LED燈泡是 Light Emitting Diode英文單詞的縮寫，發光二極體，是一種能夠將電能轉化為可見光的固態的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。
基本介紹
- 中文名：LED燈泡
- 外文名： Light Emitting Diode
- 材料：發光二極體
- 作用：直接把電轉化為光
- 性質：半導體器件
簡介,起源,燈泡簡介,特點,發光原理,設計理論,發展前景,發展設計,市場周期,未來套用,發展歷程,如何選購,優點,維修,
簡介
提起照明，人們馬上會想到燈具店中那些五顏六色的各式燈具。儘管這些燈具的形態各異，但其照明的核心部分―――燈泡其實主要有三種：白熾燈和螢光燈、氣體放電燈。不過，這種格局不久將會發生改變，因為照明領域的一顆新星―――發光二極體燈泡正在走向實用化階段。 發光二極體發明於20世紀60年代，在隨後的數十年中，其基本用途是作為收錄機等電子設備的指示燈。為了充分發揮發光二極體的照明潛力，科學家開發出用於照明的新型發光二極體燈泡、LED空氣維生素淨燈泡。這種燈泡具有效率高、壽命長的特點，可連續使用10萬小時，比普通白熾燈泡長100倍。
起源
尼克-霍洛尼亞柯是美國通用電氣公司一名普通的研究人員。1962年，他研製成世界上第一支發紅光的二極體(LED-light-emitting diodes)。他認為，能獲得紅光也必將有可能獲得其他顏色的光。1963年，他在美《讀者文摘》上撰文稱，未來照明及顯示領域將是發光二極體的天下!
霍洛尼亞柯發明了發光二極體後的第二年，他離開通用電氣公司，成為伊利諾大學電氣工程教授。他想通過教育培養出更多的學生，通過他們來改進和推廣發光二極體的套用。他在該大學教出的很多物理學博士成為了企業家、首席行政官或研究人員。並將其發明經過改進後成功實現了發光二極體的市場化。
1963年，霍洛尼亞柯又發明了世界上第一個發紅光的半導體雷射器。這種雷射二極體現已成為CD、DVD、播放機、雷射印表機和複印機的關鍵部件。從上世紀70年代起，霍洛尼亞柯開始了將發光二極體發光光譜擴展到不可見光———紅外線的工作。發紅外光的二極體不僅將改變長途通信系統，也將改變計算機的面貌。現今，近八十高齡的霍洛尼亞柯仍在不斷追求，意圖用發光二極體的方法，將大量光學開關集成在晶片上，進而實現光計算機的夢想。
霍洛尼亞柯的貢獻在於給了後人以新的啟發，使研究新光源、新器件開闢了新途徑。人們已製成能發黃、綠、藍、白等不同色彩的發光二極體。如今用發光二極體製成的巨型顯示屏風迷世界各地，顯示的數字即使白天也十分清楚。而交通燈及汽車內的所有指示燈幾乎全用的是發光二極體。
燈泡簡介
led節能燈泡現狀LED照明燈主要還是以大功率白光LED單燈為主。led照明燈具是led燈具的統稱，隨著LED技術的進一步成熟，LED將會在居室照明燈具設計開發領域取得更多更好的發展。21世紀的居室燈具設計將會是以led照明燈泡設計為主流，同時充分體現節能化、健康化、藝術化和人性化的照明發展趨勢，成為居室燈光文化的主導。
傳統白熾燈（鎢絲燈）耗能高、壽命短，在全球資源緊張的大環境下，已漸漸被各國政府禁止生產，隨之替代產品是電子節能燈，電子節能燈雖然提高了節能效果，但由於使用了諸多污染環境的重金屬元素，又有悖於環境保護的大趨勢。隨著LED技術的高速發展LED照明逐漸成為新型綠色照明的不二之選。LED在發光原理、節能、環保的層面上都遠遠優於傳統照明產品。
由於白熾燈及電子節能燈在人們的日常使用中仍占據著非常高的比例，為了減少浪費，LED照明製造廠商必須開發符合現有接口和人們使用習慣的LED照明產品，使得人們在不需要更換原傳統燈具基座和線路的情況下就可使用新一代的LED照明產品。於是LED球泡燈就應運而生。
