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高亮度发光二极管在建筑领域的应用

高亮度发光二极管在建筑领域的应用

  • 分类:LED资讯
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  • 来源:
  • 发布时间:2012-11-14 12:30
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【概要描述】

高亮度发光二极管在建筑领域的应用

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      高亮度发光二极管随着GaN技术的突破,已经有了长足的发展。高亮度可见光LED已普遍应用在生活中的各个领域,如:显示、交通号志、汽车电子、背光源、建筑照明、建筑装饰等。随着市场的应用,高亮度发光二极管得到了空前的发展。

      目前我国LED产业已经初步形成珠江三角洲、长江三角洲、东南地区、北京、石家庄与大连等北方地区的四大区域,每一区域基本形成了比较完整的产业链。我国高亮度LED产业2005年将继续加速发展,在这部分产业中,以LED照明产业最为成熟,LED建筑照明市场容量将继续扩大。

      1 高亮度发光二极管的优点

      发光二极管(Light  Emitting  Diode;LED)是由于半导体材料中电子与空穴的复合而产生光子,属于冷光发光,较传统的灯泡有许多的优点,如:

      (1) 寿命长、耗电量低:寿命长达10万小时,消耗能量较同光效的白炽灯减少90%。

      (2) 驱动电压低:LED使用低压电源,供电电压在6-24V之间。

      (3) 适用性:尺寸很小,每个单元LED可以制备成各种形状的器件,并且适用于易变的环境。

      (4) 对环境污染:无有害金属汞。

      2 高亮度发光二极管在建筑领域的优势

      2.1 在建筑物室内照明方面的优势


      由于LED寿命长、耗电量小,因此室内照明工业在我国有巨大的发展空间。作为新型高效固体光源,LED具有长寿命、节能的显著优点,将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一飞跃,其经济和社会意义巨大。我国是一个能源消耗大国,作为发电大国,大约81%为火力发电,而照明用电约占全国用电总量的 12%。火力发电每年需求燃烧大量的原煤和石油,同时,产生大量的粉尘和CO2、SO2等气体,造成严重的能源浪费、环境污染以及温室效应。未来15年,发展LED照明将减少50%电力需求,相当于减少200万t的CO2排放。

      尽管LED发光效率目前尚低于小型荧光灯,但它有其它荧光灯等其它光源所不具备的优点。而荧光灯由于含有有害金属,目前的生产企业还没有对废旧灯泡进行处理或回收,因此在不久的将来,汞污染会作为一个严重的污染问题摆在我们面前。因此发展具有高效、环保、节能的半导体LED照明对我国经济的长远、持续发展意义重大。预计在2010-2020年内,LED照明逐步取代现有白炽灯和荧光灯进入普通照明领域,从而引发照明工业的新飞跃,给社会带来巨大的能源和环保效应。

      2.2 在建筑装饰方面的优势

      尽管目前LED还达不到普通照明的要求,但由于其光色丰富,寿命长驱动电压低等优点,这是霓虹灯所不能比的,尤其LED驱动电压低,供电电压在6-24V之间,特别适用于公共场所,LED已经逐步取代建筑装饰的霓虹灯。
LED不仅色彩丰富、而且灵活多变,在建筑轮廓装饰方面优势明显,可以对建筑的细节雕琢和刻画,更为逼真,同时,随着城市夜景亮化的扩大,尤其国家倡导绿色照明后,LED具有非常广阔的市场。城市夜景照明是一个庞大的工程,既需要高强度气体放电灯来给城市的亮化定下基调,也需要色彩多变的LED照明来点缀,所以LED将以其节能、可靠、光色丰富与形式多样等优点,将在城市夜景照明中大显身手。

      3 在建筑领域的应用

      在建筑景观照明市场,LED应用广泛,包括建筑装饰、室内装饰、旅游景点装饰等,主要用于重要建筑、商业中心、名胜古迹、桥梁、社区、家居、休闲娱乐场所的装饰照明,以及集装饰与广告为一体的商业照明。为了配合科技奥运、绿色奥运、人文奥运,北京市已提出要用LED作为照明光源来美化首都夜景。

      3.1 室内照明

      LED属于典型的绿色照明光源,发光效率高、光线质量高、无辐射,而且可靠耐用、维护费用极为低廉等,LED将是未来室内照明的主流。由于LED在照明方面的发展潜力,一些先进国家与地区对LED的发展制定了国家级的发展计划。我国也于2003年紧急启动了“国家半导体照明工程”从“十一五”开始,国家将把半导体照明工程作为一个重大工程进行推动。加快我国高亮度LED从外延、芯片、封装到应用整个产业链的发展已是我国的大势所趋。

