摘要：作為第四代照明器具，白光LED受到了人們的廣泛關注。本文從白光LED的技術原理出發，分析了其應用于照明的優點和劣勢，并對白光LED目前存在的問題和今后的發展趨勢進行了討論。

　　關鍵詞：白光LED,照明,節能

　　一、引言

　　自愛迪生發明白熾燈以來，人造照明光源經歷了三個發展階段：白熾燈、氣體放電燈、熒光燈。如今，白光LED作為一種新型的半導體發光器件日益受到人們的關注，因其具有綠色、節能、長壽命的特征而被稱為第四代照明燈具。特別是隨著研究的不斷加強，白光LED的光效持續得到提高，至今已達160 lm/W，這不禁引發了人們關于白光LED將全面取代白熾燈、金鹵燈和熒光燈等傳統電光源的呼聲。本文即對白光LED用于照明的相關技術特點進行了分析，并對其相應的優缺點和今后的發展方向進行了討論。

　　二、白光LED的技術特征

　　白光LED的核心技術在于LED芯片。雖然LED作為一種電致發光的半導體器件已成熟應用于信號指示和戶外大屏幕等領域，但真正意義的白光LED，或者稱能用于照明的白光LED出現才不超過20年時間。

　　為了應用于照明，光源必須有很好的顯色性，所以照明用LED必須發白光。一種方案是發明一種多能級載流子復合的復合型雜質半導體，使之直接產生多色光，從而混合后發白光，然而此種方案迄今未獲成功。另一種方案是將發射紅、綠、藍三種基色的發光二極管芯片做在同一個管芯中，混光成為白色，但是由于所發光束的某些部分仍然呈現原光色，致使整體光色較差，此種方案已被放棄。

　　目前采用的方案是在GaN基或GaInN基的藍光或近紫外區LED芯片上涂覆黃色或全色熒光粉，從而得到白光LED。熒光粉的質量、涂層厚度稍有影響均將嚴重影響其顯色指數、色溫、光效和光衰。白光LED的壽命主要受限于GaN基或GaInN基LED芯片本身的壽命。鑒于LED為PN結發光，散熱不好將導致芯片壽命劇烈下降。而具有實用價值的高亮度、大功率白光LED不可避免會遇到更嚴重的PN結溫升問題。并且，單個白光LED的照度有限，在照明應用時往往采用陣列的形式，而制作工藝的均一性差別也將降低整體產品的使用性能。

　　如此，鑒于白光LED本身的技術特點，在應用于照明時需詳細分析其固有的優點和劣勢，并采取相應的措施才能使白光LED更好的用于照明，實現綠色照明。

　　三、白光LED應用于照明的優點及劣勢分析

　　作為第四代照明器具，白光LED用于照明的優點在于：

　　(1)光效高。目前的實用光效可達70～90lm/W，據報導，美國實驗室數據達160lm/W，而且還有增加的趨勢，預期在未來3～5年，實用光效達到150～200lm/W是可能的，到那時有可能成為最高效的光源。

　　(2)起動性能好。只有毫秒級的響應時間，能達到全光通輸出，快捷可靠。

　　(3)可控性強。低電壓器件，調光方便，容易實現數字化控制。

　　(4)全固態。具有耐震動，耐氣候性良好的優點。

　　(5)環保。白光LED不含汞，環保性能優。

　　(6)點光源。白光LED在一定光束角內定向輻射，用于射燈、筒燈等燈具時,有利于提高下射光通比。

　　由于白光LED自身的原理和特點，目前白光LED的劣勢在于：

　　(1)價格高。成本高成為白光LED照明進入應用的主要障礙之一，初次購買成本是傳統燈具的5~10倍，對普通用戶來說成本劣勢非常明顯。有限的節能本身無法彌補其高價格，今后主要靠量產來降低成本。

　　(2)實際壽命偏低。由于PN結自身壽命對溫度的敏感性和實際產品設計、制造、使用方面的原因，LED照明燈具的實際壽命往往只有其標稱壽命的幾分之一甚至幾十分之一。這主要是受散熱條件的影響。

　　(3)光衰大。LED的PN結溫度升高時阻抗降低，發光特性也將變化，發光效率也會降低，加以在高溫長期烘烤下熒光粉光衰較快，數個月后白光LED輻射的光通量將大幅下降，照度相應降低，光線昏暗，達不到設計要求。

　　(4)光譜質量低。人的眼睛習慣太陽光，目前白光LED光源存在光譜的不連續性，尤其是熒光粉轉化的白光LED存在色溫偏高，顯色性不夠高等問題。這可依靠熒光粉技術的改進來解決。

　　(5)電壓匹配問題。白光LED是典型的低電壓(1.8~3.9V)器件，在用市電供電時還需專配降壓器件，無論是采用變壓-整流或是采用開關電源降壓，都會產生額外的轉化損耗(約15~30%)，從而消弱白光LED的低功耗優勢。有必要開發新的驅動芯片技術，以降低電壓轉化損耗。

　　四、白光LED應用于照明的問題及展望

　　從目前的市場情況來看，白光LED已在景觀照明、便攜式燈具、LCD背光照明、局部照明等領域展現優勢，但整體來看，白光LED仍處于照明應用的初級階段，其性價比提升還有很大空間。

　　為了滿足人們對高效照明和綠色照明的迫切需要，白光LED在今后的發展過程中首要解決的核心問題是降低流明成本和改善散熱。而散熱問題的改善本身就會從根源上緩解目前白光LED存在的壽命、光衰等問題，從而也會間接起到降低價格的作用。

　　其次，關于電壓匹配的問題也促使人們提出了采用AC直接驅動LED的新思路，相關的LED驅動芯片也日益完善和豐富。日后，借助于熒光粉技術的繼續改進和完善，高顯色指數和寬光譜的LED光源將能夠滿足人們對室內照明對光源質量的更高要求。

　　我們有理由相信，隨之研發力量的不斷投入，燈具行業相關器件的完善，市場對白光LED產品認可程度的提高，國家政策的大力導向，以及人們對節能、綠色照明的主動關注都會使得白光LED產品獲得更廣泛的應用，而用量的增多又必然使得白光LED的價格持續下降，最終促使白光LED產業走向性能提升、價格降低的良性循環發展之路。

　　參考文獻

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