LED球泡燈採用了現有的接口方式，即螺口(E26\E27\E14等)、插口方式（B22等），甚至為了符合人們的使用習慣模仿了白熾燈泡的外形。基於LED單向性的發光原理，設計人員在燈具結構上做了更改使得LED球泡燈的配光曲線基本與白熾燈的點光源性趨同。
特點
一、節能化 研究資料表明，由於LED是冷光源，半導體照明自身對環境沒有任何污染，與白熾燈、螢光燈相比，節電效率可以達到90%以上。在同樣亮度下，耗電量僅為普通白熾燈的1/10，螢光燈管的1/2。
二、健康化 LED是一種綠色光源。LED燈直流驅動，沒有頻閃；沒有紅外和紫外的成分，沒有輻射污染，顯色性高並且具有很強的發光方向性；調光性能好，色溫變化時不會產生視覺誤差；冷光源發熱量低，可以安全觸摸；這些都是白熾燈和日光燈達不到的。它既能提供令人舒適的光照空間，又能很好地滿足人的生理健康需求，是保護視力並且環保的健康光源。 由於單只LED功率較小，光亮度較低，不宜單獨使用，而將多個LED組裝在一起設計成為實用的LED照明燈具則具有廣闊的套用前景。燈具設計師可根據照明對象和光通量的需求，決定燈具光學系統的形狀、LED的數目和功率的大小；也可以將若干個LED發光管組合設計成點光源、環形光源或面光源的"二次光源"，根據組合成的"二次光源"來設計燈具。
三、藝術化 光色是構成視覺美學的基本要素，是美化居室的重要手段。光源的選用直接影響燈光的藝術效果，LED在光色展示燈具藝術化上顯示了無與倫比的優勢；彩色LED產品已覆蓋了整個可見光譜範圍，且單色性好，色彩純度高，紅、綠、黃LED的組合使色彩及灰度(1670萬色)的選擇具有較大的靈活性。燈具是發光的雕塑，由材料、結構、形態和肌理構造的燈具物質形式也是展示藝術的重要手段。LED技術使居室燈具將科學性和藝術性更好地有機結合，打破了傳統燈具的邊框線框，超越了固有的所謂燈具形態的觀念，燈具設計在視知覺與形態的藝術創意表現上，以一個全新的角度去認識、理解和表達光的主題。可以更靈活地利用光學技術中明與暗的搭配、光與色的結合，材質、結構設計的優勢，提高設計自由度來弱化燈具的照明功能。
四、人性化 毋庸置疑，光和人的關係是一個永恆的話題，“人們看到了燈，我看見了光”，正是這句經典的話語改變了無數設計師對燈的認識。燈具的最高境界是“無影燈”也是人性化照明的最高體現，房間裡沒有任何常見燈具的蹤跡，讓人們可以感受到光亮卻找不到光源，體現了把光和人類生活完美結合的人性化設計。
發光原理
發光二極體燈泡無論在結構上還是在發光原理上，都與傳統的白熾燈有著本質的不同。二極體是電子線路中的常用元件，它由半導體PN結，加上電極引線和管殼製成。二極體有PN結兩個電極，所以稱二極體。二極體具有單嚮導電性。二極體的種類很多，常見的有檢波管、整流管、穩壓管、開關管、阻尼二極體、發光管、光電管等。
設計理論
LED的出現打破了傳統光源的設計方法與思路，有兩種最新的設計理念。
發展前景
長期以來，人們之所以沒有將發光二極體用於照明，主要是因為發光二極體通常只能發出紅色光或黃色光，要想獲得白色光，還必須製造出能發出藍光的發光二極體。這樣，紅、黃、藍三種光“混合”後，就產生出白光。 這個困擾人們的難題終於得到解決。科學家發現了一種新型半導體材料―――氮化鎵，它在經過適當處理後就能發出藍光。發藍光的問題解決後，發白光的問題就有了希望。英國劍橋大學材料系的柯林.翰弗萊斯稱，他們在實驗中已研製出可發白光的發光二極體燈泡，這種燈泡發出的光線與陽光十分接近，具有良好的套用前景。