文／复旦大学电光源研究所 周莉 屠其非 周太明教授
能源和环境问题一直是困扰整个世界的两大问题。１９９８年美国照明用电３６０亿元，约占能源消耗的２０％；在发电过程中产生的ＣＯ２废气达１．１２亿吨；全球照明消耗是２３００亿美元，发电过程中产生的ＣＯ２高达４．１亿吨。而我国至２００２年底照明用电约为２０００亿千瓦，大量消耗煤和石油， 同时产生的废气污染环境。因此环保、节能的ＬＥＤ逐渐进入照明的领域，将有利于缓解能源危机，改善环境污染的现状。尽管目前ＬＥＤ还无法用于日常的功能性照明，但在景观照明及室内的装饰性照明中得到越来越多的应用。
ＬＥＤ的优势
在装饰性照明中，ＬＥＤ显示了无与伦比的优势。
丰富、艳丽的色彩。目前彩色ＬＥＤ产品已覆盖了整个可见光谱范围，且单色性好，色彩纯度高。红色和蓝色ＬＥＤ的发光效率可达２０ｌｍ／ｗ，一般红橙色范围的ＬＥＤ发光效率高达１００ｌｍ／ｗ。而获得彩色光的传统方式是白炽灯加滤光片，白炽灯的光效８～２０ｌｍ／ｗ，滤光片的透过率如红色滤光片的透过率为０．０６，因此最终的光效远远低于彩色ＬＥＤ。 ＬＥＤ的响应时间很短，一般为几个ｍｓ，能瞬时达到全光通输出。如果使用三原色ＬＥＤ组合，可以瞬间改变颜色，是用于喷泉等动态照明的佳选。还可以对ＬＥＤ进行调光，使用三原色ＬＥＤ组合，使用ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）能实现颜色的渐变，如用于建筑物的外表装饰，更具梦幻色彩。 ＬＥＤ是低压器件，结构牢固。而霓虹灯的工作电压有上万伏，而且还易漏电、易破损等；用霓虹灯做成的文字图形容易出现缺笔少划现象。因此ＬＥＤ可替代霓虹灯来制作广告牌，不仅可以降低耗电，也可以避免霓虹灯部分破损所带来的广告负面效应。
ＬＥＤ具有很强的发光方向性，而且体积小，做成的灯具效率高，安装时易于隐藏。
ＬＥＤ寿命很长，可达１０万小时。一般光源只有几千或几万小时。 ＬＥＤ的应用实例ＬＥＤ在酒吧照明中的应用
位于德国慕尼黑的Ａｎｎａ酒店的酒吧具有与众不同的照明系统：所有的光源都为ＬＥＤ。自２００２年１１月开业以来，顾客络绎不绝，大都被该酒吧独特、多变的照明效果所吸引。 酒吧的照明由德国Ｂｏｃｏｍ公司设计，采用Ｌｕｍｉｌｅｄｓ的ＲＧＢ Ｓｕｐｅｒｆｌｕｘ和１Ｗ Ｌｕｘｅｏｎ两种ＬＥＤ。共使用了１８００个Ｓｕｐｅｒｆｌｕｘ和２４个Ｌｕｘｅｏｎ，通过使用不同的布局和光学元件，达到风格迥异的照明效果。
高亮度ＬＥＤ体积小，在应用中有更大的灵活性，通过随意组合、排布，利用一定的控制系统，可以产生不同颜色、氛围和意境。显示了一个房间中ＬＥＤ照明产生的迥然不同的两种氛围。
ＬＥＤ在功能性照明中应用的可能性
色彩鲜艳的ＬＥＤ在装饰照明中以其独特的优点渐受欢迎。目前绿光、蓝光至紫外波段的高亮度ＬＥＤ都是使用氮化镓基材料，并由此研发出高亮度白色ＬＥＤ。
实现白色ＬＥＤ有以下几种途径：蓝光芯片加ＹＡＧ（亿铝石榴石）黄色荧光粉；近紫外芯片激发ＲＧＢ三基色荧光粉；ＲＧＢ三色芯片封装在一起。
蓝光芯片加蓝色荧光粉产生白光是基于补色混光的原理，蓝光芯片发出的蓝光一部分透过荧光粉，另一部分激发荧光粉使其发黄光，蓝光与黄光混合形成白光。由于荧光粉涂敷工艺的改进，从不同的角度观察，其色温的差别由８００Ｋ下降至８０Ｋ，已满足照明中光源色温差异允许的范围５０－１００Ｋ；但由于光谱中缺少红光成分，显色性较差（Ｒａ 为７０左右）。
近紫外芯片激发ＲＧＢ三基色荧光粉的工作机理与三基色荧光灯非常相似，改变荧光粉的成分比例，可以获得各种色温的白光，并且有很好的显色性。
ＲＧＢ三色芯片封装在一起，能改变三者的强度，可以得到任意色温的白光；但其缺点是各单色的ＬＥＤ的电压和光输出不同，光维持特性以及他们的温度依赖性也不同，因此对电路设计的要求比前两种要高，需要复杂高精度的控制系统。
目前单颗ＬＥＤ的光通量很低，且成本高，使得白色ＬＥＤ在日常照明中仍难以让人接受。以办公室照明为例粗略估计，若平均的照度为３００ｌｘ，维护系数为０．８的话，如果使用Ｔ８荧光灯，假定利用系数为０．５，所需的总流量数大约为２６２５０ｌｍ；如果以此来估算，所需的ＬＥＤ（Ｌｕｘｅｏｎ １Ｗ ２５ｌｍ）大约为１０５０个。且ＬＥＤ的成本为２５０～５００＄／ｋｌｍ，而直管荧光灯的成本只有０．５＄／ｋｌｍ，是ＬＥＤ的千分之二。 如果ＬＥＤ想大批量的用于日常照明，如同现在的荧光灯一样普遍，就必须提高单颗ＬＥＤ的光通量，同时大幅降低其成本。下表是ＬＥＤ目前的特性及其改进的目标。
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