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固體環(huán)保白光LED光源及其在安防中的應(yīng)用

       隨著光電技術(shù)及材料科學(xué)的發(fā)展，1998年基于藍(lán)光LED芯片的白光LED被成功開(kāi)發(fā)出來(lái)，這一創(chuàng)新是LED照明的巨大轉(zhuǎn)折。目前，商品化的白光LED器件已達(dá)到白熾燈（發(fā)光效率161m/W）的水平，其發(fā)光效率已接近熒光燈（20W的燈管為601m/W,40W的燈管為100lm/W）的水平，并且在穩(wěn)步增長(zhǎng)之中。根據(jù)應(yīng)用對(duì)象的不同，允許LED多顆組合。由于LED的低電壓、低電流，因而白光LED發(fā)熱量低，耗電量小。又因?yàn)長(zhǎng)ED可以回收，不會(huì)變成環(huán)境污染的廢棄物，所以白光LED是環(huán)保產(chǎn)品。由于這種固體光源具有耐震動(dòng)、抗沖擊、長(zhǎng)壽命和無(wú)污染等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因此公認(rèn)它是21世紀(jì)的新一代光源，即第三代電光源。所以，白光LED必將替代白熾燈、熒光燈和高壓氣體放電燈等傳統(tǒng)光源，而用于照明和視頻監(jiān)控系統(tǒng)之中。目前，我國(guó)每年用于照明的電力接近2500億千瓦時(shí)，如采用半導(dǎo)體照明，每年可節(jié)省2200多億千瓦時(shí)，而這數(shù)字是三峽電站目前的年發(fā)電量的3倍。

1.白光LED的結(jié)構(gòu)與原理

      眾所周知，白光是多種顏色的光混合而成。以人類眼睛所能見(jiàn)的白光形式，至少需要兩種以上的光混合，因此一般有下列兩種混合方式。

   （1）單晶型：二波長(zhǎng)光，即藍(lán)色光與黃色光混合。具體是在藍(lán)色LED芯片里涂敷高效黃色熒光粉，藍(lán)光及被藍(lán)光激發(fā)的熒光粉發(fā)射的黃光相混互襯后得到不同色溫的白光。

       藍(lán)光LED芯片涂敷黃色熒光粉的方法如圖2-10所示。其中CaN芯片發(fā)藍(lán)光（峰值波長(zhǎng)λp=465nm,半強(qiáng)度寬度△λ=30nm）,YAG熒光粉首次被藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光，其峰值波長(zhǎng)570nm；LED基片發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收，另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，從而得到白光。

圖2-10       白光LED結(jié)構(gòu)示意圖

 

     （2）多晶型：三波長(zhǎng)光，即紅色光、綠色光與藍(lán)色光混合，即直接將紅、綠、藍(lán)三種顏色的LED芯片組成一組，實(shí)現(xiàn)白光。這種方式的顯色指數(shù)高，符合一般的照明要求。目前已商品化的三波長(zhǎng)光產(chǎn)品，大多以無(wú)機(jī)紫外光晶片加R、G、B三種顏色熒光粉。此外，用有機(jī)單層三波長(zhǎng)型白光LED也有成本低、制作容易的優(yōu)點(diǎn)?？傊?，三色合成白光綜合性能最好，目前世界各生產(chǎn)廠家大都在走此途徑。

2.白光LED的特點(diǎn)及與現(xiàn)行照明光源的比較

（1）白光LED的特點(diǎn)。與白熾鴇絲燈泡及熒光燈相比，它具有以下突出特點(diǎn)。

全固體、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積?。?/li>

省電，其電能消耗僅為白熾燈的1/10、熒光燈的1/2,如釆用白光LED照明，全國(guó)每年可節(jié)電2200多億千瓦時(shí)；

壽命長(zhǎng)，一般可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)，是熒光燈的10倍，白熾燈的100倍；

響應(yīng)快，加電即亮，反應(yīng)速度快，可在高頻操作；

真正的綠色環(huán)保光源，耐震、耐沖擊、不易破碎、無(wú)毒、且廢棄物可回收，光譜中沒(méi)有紫外線和紅外線，因而不發(fā)熱也無(wú)輻射，是真正的綠色環(huán)保光源；

理論光效率高；

可平面封裝，易開(kāi)發(fā)成輕薄短小的產(chǎn)品。 

（2）白光LED與現(xiàn)行照明光源的比較。白光LED燈基本上沒(méi)有白熾燈泡、熒光燈的缺點(diǎn),與它們比較，如表2-3所示。

表2-3白光LED與現(xiàn)行照明設(shè)備的比較

照明方式 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)

白熾鐺絲燈 價(jià)格極低 低效率、高耗電、壽命短、易碎

熒光燈 價(jià)格低 省電、易碎、廢棄物有汞污染

白光LED 發(fā)熱量低、耗電量少、壽命長(zhǎng)、反應(yīng)速度快、體積小、可平 面封裝、易開(kāi)發(fā)成輕薄短小產(chǎn)品，環(huán)保 價(jià)格貴

 

       目前，若以每年白光LED發(fā)光效率平均成長(zhǎng)60%的速度開(kāi)發(fā)下去，要達(dá)到大型化、低價(jià)化、使用壽命長(zhǎng)的照明用光源是不成問(wèn)題的。

       與直流（DC）LED燈相比，交流（AC）LED燈具有更節(jié)能省電、更長(zhǎng)壽、更有能效的高性價(jià)比。因?yàn)锳CLED發(fā)光省去了AC/DC轉(zhuǎn)換器和恒流源。而這種交直流轉(zhuǎn)換器是一種隨著時(shí)間會(huì)老化、壞掉的電子元器件，其壽命比LED光源本身更短。但ACLED光源效率還沒(méi)有DCLED高，并應(yīng)避免金屬片的裸露，而應(yīng)是間接地把熱帶走，現(xiàn)己發(fā)展新的充液LED照明燈具。

3.白光LED光源在安防中的應(yīng)用

       由上可知，由于環(huán)保白光LED的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，尤其是節(jié)能環(huán)保與壽命長(zhǎng)等，它必將代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源，而用于安防視頻監(jiān)控場(chǎng)景的照明。

高效節(jié)能平面分布式OLED固態(tài)光源及其在安防中應(yīng)用