他說，發光二極體燈泡以半導體為材料，因此，這種發光裝置可以做的很小，只有幾毫米，將其安裝在牆壁或天花板上，如果不開燈，幾乎察覺不到它們的存在，這樣就免去了普通白熾燈需配上燈罩以防光線刺眼睛的麻煩。另外，這種燈泡的壽命很長，安上後幾乎不用更換，今後人們也許會忘記換燈泡是怎么一回事。他正在呼籲英國政府增加投入，以保證英國能在這一技術領域走在前列。 除經久耐用外，這種燈泡在節能方面也有很大潛力。據計算，如果美國的燈泡中有一半使用發光二極體燈泡，則可關閉24座發電站，節省數十億美元，二氧化碳的排放量也將明顯下降。正因如此，美國已計畫到2006年，所有的交通燈都使用發光二極體燈泡，這樣每個交叉路口每年即可節省750美元。 儘管這種燈泡好處多多，但要真正走入普通家庭還面臨兩大障礙。一是價格太高，每個燈泡的價格為30英鎊，而普通白熾燈泡只有35便士，差距太大。二是還難以生產出適合家庭使用的發白光的燈泡。
發展設計
1. 針對LED燈泡只有照明作用的特點，設計了一系列LED燈泡，它不但有照明作用，而且有裝飾作用。
2. 傳統LED燈泡照明方向是固定的，而新設計一種可轉任何角度的燈泡，並得到國家發明專利。
市場周期
來自Canaccord Adams的資深資產分析師Jed Dorsheimer討論了LED市場的周期問題。第一輪周期始於本世紀的頭幾年，主要受移動手持設備推動，LED用來照亮鍵盤，之後便是作為手機彩屏的背光源。LED製造的大幅增長造成了在2004-2005年間的產能過剩。不過在此周期內推動了LED性能的提高以及價格的下降，反過來開創了LED的第二輪周期，也就是作為中尺寸筆記本和大尺寸電視的LED背光源。基於（平板）電視市場的快速增長，Dorsheimer表示LED產業將會經歷明顯的產能不足，到2012年LED晶片缺口將達到700-1000億隻。需要再投入幾百台MOCVD的產能、而且藍寶石襯底也應得到足夠的供應。Dorsheimer相信按照發展趨勢，未來將導致30%的LED產能過剩，需要“一至兩年的消化周期”；2014-2016年間產能將不會有太大增長。歷史將重演，由於LED價格的下降以及性能的提升，將有助於該產業晉級到下一輪周期，然而推動因素是照明。
未來套用
有兩個報告大膽地展望了未來世界將會呈現怎樣的創新性的LED套用。例如，Avnet的技術總監Cary Eskow討論了LED在醫療和心理生理學領域的用途。他提出了LED在醫療診斷性內窺鏡方面的潛在套用。根據他的報告，通過調整雙色或三色LED的色溫，這將提高醫生辨別不同組織的能力。Eskow還提議LED能用於調整人類的生理周期，從而治療包括睡眠及覺醒在內的多重生理機能。可控的藍光LED能讓人更加清醒，無需藥物或咖啡因的幫助即可提高工作效率。
發展歷程
—產業照明技術在IT及BIO革命中起著主角和配角的（舉足輕重）的作用
—LED是21世紀的新光，其套用及研究並迅速發展
—韓國及東亞的LED技術領先於世界市場（占世 界市場的70%）
—LED技術的巨大浪潮將是人類照明史的第二次革命
—在未來五年，LED技術將邁向白熱燈，日光燈，鹵素燈的替代地位。
—2010年LED燈將占世界照明市場的16%。
照明大事記
—1879 愛迪生髮明電燈
—1959 鹵素燈問世
—1961高壓鈉燈問世
—1962金屬鹵化物燈
—1969 第一盞LED燈(紅色)
—1976 綠色LED燈
—1983螢光燈問世
—1993藍色LED燈
—1999白色LED燈
—2000 LED套用於室內照明
—LED的開發是繼白熱燈照明發展歷史120年以來的第二革命
—21世紀開始，通過在自然，人類和科學之間奇妙的相遇而開發的LED，將成為光世界的創新，對人類必不可少的綠色技術光革命。
—LED將是繼愛迪生髮明電燈泡以來重新將開始巨大的光革命。
