长期以来,由于LED光效低的原因,其应用主要集中在各种显示领域,例如,作为电气设备的各种指示灯,数码显示。近十年来,LED的应用领域越来越广,如图1-2所示。随着超高亮度LED(特别是白光LED)的出现,LED在照明领域的应用已成为可能。据国际权威机构预测,21世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代,被称为“第四代新光源”。
图1-2 2012年我国LED产业应用结构
全彩色LED显示屏是当今世界上最为引人注目的户外大型显示装置,采用先进的数字化视频处理技术,有无可比拟的超大面积与超高亮度。根据不同的户内外环境,采用各种规格的发光像素,实现不同的亮度、色彩、分辨率,以满足各种用途。它可以动态显示图文动画信息,利用多媒体技术,可播放各类多媒体文件,如图1-3所示。
图1-3 LED显示屏应用示例
为提高产品的档次,现在许多品牌的笔记本电脑、数码照相机、手机等凡是需要传递图文信息的电子产品,都可以应用白光LED作为液晶面板背光源,如图1-4所示。
图1-4 LED在笔记本电脑、照相机、手机上的应用示例
采用LED背光灯的液晶电视机,较好地克服了LCD色饱和度不够的致命缺点,其色域范围可以超过NTSC的100%,达到105%,而传统的CCFT背光源最多能达到NTSC的78%。LED光源替代了传统的荧光灯管,画面更优质,理论寿命更长,制作工艺更环保,并且能使液晶显示面板更薄。LED在液晶电视机中的应用如图1-5所示。
图1-5 LED在液晶电视机中的应用
装饰灯应用是LED的新兴市场。通过电流的控制,LED可实现几百种甚至上千种颜色的变化。在现阶段讲究个性化的时代中,LED颜色多样化,有助于LED装饰灯市场的发展。LED已经开始做成小型装饰灯、装饰幕墙灯,应用在酒店、居室、街道及娱乐场所,如图1-6所示。
目前,受价格因素的影响,LED在室内照明的应用主要集中在商业照明领域。LED光源在局部照明、重点照明和区域照明方面的优势,能营造出其他传统照明电光源所无法比拟的高质量光环境,非常适合商业照明领域,如图1-7所示。
需要进行空间限定和引导的场所,如道路路面的分隔显示、楼梯踏步的局部照明、紧急出口的指示照明,可以使用表面亮度适当的LED自发光埋地灯或嵌在垂直墙面的灯具,如影剧院观众厅内的地面引导灯或座椅侧面的指示灯,以及购物中心内楼层的引导灯等。
图1-6 LED装饰照明示例
图1-7 LED室内照明示例
在20世纪80年代中期,LED开始被用于汽车中央高位停车灯(CHMSL)。进入90年代,汽车仪表LCD面板背光照明普遍采用LED这种固态新光源。步入21世纪后,随着LED功率和亮度的提升,除了汽车前照灯外,LED全面进入汽车照明和信号系统的应用中。LED在汽车中的应用领域非常广泛,可以简单归纳为内部照明和外部照明,如图1-8所示。外部照明如前照灯、尾部照明等,内部照明包括内部便利及舒适照明和仪表板背光等。
图1-8 LED在汽车照明中的应用
LED交通信号灯通常设置于交岔路口或其他特殊地点,用以将道路通行权指定给车辆驾驶人与行人,促进交通畅通,避免交通事故和意外事故发生。目前,全国主要城市基本上完成了由传统交通灯替换为LED交通灯的工作,如图1-9所示。
图1-9 LED交通灯示例
LED因其出色的色彩表现力、变光变色极强的控制能力、体积小易隐藏及长寿、节能、稳定等特性,被大量应用于景观照明和道路照明市场。LED可低压直流供电,调光方便,在景观照明领域具有其他光源无法比拟的优势。随着北京水立方、上海世博会等一系列重大LED景观照明工程的建设实施,表明LED景观照明技术已趋于成熟。目前,LED景观照明主要以街道、广场等公共场所装饰照明为主(如图1-10所示),推动力量主要来自于政府。太阳能是LED照明的最佳伙伴,使用太阳能的LED灯具有极高的社会效益和经济效益。它可以免维护、节省能源和利于环保,同时具有高度的可靠性,可以为交通安全提供最佳保障,因为太阳能电池与LED灯具之间是由光控开关来控制的,不需要电缆连接和人为控制。
图1-10 LED景观照明示例
图1-11 太阳能、风能LDE路灯
利用太阳能、风能发电,再配合使用LED改造城市路灯,其节能环保效果非常明显,如图1-11所示。
由于LED不像传统灯具光源多是玻璃泡壳,因此它可以用在城市的休闲空间如路径、楼梯、甲板、滨水地带、园艺等地方进行照明。对于花卉或低矮的灌木,LED隐藏式的投光灯具尤其受到青睐,固定端可以设计为插拔式,依据植物生长的高度,方便地进行调节。
近年来,LED照明灯具比比皆是,如图1-12所示。将多个LED组装在一起设计成实用的LED照明灯具,具有广阔的应用前景。灯具设计师可根据照明对象和光通量的需求,决定灯具光学系统的形状、LED的数目和功率的大小;也可将若干个LED发光管组合设计成点光源、环形光源或面光源的“二次光源”,根据组合成的“二次光源”来设计灯具。如半透明合成材料和铝制成的类似于蜡烛的LED灯,可随意搁置在地上、墙角或桌上,让灯具变成充满情趣与生机的“生命体”。
图1-12 常见LED特殊照明灯具
图1-12 常见LED特殊照明灯具(续)
【中转站】LED照明应用领域发展新趋势
随着器件水平的发展,LED在一些新的应用领域也有所应用。
(1)在农业上,利用特殊波长的紫外LED可以杀虫。
(2)在医疗领域,如治疗癌症,可以将特殊波长紫外LED植入体内,有针对地对癌细胞进行照射。LED手术无影灯用于手术照明,除了其直接的节能效果外,它所具有的改善手术室层流净化效果的突出优势,使其能大幅度降低手术室净化系统的一次性投资,收到节约净化系统能耗的额外节能效果。
(3)应用于冷冻食品的照明,包括沃尔玛、乐购、克罗格和SUPERVALU在内的全球大型食品零售商,都在其冷冻食品柜中用LED取代荧光灯照明,节约能源高达70%。
(4)LED抗震性强的特点使其非常适合地铁隧道、车站照明,可以做到六七年内不用更换。LED灯能效比普通荧光灯高出近50%,不仅可以节省大量电费,而且还可以节省大量维修费用。
【指点迷津】
LED还有许多让人意想不到的妙处,大到景观照明、户外大屏幕,小到玩具、手电筒、圣诞灯,随着技术的不断进步,LED技术的应用将在更深、更广的范围内全面展开,并不断带动其他如光通信、汽车、广告、室内装潢等行业的快速发展。面对庞大的市场,相信也会有更多的应用厂商乐于提供丰富的应用产品,从而提高人们的生活品质。
LED正在迅速改变我们的生活。