高亮度LED在綠色照明工程中的應用研究

0 概 述

　　發光二極管（L ED） 是一種應用廣泛的電子元件。 但由于其發光效率和亮度均較低， 發光顏色品種少等原因，L ED 在20 世紀90 年代以前主要應用于儀器儀表的狀態、數字和文字等的顯示。 20世紀90 年代初期， L ED 芯片制造技術和封裝技術取得重大發展，L ED 的發光亮度達到了cd 級，產生了所謂的高亮度L ED, 發光顏色也覆蓋到了整個可見光光譜范圍， 極大拓展了L ED 的應用范圍和領域。 世界上許多國家和地區已開始用超高亮度L ED 取代白熾燈、金屬鹵鎢燈， 廣泛用作交通信號燈、警示燈、標志燈、汽車、轎車上的高位剎車燈、尾燈、轉向燈及儀表盤的照明和顯示等。 國外有些公司還制作出L ED 燈泡、L ED 臺燈及小電筒等照明燈具。 到目前為止， 白光L ED 的發光效率已達到15~ 20 lm?W , 與白熾燈發光效率相當甚至更高， 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（ 達100 000 h 以上） , 能耗低， 發光利用率高， 對環境無害， 維修費用低， 工作穩定等優點， 是一種理想的綠色照明光源。 由于單只L ED 管的光通量相對較小， 要獲得與白熾燈或熒光燈相當的光照度需要多只L ED 管， 因此L ED 固體照明成本相對較高。 目前， 固體燈照明還未得到完全發展， 制約L ED 照明發展的主要因素是L ED 的亮度和研制成本。 隨著L ED 制造技術的發展和成本的不斷降低，L ED 照明將會越來越普及， 高亮度L ED 用于固體燈照明具有廣闊的發展前景和市場。

　　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節到視覺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或先后快速地刺激人的視覺器官， 便產生不同于原來顏色的新顏色感覺， 這就是顏色相加混合的方法。 實驗證明， 用紅、綠、藍三原色產生其他顏色最方便， 這三種顏色是最優的三原色。

　　在顏色光的匹配實驗中， 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、藍三個顏色光混合的白光與連續光譜的白光在視覺上一樣， 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。 由三原色混合成的顏色只表達被匹配顏色的外貌， 而不能表達它的光譜組成情況。