高亮度LED在綠色照明工程中的應(yīng)用研究

0 概 述

　　發(fā)光二極管（L ED） 是一種應(yīng)用廣泛的電子元件。 但由于其發(fā)光效率和亮度均較低， 發(fā)光顏色品種少等原因，L ED 在20 世紀(jì)90 年代以前主要應(yīng)用于儀器儀表的狀態(tài)、數(shù)字和文字等的顯示。 20世紀(jì)90 年代初期， L ED 芯片制造技術(shù)和封裝技術(shù)取得重大發(fā)展，L ED 的發(fā)光亮度達(dá)到了cd 級(jí)，產(chǎn)生了所謂的高亮度L ED, 發(fā)光顏色也覆蓋到了整個(gè)可見(jiàn)光光譜范圍， 極大拓展了L ED 的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域。 世界上許多國(guó)家和地區(qū)已開(kāi)始用超高亮度L ED 取代白熾燈、金屬鹵鎢燈， 廣泛用作交通信號(hào)燈、警示燈、標(biāo)志燈、汽車、轎車上的高位剎車燈、尾燈、轉(zhuǎn)向燈及儀表盤的照明和顯示等。 國(guó)外有些公司還制作出L ED 燈泡、L ED 臺(tái)燈及小電筒等照明燈具。 到目前為止， 白光L ED 的發(fā)光效率已達(dá)到15~ 20 lm?W , 與白熾燈發(fā)光效率相當(dāng)甚至更高， 用L ED 替代白熾燈已成為可能。

　　與白熾燈相比，L ED 固體燈具有使用壽命長(zhǎng)（ 達(dá)100 000 h 以上） , 能耗低， 發(fā)光利用率高， 對(duì)環(huán)境無(wú)害， 維修費(fèi)用低， 工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)， 是一種理想的綠色照明光源。 由于單只L ED 管的光通量相對(duì)較小， 要獲得與白熾燈或熒光燈相當(dāng)?shù)墓庹斩刃枰嘀籐 ED 管， 因此L ED 固體照明成本相對(duì)較高。 目前， 固體燈照明還未得到完全發(fā)展， 制約L ED 照明發(fā)展的主要因素是L ED 的亮度和研制成本。 隨著L ED 制造技術(shù)的發(fā)展和成本的不斷降低，L ED 照明將會(huì)越來(lái)越普及， 高亮度L ED 用于固體燈照明具有廣闊的發(fā)展前景和市場(chǎng)。

　　1 高亮度L ED 的配色原理

　　1. 1 顏色匹配原理

　　把兩種以上的顏色調(diào)節(jié)到視覺(jué)上與某種顏色相同的方法叫做顏色匹配。 顏色可以相互混合。 這種混合可以是顏色光的混合， 也可以是染料的混合， 兩種混合方法所得到的結(jié)果是不同的。 前者稱為顏色相加混合， 后者為顏色相減混合。 將幾種顏色的光同時(shí)或先后快速地刺激人的視覺(jué)器官， 便產(chǎn)生不同于原來(lái)顏色的新顏色感覺(jué)， 這就是顏色相加混合的方法。 實(shí)驗(yàn)證明， 用紅、綠、藍(lán)三原色產(chǎn)生其他顏色最方便， 這三種顏色是最優(yōu)的三原色。

　　在顏色光的匹配實(shí)驗(yàn)中， 由三原色組成的顏色的光譜組成與被匹配的顏色光的光譜組成可能很不一致。 例如， 由紅、綠、藍(lán)三個(gè)顏色光混合的白光與連續(xù)光譜的白光在視覺(jué)上一樣， 但它們的光譜組成卻不一樣。 這一顏色匹配稱為同色異譜顏色配對(duì)。 由三原色混合成的顏色只表達(dá)被匹配顏色的外貌， 而不能表達(dá)它的光譜組成情況。