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      為什么用LED照明更省電

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      人氣:-發表時間:2018-01-19 17:22【

      照明是人類最偉大的發明之一,它讓我們能夠有效地利用夜晚的時間和原本黑暗的空間。
      古老的酥油燈,發光效率<5%
      遠古時期人類的祖先通過點燃一堆木材來進行照明。再后來,人們發明了酥油燈、蠟燭、煤油燈、電石燈等等,亮度越來越高,使用越來越方便。再后來,法拉第為人類帶來了電力,而愛迪生發明了利用電力點亮的白熾燈,人類的照明從此進入一個新的紀元,無論是亮度還是使用的方便性都大大超過以往的燃料燈。
      白熾燈,發光效率<15%
      白熾燈發明之后的近一百年,這種利用真空玻璃泡中通電的鎢絲進行發光的方法統治了世界照明工業,雖然也有日光燈、碘鎢燈、氙燈等產品,但一直不能撼動白熾燈的統治地位——直到LED的出現。
      LED(Light Emitting Diode)又稱為發光二極管,是一種通電后能發光的半導體器件。LED并不是新生事物,它早在1962年就在通用電氣的實驗室誕生了。LED通常由砷化鎵、磷化鎵、碳化硅、氮化鎵等半導體材料制成,不同的材料會發出不同顏色的光,例如砷化鎵LED會發紅光,磷化鎵會發綠光、氮化鎵會發藍光等等。
      氣體節能燈,發光效率50%左右
      LED誕生后的三十多年間,因為亮度低,顏色單一等原因,用途僅限于指示燈、單色顯示屏等領域,而無法用于需求量更大的照明。直到上世紀90年代日本科學家發明了利用氮化鎵和銦氮化鎵材料制成的藍光LED之后,LED才在日常照明領域逐漸開始應用。
      大家可能覺得奇怪,為啥要等藍光LED發明之后才能普及?現在的LED燈也不是藍色的啊。這要從我們照明需要的光說起。夜晚照明用的光,最好能跟日光一樣包含赤橙黃綠青藍紫等各種顏色,這樣我們才能在燈光下看清物體本來的顏色。如果光源光譜不具備這些顏色,那在燈光下看著物體顏色就會跟實際顏色有較大偏差。這種燈光還原物體顏色的能力叫做顯色指數,這是衡量LED燈光質量的一個很重要的標準。
      在發藍光的LED上覆蓋一層主要成分為摻鈰的釔鋁石榴石熒光粉,在藍光的激發下能發出波長能量低于藍光的在可見光波段幾乎完整的光,因此發出來的光看起來就是白色的。由于熒光粉激發出來的光能量不會高于照射的光波,所以用綠光、紅光等LED去激發,那在能量高端的藍色就會缺失,無法用于照明。
      那LED為什么因為節能原因被大量推廣使用呢?這就涉及到各種光源的發光效率。用于照明的光源都需要消耗能量并且轉化為光能,但同時也會伴隨大量的熱能產生。對照明有用的只有光能,而熱能是無意義的能源消耗。一種光源產生的光能和消耗的總能量的比值叫做發光效率,對于照明而言這個效率肯定是越高越好。
      早期的LED,功率小,顏色單一
      古老的酥油燈,大約只有5%的能量轉變為光能,其它都變成熱能白白耗散掉了(也許在冬天有點取暖的作用?)。而白熾燈即使把鎢絲燒到3000度,發光效率也只有10%-15%,其余85%都變成了熱能。日光燈以及曾經一度流行過的氣體發光節能燈效率可以達到50%,因此同樣亮度下比白熾燈能節省80%的電能,而且使用壽命大大高于白熾燈。不過日光燈和氣體節能燈有個大問題,就是需要用到大量有毒的原料,例如熒光粉、汞蒸汽等。這些燈在破損或者報廢后會嚴重污染環境。
      LED的發光效率近年來得到了大幅度提高,目前已經有超過200流明/瓦的LED,發光效率超過60%。常見的照明用LED發光效率在40%-50%左右,與日光燈和氣體節能燈相當。但與前者相比,LED有體積更小、壽命更長、產品環保、顯色性好、成本更低等優點,因此將是未來照明的發展方向。
      現在常見的高效CREE LED燈珠,發光效率50%左右
      大家仔細觀察就會發現,現在LED照明越來越多地出現在家用臺燈、戶外照明、路燈、景觀燈等場合。甚至作為最重要最昂貴的家用電器——手電筒,也幾乎被LED占領了,一根火腿腸大小的手電,一節鋰電,綠豆大小的發光元件,晚上打開簡直亮瞎眼,幾十米外都一覽無余,這都要感謝LED技術

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