LED燈泡現狀LED照明燈主要還是以大功率白光LED單燈為主，世界前三的LED照明燈生產廠家 質保三年，大顆粒每瓦大於等於100流明，小顆粒每瓦大於等於110流明。 光衰大顆粒小於3%每年，光衰小顆粒小於3%每年。
如何選購
1、LED輸出光通量（LM數）不同，價格不同。用於LED燈具的LED應符合雷射等級Ⅰ類標準。
2、抗靜電能力抗靜電能力強的LED，壽命長，因而價格高。通常單體抗靜電大於700V的LED才能用於LED燈飾。
3、波長一致性好的LED，顏色一致，如要求顏色一致，則價格高。沒有LED分光分色儀的生產商很難生產色彩純正的產品。
4、漏電電流
LED是單嚮導電的發光體，如果有反向電流，則稱為漏電，漏電電流大的LED，壽命短，價格低。
5、發光角度用途不同的LED其發光角度不一樣。特殊的發光角度，價格較高。如全漫射角，價格較高。
6、壽命不同，品質的關鍵是壽命。壽命由光衰決定。光衰小、壽命長，價格高。
7、晶片
LED的發光體為晶片，不同的晶片，價格差異很大。日本、美國的晶片較貴，一般台灣及國產的晶片價格低於日、美（CREE）。
8、晶片大小晶片的大小以邊長表示，大晶片LED的品質比小晶片的要好。價格同晶片大小成正比。
9、膠體普通的LED的膠體一般為環氧樹脂，加有抗紫外線及防火劑的LED價格較貴，高品質的戶外LED燈飾應抗紫外線及防火。每一種產品都會有不同的設計，不同的設計適用於不同的用途，LED燈飾的可靠性設計方面包含：電氣安全、防火安全、適用環境安全、機械安全、健康安全、安全使用時間等因素。從電氣安全形度看，應符合相關的國際、國家標準。
由於LED是新產品，中國國家標準滯後，但國家提供產品合格測試。具有國際安全認證（如GS、CE、UL等）及國家產品質量合格證的LED燈飾價格要高，因為這些產品在安全設計上是可靠的。消費者注意的是要認真鑑別證書的真偽，有國際安全認證及國家產品合格證的廠家並不多。
從健康方面，採用無毒材料設計的產品價格要高，特別是室內LED燈飾，千萬別貪便宜選用有異味的LED燈飾，僅少數幾家LED廠家是用無毒材料生產，辨別的方法可以直接用鼻子分別，有臭味的產品比無臭味的價格更低很多。類似鉛、汞、鎘等毒素需專業人員分析。從適用環境安全看,有可靠的防塵防潮設計,材料防火、防紫外線、防低溫開裂的LED產品的價格高。
優點
1，節能。白光LED的能耗僅為白熾燈的1/10，節能燈的1/4；
2，長壽。壽命可達10萬小時以上,對普通家庭照明可謂"一勞永逸"；
3，可以工作在高速狀態.節能燈如果頻繁的啟動或關斷燈絲就會發黑很快的壞掉；
4，固態封裝，屬於冷光源類型。所以它很方便運輸和安裝，可以被裝置在任何微型和封閉的設備中，不怕振動，基本上用不著考慮散熱；
5，LED技術正日新月異的在進步，它的發光效率正在取得驚人的突破，價格也在不斷的降低。一個白光LED進入家庭的時代正在迅速到來；
6，環保，沒有汞的有害物質。LED燈泡的組裝部件可以非常容易的拆裝，不用廠家回收都可以通過其它人回收。
總結：很明顯，只要LED燈的成本隨led技術的不斷提高而降低。節能燈及白熾燈必然會被LED燈泡所取代。國家越來越重視照明節能及環保問題，已經在大力推行使用LED燈泡了。
優勢
1) 配光技術使LED點光源擴展為面光源，增大發光面，消除眩光，升華視覺效果，消除視覺疲勞；
2) 透鏡與燈罩一體化設計。透鏡同時具備聚光與防護作用，避免了光的重複浪費，讓產品更加簡潔美觀；
3)大功率LED平面集群封裝，及散熱器與燈座一體化設計。充分保障了LED散熱要求及使用壽命，從根本上滿足了LED燈具結構及造型的任意設計，極具LED燈具的鮮明特色；
