固体环保白光LED光源及其在安防中的应用

       随着光电技术及材料科学的发展，1998年基于蓝光LED芯片的白光LED被成功开发出来，这一创新是LED照明的巨大转折。目前，商品化的白光LED器件已达到白炽灯（发光效率161m/W）的水平，其发光效率已接近荧光灯（20W的灯管为601m/W,40W的灯管为100lm/W）的水平，并且在稳步增长之中。根据应用对象的不同，允许LED多颗组合。由于LED的低电压、低电流，因而白光LED发热量低，耗电量小。又因为LED可以回收，不会变成环境污染的废弃物，所以白光LED是环保产品。由于这种固体光源具有耐震动、抗冲击、长寿命和无污染等独特的优点，因此公认它是21世纪的新一代光源，即第三代电光源。所以，白光LED必将替代白炽灯、荧光灯和高压气体放电灯等传统光源，而用于照明和视频监控系统之中。目前，我国每年用于照明的电力接近2500亿千瓦时，如采用半导体照明，每年可节省2200多亿千瓦时，而这数字是三峡电站目前的年发电量的3倍。

1.白光LED的结构与原理

      众所周知，白光是多种颜色的光混合而成。以人类眼睛所能见的白光形式，至少需要两种以上的光混合，因此一般有下列两种混合方式。

   （1）单晶型：二波长光，即蓝色光与黄色光混合。具体是在蓝色LED芯片里涂敷高效黄色荧光粉，蓝光及被蓝光激发的荧光粉发射的黄光相混互衬后得到不同色温的白光。

       蓝光LED芯片涂敷黄色荧光粉的方法如图2-10所示。其中CaN芯片发蓝光（峰值波长λp=465nm,半强度宽度△λ=30nm）,YAG荧光粉首次被蓝光激发后发出黄色光，其峰值波长570nm；LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，从而得到白光。

图2-10       白光LED结构示意图

 

     （2）多晶型：三波长光，即红色光、绿色光与蓝色光混合，即直接将红、绿、蓝三种颜色的LED芯片组成一组，实现白光。这种方式的显色指数高，符合一般的照明要求。目前已商品化的三波长光产品，大多以无机紫外光晶片加R、G、B三种颜色荧光粉。此外，用有机单层三波长型白光LED也有成本低、制作容易的优点。总之，三色合成白光综合性能最好，目前世界各生产厂家大都在走此途径。

2.白光LED的特点及与现行照明光源的比较

（1）白光LED的特点。与白炽鸨丝灯泡及荧光灯相比，它具有以下突出特点。

全固体、结构简单、体积小；

省电，其电能消耗仅为白炽灯的1/10、荧光灯的1/2,如釆用白光LED照明，全国每年可节电2200多亿千瓦时；

寿命长，一般可达10万小时，是荧光灯的10倍，白炽灯的100倍；

响应快，加电即亮，反应速度快，可在高频操作；

真正的绿色环保光源，耐震、耐冲击、不易破碎、无毒、且废弃物可回收，光谱中没有紫外线和红外线，因而不发热也无辐射，是真正的绿色环保光源；

理论光效率高；

可平面封装，易开发成轻薄短小的产品。 

（2）白光LED与现行照明光源的比较。白光LED灯基本上没有白炽灯泡、荧光灯的缺点,与它们比较，如表2-3所示。

表2-3白光LED与现行照明设备的比较

照明方式 优点 缺点

白炽铛丝灯 价格极低 低效率、高耗电、寿命短、易碎

荧光灯 价格低 省电、易碎、废弃物有汞污染

白光LED 发热量低、耗电量少、寿命长、反应速度快、体积小、可平 面封装、易开发成轻薄短小产品，环保 价格贵

 

       目前，若以每年白光LED发光效率平均成长60%的速度开发下去，要达到大型化、低价化、使用寿命长的照明用光源是不成问题的。

       与直流（DC）LED灯相比，交流（AC）LED灯具有更节能省电、更长寿、更有能效的高性价比。因为ACLED发光省去了AC/DC转换器和恒流源。而这种交直流转换器是一种随着时间会老化、坏掉的电子元器件，其寿命比LED光源本身更短。但ACLED光源效率还没有DCLED高，并应避免金属片的裸露，而应是间接地把热带走，现己发展新的充液LED照明灯具。

3.白光LED光源在安防中的应用

       由上可知，由于环保白光LED的独特优点，尤其是节能环保与寿命长等，它必将代替传统光源，而用于安防视频监控场景的照明。

高效节能平面分布式OLED固态光源及其在安防中应用