将无穷大。

(二)安全环保：LED的工作电压低，多为1.4―3V;普通LED工作电流仅为10mA，超高亮度的也不过1A。LED在生产过程中不要添加“gong”，也不需要充气，不需要玻璃外壳，*冲击性好，*震性好，不易*碎，便于运输，非常环保，被称为”绿色能源”。

(三)使用寿命长：LED体积小、重量轻，外壳为环氧树脂封装，不仅可以保护内部芯片，还具有透光聚光的能力。LED使用寿命普遍在5万―10万小时之间，因为LED是半导体器件,即使是频繁的开关，也不会影响到使用寿命。当今家用照明主要使用的是白炽灯、荧光灯及节能荧光灯。

(四)响应速度快：LED的响应频率fτ与注入少数载流子的寿命τmc有关，如GaAs材料制成的LED，其τmc一般在1―10ns 范围内，则响应频率约为16―160MHz，这样高的响应频率对于显示6.5MHz的视频信号来说已经足够了，这也是实现视频 LED大屏幕的关键因素之一。

LED响应时间****i低的已达1微秒，一般的多为几个毫秒，约为普通光源响应时间的1/100。因此可用于很多高频环境，如汽车刹车灯或状态灯，可以缩短车后车辆的刹车时间，从而****安全性。

(五)发光*：白炽灯、卤钨灯的光效为12-24lm/w(流明/瓦)，荧光灯的光效为50―70lm/w，钠灯的光效为90―140lm/w，大部分的耗电变成热量损耗。而LED的光效经****后可达到50―200lm/w，且光的单色性好、光谱窄，无需过滤就可直接发出有色可见光。

(六)LED元件的体积小：更加便于各种设备的布置和设计，而且能够更好地实现夜景照明中“只见灯光不见光源”的效果。

(七)LED光线能量集中度高：集中在较小的波长窗口内，纯度高。

(八)LED发光指向性强：亮度衰减比传统光源低很多。