4) 節能顯著。採用超高亮大功率LED光源，配合高效率電源，比傳統白熾燈節電80%以上，相同功率下亮度是白熾燈的10倍；
5) 超長壽命50,000小時以上，是傳統鎢絲燈的50倍以上。LED採用高可靠的先進封裝工藝—共晶焊，充分保障LED的超長壽命；
6) 無頻閃。純直流工作，消除了傳統光源頻閃引起的視覺疲勞；
7) 綠色環保。不含鉛、汞等污染元素，對環境沒有任何污染；
8) 耐衝擊，抗雷力強，無紫外線（UV）和紅外線（IR）輻射。無燈絲及玻璃外殼，沒有傳統燈管碎裂問題，對人體無傷害、無輻射。
9) 低熱電壓下工作，安全可靠。表面溫度≤60℃（環境溫度Ta=25℃時）；
10) 寬電壓範圍，全球通用。85V~ 264VAC全電壓範圍恆流，保證壽命及亮度不受電壓波動影響；
11) 採用PWM恆流技術，效率高，熱量低，恆流精度高；
12) 降低線路損耗，對電網無污染。功率因數≥0.9，諧波失真≤20%，EMI符合全球指標，降低了供電線路的電能損耗和避免了對電網的高頻干擾污染；
13)通用標準燈頭，可直接替換現有鹵素燈、白熾燈、螢光燈；
14) 發光效率可高達80 Lm/w，多種色溫可選，顯色指數高，顯色性好；
補充優點
LED的內在特徵決定了它具有很多優點，諸如：
一、體積小
LED基本上是一塊很小的晶片被封裝在環氧樹脂裡面，所以它非常小，非常輕。
二、耗電量低
LED耗電相當低，直流驅動，超低功耗（單管0.03-0.06瓦），電光功率轉換接近30%。一般來說LED的工作電壓是2-3.6V，工作電流是0.02-0.03A；這就是說，它消耗的電能不超過0.1W，相同照明效果比傳統光源節能近80%。
三、使用壽命長
有人稱LED光源為長壽燈。它為固體冷光源，環氧樹脂封裝，燈體內也沒有鬆動的部分，不存在燈絲髮光易燒、熱沉積、光衰等缺點，在恰當的電流和電壓下，使用壽命可達6萬到10萬小時，比傳統光源壽命長10倍以上。
四、高亮度、低熱量
LED使用冷發光技術，發熱量比普通照明燈具低很多。
五、環保
LED是由無毒的材料作成，不像螢光燈含水銀會造成污染，同時LED也可以回收再利用。光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射，眩光小，冷光源，可以安全觸摸，屬於典型的綠色照明光源
六、堅固耐用
LED被完全封裝在環氧樹脂裡面，比燈泡和螢光燈管都堅固。燈體內也沒有鬆動的部分，使得LED不易損壞.
維修
LED燈帶在生產中難免會產生不良，而對於LED燈帶不良品的維修是一件需要特別注意的事。因為LED燈帶在維修時很容易因為操作不當，而造成LED燈帶的報廢。
1、防靜電
因為LED是靜電敏感元件，如果在維修LED燈帶時沒有做好防靜電措施，就會燒壞LED，造成浪費。這裡需要注意的是烙鐵一定要使用防靜電烙鐵，同時維修人員也必須做好防靜電措施（如戴靜電環和防靜電手套等）
2、持續高溫
LED燈帶的兩個重要組成部分LED和FPC，都是不能持續耐高溫的產品。FPC如果在持續高溫或者是超過其承受溫度，就會使FPC的覆蓋膜起泡，直接造成LED燈帶報廢。同時，LED也不能持續的耐受高溫，在高溫時間下久了，其晶片會被高溫燒壞。因此，維修LED燈帶時所採用的烙鐵一定要採用控溫烙鐵，把溫度限定在一個範圍內，禁止隨便更改和設定。另外，即便如此，還需要注意在維修時烙鐵不要在LED的腳位停留時間超過10秒，如果超過這個時間，就很可能會燒壞LED晶片。
3、短路
很多LED燈帶不良是因為腳位處有短路，在維修前一定要查明真正的不良原因。否則，貿然更換不良的LED之後，再次通電時還會繼續造成該LED的晶片被短路電流擊穿。所以，在更換新的LED之前，一定要先找出不良的真正原因，對症下藥才能事半功倍
