LED影视照明灯具的新时代[3]

　　二． 回顾LED照明的发展历程

　　LED是英文light emitting diode的缩写，俗称发光二极管，是一种能直接将电能转变成光能的发光器材。LED发明以来，被广泛应用在指示灯、显示屏、信号灯、景观照明等领域，作为普通的照明光源相比白炽灯和荧光灯，具有更多的优势。可以说，LED光源是未来最主要的光源。

　　长期以来，人们之所以没有将LED用于影视照明，主要是因为最初的LED只能发出红色光或黄色光，没有发出蓝光的LED。红黄蓝三色光混合后，才能产生白光，或者有直接发出白光的LED。另外，由于LED的单体功率不能做大，通常只有几瓦，不能达到电视照明需要的照度要求等。经过几十年的发展，目前这些问题已经得到基本解决，可以说，应用于影视照明的新时代已经到来。

　　1．LED光源的产生与发展历程

　　最早应用半导体发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是磷砷镓（GaAsP），发红光（λp=650nm），在驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光效率约0.1lm/w。上世纪70年代中期，引入元素In和N，使LED产生绿光（λp=555nm），黄光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效也提高到1 lm/w。 到了80年代初，出现了砷镓铝 （GaAlAs）的LED光源，使得红色LED的光效达到10 lm/w。90年代初，发红光、黄光的镓铝铟磷（GaAlInP）和发绿、蓝光的氮化铟镓（GaInN）两种新材料的开发成功，使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年，前者做成的LED在红、橙区（λp=615nm）的光效达到100 lm/w，而后者制成的LED在绿色区域（λp=530nm）的光效可以达到50 lm/w。进入到20世纪90年底，LED已经能够发出红、蓝、橙、黄、绿等单色。

　　1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将氮化镓（GaN）芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光发射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层。 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，可以得到得白光。现在，对于铟镓氮（InGaN）/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K的各色白光。

　　LED无论在结构上还是在发光原理上，都与传统的白炽灯有着本质的不同。它是由数层很薄的搀杂半导体材料制成，一层带过量的电子，另一层因缺乏电子而形成带正电的“空穴”，当有电流通过时，电子和空穴相互结合并释放出能量，从而辐射出光芒。在PN结的两端加上正向偏置电压（P型的一边加正电压）后，空穴和自由电子就会相互移动，形成一个内电场。随后新注入的空穴和自由电子再重新复合，复合的同时有时会以光子的形式释放多余能量，这就是我们所见到的LED发出的光。这样的光谱范围是比较窄的，由于每种材料的禁带宽度不相同，所以释放出的光子波长也不同，所以LED发光的颜色由所使用的基本材料决定。

　　白光LED一般采用两种方法形成。第一种是利用“蓝光技术”与荧光粉配合形成白光；第二种是多种单色光混合方法。这两种方法都已能成功产生白光器件。第一种产生白光的方法是将GaN芯片发蓝光（λp=465nm），和YAG（钇铝石榴石）荧光粉封装在一起，当荧光粉受蓝光激发后发出黄色光，结果，蓝光和黄光混合形成白光（如图5所示）。第二种方法是采用不同色光（一般是RGB三色）的芯片封装在一起，通过各色光混合而产生白光。

　　据资料显示，在1998年白光LED光源刚推出的时候光效只有5lm/w，到2005的时候光效已经可以达到50lm/w，目前用于商业照明的光效达到100lm/w，预计到2015年LED的光效有可能达到200 lm/w以上。另外，有业内人士声明，LED的价格每10年降为原来的1/10，而性能将提高20倍。

　　2．LED影视照明灯具的形成与发展历程

　　在影视照明领域，LED灯具的应用正在吸引着大家的目光，它作为一种新型的绿色光源产品，已经逐步走入影视照明领域。

　　2004年，北京BIRTV展会上LED筒子灯(PAR灯) 首次亮相（见图6），从此开始了LED在电视舞台照明的新领域，虽然当时的LED电视照明刚刚起步，但已经彰显出LED将从单纯的显示设备，到舞美装饰装潢，到舞台效果灯，最后发展到完全的照明设备的明显迹象。