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自從上世紀六十年代誕生第一個發光二極管以來，在相當長的一段時間內，由于輸出流明的局限性，LED只是應用在信號指示用途。至九十年代，藍光LED由于較經濟的實現方法而得以產品化。進入二十一世紀，大功率白光LED被研制成功并且迅速地產業化。此間，由于大型照明光源電氣公司的介入，例如PHILIPS和OSRAM，高亮度白光LED的光效取得了突破性的改進，并且迅速地開始進入普通照明的應用領域。目前，高亮度白光LED的光效在良好的散熱條件下，已經超越了熒光燈的光效。隨著更多的技術與資本投入，高亮度LED的光效在不斷的提高，而其成本則開始快速的下降，最終其性能價格比必將為普通消費者所接受。 傳統照明光源種類包括：白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈和高強度氣體放電燈。與此相比，采用高亮度LED的固態照明光源具有諸多的優點：低功耗，高光效，長壽命，響應快，易數字控制，環境友好。 LED與傳統光源的光效對比 據美國能源部(DOE)表示，美國22%的電能用于照明。DOE聲稱在今后20年中，LED照明將在美國得到快速普及，可以減少62%的照明電能需求。另外，它能消除2.58億噸的二氧化硅排放量，少建133座新的電廠。采用LED照明能使財政節減1150多億美元。 在中國，國家半導體照明工程研發及產業聯盟已經成立。聯盟制定的技術規范，將通過研討、培訓等方式在聯盟內部推廣使用，并向政府采購部門和標準管理部門推薦，納入到國家和行業標準工作體系中，引導和推動國家和行業標準的制定與實施。聯盟在適當的時機將成立“聯盟標準化技術委員會”，邀請政府領導、行業專家、標準化專家、質檢機構、檢測設備專家等共同參與 。國家已經出臺高效照明產品推廣財政補貼資金管理暫行辦法，這是我國政府加大力度推廣高效照明產品，促進實現節能減排目標的又一重要舉措，確保實現“十一五”期間通過財政補貼方式推廣高效照明產品1.5億只，可節電290億千瓦時，減少二氧化碳排放2900萬噸。 目前我國的半導體照明主要應用于特殊照明領域，如交通信號燈、景觀照明、LED全彩顯示屏等，但節能的效果明顯：如景觀照明（替代霓虹燈）節能70%，交通信號燈（替代白熾燈）節能80%；庭院燈節能70%。在功能性照明領域，節能效果已開始顯現，如LED作為次干道路燈（替代高壓鈉燈）節能70%。雖然初始采購價格是普通路燈的3倍，綜合成本約3-4年可持平。 預計當LED產品的發光效率達到 100 lm/W時，將開始進入普通照明市場，年節電500億度，通過節電可減少CO2、SO2、NOx、粉塵排放5000萬噸。當LED產品的發光效率達到 150 lm/W時，LED照明將占有 20% 的照明市場 (照明用電將超過5000億度)，每年將節約用電 1000 億度，超過三峽水電站的年發電量（847億度/年）。通過節電可減少CO2、SO2、NOx、粉塵排放1億噸。 目前，LED的成熟應用市場有：建筑景觀照明，建筑景觀照明，廣告顯示屏，小尺寸LCD背光源，汽車應用，太陽能LED照明。在未來，還有著更廣闊的應用前景，如中大尺寸LCD背光源，道路照明，室內普通白光照明，農業生產用人工光源，醫療用光源，LED液晶投影機，DLP背投用LED光源，航空照明光源，博物館文物展示照明等。 LED固態照明的產業鏈分布也極為廣泛。在產業鏈的上游，包括半導體材料供應，晶圓制造，封裝等。在中游，包括功率驅動，光學組件，散熱器等。在下游，包括燈具，照明管理軟件，工程系統集成等。其中，功率驅動單元的作用是為LED提供恒定的電流，實現調光，混色，與上位機的通訊，熱監測等。目前，在很多集成電路供應商的產品線中都能找到LED驅動的專用芯片。近來，該類驅動芯片的技術趨勢是，功率開關器件被集成進芯片內部，開關模式工作在更高的頻率，芯片具備更寬的工作電壓。對于小電流的LED驅動，該類芯片通常使用開關電容來實現電荷泵，總的輸出電流有限。而對于大電流LED的驅動，一般采用基于電感的開關拓撲結構，如boost , buck , sepic 等。由于MHZ的工作頻率，其中的電感已經能夠微型化。轉換效率是該類電路的重要指標之一，最佳條件下，可以達到最高95%的效率。電流環的控制，大致可分為兩類，一是滯環控制，二是平均電流控制。兩者各有優缺點，對滯環控制，其動態響應快但電流精度較差。對平均電流控制，其控制精度較高，但動態響應較慢。兩種控制模式均需要進行電流信號的采樣和反饋，電流的采樣方式有多種，包括低端電流采樣，高端電流采樣和浮置電流采樣。對于不同的應用要求，可以采用不同的拓撲結構，不同的控制方式，以及不同的電流采樣位置。 總的來說，LED在照明領域中的應用極其廣泛和多樣，被認為是人造光源中的第三次革命，其帶來的影響是極為深遠的。 |
