綠色照明LED及在汽車應用上的優勢

摘要 節能環保是人類共同關心的問題，地球上資源有限，很多能源不可再生，能源的過度消耗，不僅造成環境污染和破壞，更是貽害子孫。LED綠色照明即可節能又利于環保，還可改善照明質量，是一項利國利民的重要工程。本文從LED綠色照明的發展歷史、優點、原理及在汽車上的應用進行闡述。

關鍵詞 LED 綠色照明 優點 原理 汽車應用

所謂綠色照明，是指節約能源，保護環境，有利于提高人們生產、工作、學習效率和生活質量，促進身心健康的照明。

節能：我國照明用電約占全國發電總量的13％，目前達到每年3000多億千瓦時，按10節能計算，每年可節約300多億千瓦時。

環保：電是通過發電廠發出并通過長途輸電才到達用戶。它必須消耗煤炭、石油、天然氣、水力等才能獲得。在發電過程中，會產生大量二氧化硫、氮氧化物及粉塵等污染物，造成嚴重的酸雨及粉塵污染。通過綠色照明工程，節約照明用電，可以相應減少發電過程中污染物的排放量。采用新型高效光源，還可避免燈管內汞的成分，杜絕破碎玻璃向環境的排放，也可以達到保護環境的目的。

改善照明質量：人類長期在自然光下生活，眼睛對自然光的適應性好，自然光條件下人眼的視覺靈敏度高于人工光5％-20％以上。綠色照明極其接近自然光。有利于構建舒適、安全的光環境，提高人們的工作和生活質量。

一、LED的發展歷史

1907年第一次在碳化硅里觀察到加電發光現象，由于發出的黃光太暗，不適合實際應用，且因碳化硅與加電發光不能很好地適應，從而使研究被擱置了。

1936年發現硫化鋅粉末發光的現象。出現了“電致發光”這個術語。20世紀50年代，英國科學家在電致發光的試驗中使用半導體砷化鎵，發明了第一個具有現代意義的LED。

20世紀60年代末，在砷化鎵基礎上使用磷化鎵發明了第一個可見紅光的LED。并使發出的紅光更亮，甚至產生橙色的光。但亮度不及60W白熾燈的1％。

20世紀70年代，LED器件在家庭與辦公設備中大量應用。此后LED開始用于文字點陣顯示器、背景圖案用的燈柵和線條圖陣列。1972年開始有少量LED顯示屏用于鐘表和計算器。20世紀80年代早期LED能夠應用于各種室外信息發布以及汽車信號燈。

20世紀90年代中期，研發出了第—個基于氮化鎵的實用LED。這些LED能夠發出綠光、藍光或紫羅蘭等顏色的光。高亮藍光LED的發明使真彩廣告顯示屏的實現成為可能。白光LED的出現是LED從標識功能向照明功能跨出的實質性一步。白光LED最接近日光。更能較好地反映照射物體的真實顏色，所以，從技術角度看，白光LED無疑是LED最尖端的技術。目前，白光LED已開始進入一些應用領域，應急燈、手電筒、閃光燈等產品相繼問世。

二、LED的優點

LED照明產品之所以受到重視，主要有以下優點：

1 壽命長，可超過10年。

2 更節能，利于環保。

3 給設計提供更多的自由度。

4 生動的飽和色彩，無需濾色片。

5 光方向性強。增加了系統的效率。

6 結實，防震。

7 動態色彩易控制。白光色溫可調。

8 深度調光而光色不變。

9 瞬時啟動，立即獲得100口的光和色。

10 光源中無汞。

11 能冷啟動。

12 低壓直流工作，更安全。

13 外形尺寸小

14 光束中不含紅外線和紫外線

三、LED工作原理

LED是Light Emitting Diode的縮寫。中文譯為“發光二極管”。顧名思義，這是一種能發光的半導體器件。LED屬于半導體光電器件，除了具有發光特性之外，它完全具備半導體整流二極管的特性。而且在外加正偏壓的情況下能發出具有某種波長的光。這種發光特性發生在二極管特性曲線的正偏壓部分。

LED的結構主要由PN結芯片、電極和光學系統組成。當在電極上加上正向偏壓之后，電子和空穴分別注入P區和N區，當非平衡少數載流子與多數載流子復合時，就會以輻射光子的形式將多余的能量轉化為光能。

PN結根據其端電壓構成一定的勢壘，當加正向偏置電壓時勢壘下降。P區和N區的多數載流子向對方擴散。由于電子遷移率比空穴遷移率大得多，出現大量電子向P區擴散，構成對P區少數載流子的注入。這些電子與價帶上的空穴復合。復合時得到的能量以光能的形式釋放。這就是PN結發光的原理。由于P區的能隙大，光輻射無法發到導帶，因此不發生光的吸收，從而可直接透射到LED外，減少了光能的損失。

四、LED在汽車應用上的優勢

1 增進安全首先LED信號燈啟動比白熾燈光源更迅速。駕駛員看到前方車輛剎車時，有更多的反應時間。其次LED燈工作在比較安全的低電壓。

2 服務壽命超過汽車壽命LED車燈無需更換，駕駛者不必擔心剎車燈失靈。

3 節省空間因為LED燈具可以做得更薄，可減小燈具的體積。

4 無污染和低能耗LED燈不包含水銀，而且能耗極低。

5 日光色白光LED的光色更接近日光，這有利于駕駛員的安全駕駛。

6 提高能見度用LED燈作光源可以使汽車照到車前30米遠。

7 光控LED的燈光可以通過聚焦透鏡進行控制，讓它射向所需的方向。如前方路面。避免迎面駛來的司機感到晃眼。

五、結束語

LED綠色照明發展前景非常光明，有巨大的潛力和空間，應用領域十分廣闊，各國都投入大量的精力進行研究和開發，我國政府已將其列入十二五規劃，相信在不久的將來LED綠色照明將大部分取代傳統照明。