      在照明方面,若使用目前发光效能较高的萤光灯具(66-75lm/W)替换常规使用的60W白炽灯泡,在每年点灯时间为3500h的情况下来计算,一年约可节约电量约6.89亿度。萤光灯具有虽然具备较高的发光效能、较低的制造成本等优点,但是因为萤光灯具的灯管中含汞,而且用于封装萤光灯具的材料又以可吸收紫外线的玻璃为主,玻璃易碎的特性加上汞废料的不易回收,均会严重地造成环境的污染,欧盟已经明令将在2007年开始禁用这些含汞制品,因此新型照明灯源的开发成为各国政府发展的目标,LED更是目前各国在照明方面发展的重点。下表是白光LED与白炽灯的性能比较。

      目前LED产业界正透过改变材料的方式与改变结构技术来增加LED的功率以提高亮度。

      从发光效率来看,白光LED一旦超过60lm/W后(相当于20W日光灯),在照明市场便可开始普及化,若能将效率提升至80lm/W,将普及至一般家庭各式灯具。因此未来如能降低高功率高亮度LED的成本,将可迅速扩大应用范围。在发光成本上,2001年白光LED的成本约1($/lm),2002年底降至0.1($/lm),2012年成本将降至0.015($/lm),将可完全取代现有照明设备。不管怎样,白光LED照明具有节能、环保、绿色照明三个最为重要的优点,还具有小型化、长寿命、平面化、可设计性强等特点。白光LED作为照明光源,就像晶体管取代电子管一样,大势所趋,不可阻挡,所以专家预言十年后LED将成为照明行业的主流光源,渐渐走入家庭。

      3.2 室内装饰

      在室内装饰方面,由于公共建筑场所特殊照明的需要,彩色LED的应用发展非常迅速。LED为建筑师和设计师提供了独特的照明工具,LED颜色齐全,有红、橙、黄、绿、蓝和白光各种颜色,式样灵活多种,点、线、圆、三维、客户要求的形状等,小巧超薄,可以全方位控制。

      作为公共建筑物的必备的安全设施,出口指示灯以及应急照明灯,已经广泛应用在影剧院、剧场、娱乐场所、办公楼等等,这些特殊照明需要不间断工作,采用 LED照明,由于LED省电和寿命长,由此带来了低的使用和维护费用,大幅度降低了成本。据估算,综合费用约为白炽灯的1/12,为节能灯的1/6。

      在剧院以及娱乐场所。彩色LED还广泛应用在舞台,地面装饰,剧院台阶指示等方面,从娱乐场所和剧场的照明到建筑立面和景观的照明的应用情况来看,都产生了特殊的照明效果。总之,LED在室内特殊照明方面已经飞速发展,只要设计师能想的到,必定会做到。LED在成本降下来,并且光输出提高后,将被建筑领域广泛地接受。

      3.3 建筑装饰潜力巨大

      在城市夜景照明工程中,LED应用形式多种多样,典型的形式如串灯、广场地灯等等,城市重要建筑物尤其是中国古典建筑的装饰非常重要,而LED串灯对于勾勒建筑轮廓的形式必不可少,由于串灯颜色和亮度都比较灵活,很多建筑都采用了这种装饰。如:上海东方明珠电视塔、北京中关村鼎好大厦、广州电力大厦、珠海迎宾南路灯光工程、西安大雁塔、郑州河南医科大立交桥、北京五环立交桥等,都采用全新的LED灯光系统作为景观照明,在建筑应用中,产生了良好的效果。 LED以其环保、节能、寿命长、体积小,隐蔽性好、单色亮度高、组合变化多等独特优势,正在逐步替代原有景观照明光源,大举进军景观照明市场。2004年在济南召开的中国照明电器协会霓虹灯工作会议上,照明电器要求更加环保、节能、减小光污染,绿色照明已经成为国内灯光亮度行业发展新趋势。因而白光LED照明在建筑装饰领域潜力巨大,目前,建筑装饰市场上还没有出现大功率的LED,过高的价格阻碍了LED在照明领域的发展。

      我国拥有巨大的照明工业和照明市场。我国现在是世界照明电器生产大国和出口大国之一。通过“863”计划等科技的支持,我国已经初步形成从外延片生产、芯片制备、器件封装集成应用的比较完整的产业链。LED产业在国内的发展,将会刺激LED价格下降,为LED的广泛应用打下坚实的基础。

      4 未来发展趋势

      北京成功获得2008年奥运会的主办权,并提出绿色奥运、科技奥运、人文奥运,节能和生态是摆在我们面前急需解决的重大问题,节约能源更显得尤为重要,因而智能化建筑将以一种崭新的面貌和技术在我国的普及和建设,以绿色节能为特色的LED在建筑领域的应用将会飞速发展,在不远的将来随着太阳能电池在建筑领域的应用,会给建筑领域带来一场绿色革命。

      尽管LED具有众多优势,但功率低是LED发展的瓶颈、价格高是LED发展的隘口,除了技术瓶颈,其高昂的价格使它难以被众多建筑行业的消费者接受。随着LED研发机构和产业界共同努力,LED在建筑领域的应用将会越来越广泛,前景一片光明。

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