高亮度发光二极管(HB - LED)在建筑领域的应用

摘　要：概述了高亮度发光二极管(LED)的优点,在建筑领域的应用、应用优势，以及在建筑应用领域的发展趋势。

关键词：高亮度发光二极管；建筑照明；

引　言

高亮度发光二极管随着GaN技术的突破,已经有了长足的发展. 高亮度可见光LED已普遍应用在生活中的各个领域,如:显示、交通号志、汽车电子、背光源、建筑照明、建筑装饰等. 随着市场的应用,高亮度发光二极管得到了空前的发展.

目前我国LED产业已经初步形成珠江三角洲、长江三角洲、东南地区、北京、石家庄与大连等北方地区的四大区域,每一区域基本形成了比较完整的产业链. 我国高亮度LED产业2005年将继续加速发展,在这部分产业中,以LED照明产业最为成熟,LED建筑照明市场容量将继续扩大。

1、高亮度发光二极管的优点

发光二极管(L ight Emitting Diode; LED)是由于半导体材料中电子与空穴的复合而产生光子,属于冷光发光,较传统的灯泡有许多的优点,如:
(1)寿命长、耗电量低:寿命长达10万小时,消耗能量较同光效的白炽灯减少90%.
(2)驱动电压低: LED使用低压电源,供电电压在6 - 24V之间.
(3)适用性:尺寸很小,每个单元LED可以制备成各种形状的器件,并且适用于易变的环境.
(4)对环境污染:无有害金属汞.

2、高亮度发光二极管在建筑领域的优势

2.1、在建筑物室内照明方面的优势

    由于LED寿命长、耗电量小,因此室内照明工业在我国有巨大的发展空间. 作为新型高效固体光源,LED具有长寿命、节能的显著优点,将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一飞跃,其经济和社会意义巨大. 我国是一个能源消耗大国,作为发电大国,大约81%为火力发电,而照明用电约占全国用电总量的12%. 火力发电每年需求燃烧大量的原煤和石油,同时,产生大量的粉尘和CO2、SO2 等气体,造成严重的能源浪费、环境污染以及温室效应. 未来15年,发展LED照明将减少50%电力需求,相当于减少200万t的CO2 排放.尽管LED发光效率目前尚低于小型荧光灯,但它有其它荧光灯等其它光源所不具备的优点. 而荧光灯由于含有有害金属,目前的生产企业还没有对废旧灯泡进行处理或回收,因此在不久的将来,汞污染会作为一个严重的污染问题摆在我们面前。

因此发展具有高效、环保、节能的半导体LED照明对我国经济的长远、持续发展意义重大. 预计在2010 - 2020年内,LED照明逐步取代现有白炽灯和荧光灯进入普通照明领域,从而引发照明工业的新飞跃,给社会带来巨大的能源和环保效应.

2.2、在建筑装饰方面的优势

尽管目前LED还达不到普通照明的要求,但由于其光色丰富,寿命长驱动电压低等优点,这是霓虹灯所不能比的,尤其LED驱动电压低,供电电压在6 - 24V之间,特别适用于公共场所,LED已经逐步取代建筑装饰的霓虹灯。

LED不仅色彩丰富、而且灵活多变,在建筑轮廓装饰方面优势明显,可以对建筑的细节雕琢和刻画,更为逼真,同时,随着城市夜景亮化的扩大,尤其国家倡导绿色照明后, LED具有非常广阔的市场.

城市夜景照明是一个庞大的工程,既需要高强度气体放电灯来给城市的亮化定下基调,也需要色彩多变的LED照明来点缀,所以LED将以其节能、可靠、光色丰富与形式多样等优点,将在城市夜景照明中大显身手。

3、在建筑领域的应用

在建筑景观照明市场,LED应用广泛,包括建筑装饰、室内装饰、旅游景点装饰等,主要用于重要建筑、商业中心、名胜古迹、桥梁、社区、家居、休闲娱乐场所的装饰照明,以及集装饰与广告为一体的商业照明。为了配合科技奥运、绿色奥运、人文奥运,北京市已提出要用LED作为照明光源来美化首都夜景。

3.1、室内照明

LED属于典型的绿色照明光源,发光效率高、光线质量高、无辐射,而且可靠耐用、维护费用极为低廉等,LED将是未来室内照明的主流. 由于LED在照明方面的发展潜力,一些先进国家与地区对LED的发展制定了国家级的发展计划. 我国也于2003年紧急启动了“国家半导体照明工程”从“十一五”开始,国家将把半导体照明工程作为一个重大工程进行推动. 加快我国高亮度LED从外延、芯片、封装到应用整个产业链的发展已是我国的大势所趋.

在照明方面,若使用目前发光效能较高的萤光灯具( 66 - 751m /W)替换常规使用的60W 白炽灯泡,在每年点灯时间为3500h的情况下来计算,一年约可节约电量约6. 89亿度. 萤光灯具有虽然具备较高的发光效能、较低的制造成本等优点,但是因为萤光灯具的灯管中含汞,而且用于封装萤光灯具的材料又以可吸收紫外线的玻璃为主,玻璃易碎的特性加上汞废料的不易回收,均会严重地造成环境的污染,欧盟已经明令将在2007年开始禁用这些含汞制品,因此新型照明灯源的开发成为各国政府发展的目标,LED更是目前各国在照明方面发展的重点.