全面剖析LED燈具技術

LED照明設備

LED的最大價值還是體現(xiàn)在照明領域。由于LED發(fā)光技術全面超越傳統(tǒng)光源，因此許多人都看好未來LED在照明市場的機會，根據(jù)據(jù)CIR預測，全球LED市場將從2004年的 32億美元，增長至2008年的56億美元，其中，高亮度LED市場產值將由16億美元增至26.4億美元，超高亮度LED市場則將從2006年起快速成長，并于2008年占到全球市場22%的份額。

而令LED擁有如此廣闊之商業(yè)運營前景的最關鍵原因，則在于其高度節(jié)能的獨特特性。作為第三代半導體照明材料，LED的壽命是普通白熾燈的100倍，耗能卻遠比白熾燈小，更換成本也更低，并具備體積小、安全、無污染、免維護、響應速度快等附屬優(yōu)點。由于體積小、配置靈活，理論上LED照明設備可以做成任意想要的形式。因此可以預見，在未來照明市場上，LED光源將成為人們的新寵。

只要將包打開，內置的LED燈泡就會自動點亮，LED用途其實很廣泛

LED成像設備

　　在90年代中期，伴隨著高發(fā)光效率LED元器件的成熟，市場開始出現(xiàn)了一種新型的顯示設備——大屏幕LED顯示器，在各種公共場合，例如車站、證券交易大廳、我們都能看到這種LED顯示設備。最初的LED顯示設備原理比較簡單：將每一個可以發(fā)出單色光的LED元件作為顯示設備的像素點，通過控制每一個像素點的亮于滅，來實現(xiàn)文字或者簡單圖像的顯示。這種設備是所有LED顯示設備中最易實現(xiàn)、成本最低的產品，但是因為長壽命、高亮度，至今仍在很多場合得到使用。例如北京的大部分公交車和地鐵上，都有LED的提示器，可以滾動顯示各種文字信息、站名、時間等等。

除了比較初級的LED電子顯示屏，還有一種比較常見的LED顯示設備，那就是用于組建大尺寸顯示的模塊化彩色LED顯示屏。

這種模塊化的LED顯示設備，主要是用來滿足永久或者臨時性的大面積顯示的需要。例如在一些演唱會、晚會、發(fā)布會的現(xiàn)場，為了更好的烘托的氣氛，就需要一整塊當作背景使用的顯示設備，而在LED顯示器出現(xiàn)以前，這幾乎是一個不可能完成的任務。而在戶外顯示方面，傳統(tǒng)的霓虹燈雖然亮度較好，也可以做出非常漂亮的效果，但是充其量也只是燈具而不是顯示設備，不能實現(xiàn)多樣化并且靈活的顯示功能，也受到了越來越多廣告主的不滿，因此模塊化大屏幕LED顯示屏的出現(xiàn)，正好滿足了他們的需求。

正是基于這種需要，這種 LED顯示設備采用了模塊化設計，一般一個矩形模塊的大小在0.25平米-1平米之間，通過若干模塊的排列組合，可以組建出各種尺寸的顯示面積。除了組裝成面積不等的平面顯示器，通過合理的設計，還可以利用LED屏搭建出立體的顯示器，例如可以做成一個6面同時顯示的立方體顯示器，并且通過屏幕控制裝置，實現(xiàn)6面獨立顯示或者整體顯示的效果，使用起來非常靈活。

　　和基本的LED顯示設備不同的是，模塊化LED可以顯示出完整的全彩色圖像，在一定的觀看距離上，觀眾可以得到接近傳統(tǒng)顯示器的圖像效果，而這主要得益于它的像素結構。從微觀上看，模塊化LED顯示設備采用了和平板電視非常類似的像素結構，即每一個像素點都是由可以發(fā)出R/G/B單色光的LED元件組成，通過3種原色的排列組合，每個像素就可以發(fā)出各種色彩的光。U2 vertigo演唱會中使用到的LED顯示屏，由于點距較大，所以圖像較粗糙。

由于定位于大面積顯示，所以模塊化LED 顯示屏的每個像素之間的距離要比電視機、顯示器等設備大很多。因此在這類設備上，并不像一般顯示設備那樣用分辨率來表示清晰度，而是用每個像素點之間的點距來表示。通常來說，用于室內的LED屏一般的點距在10毫米之內，8毫米屬于中等偏上，而6毫米的則是效果最好的產品，不過相應的售價也比較高。室外用 LED屏的點距則要大不少，一般有10毫米、16毫米等規(guī)格，但是室外屏在防水防塵效果上要好于室內屏。

近幾年，模塊化LED顯示屏在全球范圍內都得到了非常廣泛的應用，其超高的顯示亮度、靈活的搭配方式得到了絕大多數(shù)人士的認可，已經成為戶外顯示設備的主力品種，并且在活動、演出、展覽展示等行業(yè)得到了廣泛的應用。

　　LED在照明領域面臨的問題：

(1)首先是發(fā)光效率問題。提高LED的發(fā)光效率最主要的方法是改進半導體發(fā)光材料與LED芯片的結構和制造工藝。由于這部分工作需要強大的理論研究基礎和先進的半導體工藝設備，因此要實現(xiàn)200流明/瓦的目標路途依然比較艱難。

　(2)高功率問題。作為照明，單個LED輸出的光通量必須足夠大，欲加大LED的光通量，首先必須注入足夠的電功率。但LED芯片的溫升不能過高，否則各項性能特別是使用壽命會受到很大的影響。顯然，設計較大輸入功率的LED器件和燈具，除需用面積較大的芯片外，還必須有良好的散熱結構?，F(xiàn)在國外一些著名公司已設計研制了一些特殊的LED器件結構，并已獲得了較好的效果。

　　(3)由于LED照明需由多個LED管組成，其參數(shù)離散性也是一個技術問題。除了通過預選、分類，盡量保證一致性以外，還必須設計合理的燈具結構(包括LED的排列和位置布局)和研究合適的驅動電路，防止偶爾產生的能量集中而燒毀部分LED。

　　(4)此外，由于多個LED組成一只照明燈具時，免不了對LED進行并聯(lián)、串聯(lián)。而在使用過程中只要有一個LED短路或開路，都將會導致整小片或整條LED熄滅，影響照明效果。為此，必須研究簡單而廉價的保護電路，使這種不良影響降至最低限度。

　　LED在顯示技術領域面臨的問題：　　(1)和在照明領域遇到的主要問題一樣，LED在作為新型背光源的同時，也面臨著發(fā)光效率的問題。目前傳統(tǒng)CCFL冷陰極熒光燈雖然耗電量大、發(fā)光質量一般，但是其發(fā)光效率可達到50～100流明/瓦，而白光LED器件在剛起步時發(fā)光效率僅為20lm/W甚至更低，這就注定LED在開始時并不適合作為 LCD顯示器的背光源。不過，白光LED的發(fā)光效率以每年提高60%的幅度提升，到目前為止，白光LED器件的發(fā)光效率突破50lm/W，開始達到實用化水平。 (2)LED背光源系統(tǒng)的成本要高于冷陰極熒光管。目前<