4.4 采用白光LED灯取代白炽灯

　　采用白光LED来取代白炽灯的研发工作起步不晚，在2004年后不少单位采用Φ5高亮度白光LED开发出小功率LED灯泡(15W)、15～20W的管灯及40～60W的路灯、投射灯等产品，但并未量产。在我国南方一些工厂生产出各种1～5W LED灯泡及一些白光LED灯具，但大部分都出口而在国内市场上反而少见。目前成批生产的替代白炽灯的有：矿灯、各种手电筒、应急灯、小瓦数阅读灯及照明灯等。另外，有一些城市用LED路灯作试点工作，但尚未普及。

　　用白光LED灯取代白炽灯达到使火电厂减少二氧化碳、二氧化硫排放及节电的意义是十分重大的。北大宽禁带半导体研究中心张国义教授说："如果全国居民用的电灯能有50%改用LED照明灯，每年节省的电量就是一个三峡发电站发电量的总和。"从目前来看，用白光LED灯取代白炽灯还刚开始，在LED的用户中占很小的比例，不足LED年产量的3%。2010年上海世界博览会的(绿色)环保，对LED技术的广泛使用，已使人们受到启发并引起关注。

　　随着半导体光电材料及工艺技术的进步及大功率白光LED的封装结构的改进，使得这两三年内白光LED的发光效率有长足的进步。1～5W的白光LED从以前的发光效率为30～40lm/W提高到50～60 lm/W，最近又提高到80lm/W。有一些顶级的发光效率可达100 lm/W以上。例如，Cree公司的一种4W冷白光LED，其光通量分挡，在350mA电流时其最高挡可达107～114lm(其功率为0.35A×3.3V=1.15W，其发光效率为93～99lm/W)，典型的发光效率是80lm/W，而发展的目标是200lm/W。

　　在发光效率上白光LED不仅远远地超过白炽灯，也超过普通荧光灯、紧凑型荧光灯(节能荧光灯)，这意味着：白光LED灯比它们更亮、更节电;而在寿命上则遥遥领先。声控、光控、时控应用更加广泛。

　　大功率白光LED的发光效率的提高给设计白光LED灯创造了条件，目前逐步用1～3W大功率白光LED来取代小功率Φ5白光LED设计LED灯。用1个到几个(或十几个)LED替代了几十个到几百个小功率Φ5白光LED，不仅增加了亮度、减小了体积，还提高了可靠性、简化了工艺。在军事产品、科技产品应用更加成熟。

　　例如，采用18个1W的白光LED组成的小型路灯可发出1440lm光通量，若采用白炽灯则需要100W。另外，用一个65lm的1W白光LED做成的强光手电筒，它可照射几十米远;若采用白炽灯来做则是不可能做到的。

　　5.LED存在的问题

　　上面已介绍了白光LED的特点及性能的提高，并开发出应用于各种场合的白光LED灯，但LED灯难进百姓家。这不是生产上存在什么难题，主要原因是白光LED照明灯的发光效率还不太高，并且价格太贵，使一般百姓家难以接受。以家庭常用的白炽灯、节能荧光灯与相同亮度的白光LED灯的价格比较目前1W白光LED的单价是8～10元，3W的单价是20～25元(与LED的质量及品牌有关)，另外还要驱动电路及结构件。再考虑生产厂家的利润及商业利润，则单价可能要120元以上。从表2可以看出：9W节能荧光灯的发光效率与LED差别不大，但单价要比同样功率的白光LED灯价格低十几倍以上。这是白光LED灯难进百姓家的主要原因。要等到大功率白光LED的价格降低8倍左右、发光效率提高到150lm/W时，LED灯才能普及，这可能要等几年。节能荧光灯的上市到普遍应用也有近二十年时间(这有质量上的提高及价格下降的过程)，白光LED灯的普及可能要比节能荧光灯快些(Φ5高亮度白光LED上市时单价大于1.5元，现在批量单价已降低到0.125～0.15元)。

　　6.路在何方白光LED照明灯的推广及普及的意义十分重大，但真的要在我国进入百姓家还有很多工作要做，要在技术上(发光效率达到120～150lm/W)、价格上(要比现在的价格降低8～10倍)有重大的突破，还需要不断的努力。白光LED照明灯的推广及普及工作是一项系统工程、重大项目，需要国家的规划、引导及扶持，在政策上及经济上的支持。

　　我国的上海、南昌、大连、厦门等城市已建立四大半导体照明基地，非常重视LED灯的推广使用工作。目前，广东省的广州、深圳、中山、东莞、佛山等城市的路灯已使用LED灯照明。

　　目前LED照明灯虽然还难进百姓家，但是还有很多领域可以大量地应用LED照明灯。这些领域的应用可促进大功率白光LED的生产、可促进技术的提高，并可降低生产成本。在LED照明设计、应用上也可获得更多的经验，有利于将来的推广。这些应用领域都是用电大户，对节电能起到很大作用。它们是:

　　A.城镇街道的路灯系统(包括太阳能路灯系统);

　　B.隧道及地下停车场(包括地下商场);

　　C.交通工具的照明(汽车、电车、轮船、飞机等的内部及部分外部照明灯);

　　D.大的公共场所的LED照明系统，例如火车站、地铁站、飞机场、大型超市、大型百货公司、大厦及医院等;

　　E.无电区的LED灯照明工程。

　　由于LED照明灯一般采用低压直流(恒流)供电。若采用交流220V市电供电，需要专门的变电装置输出低压直流电(如12V、24V等)并由LED驱动器来驱动LED灯。所以最好在新建这些建筑时就考虑到用LED灯，则在建筑设计中都把它设计在内，这要经济得多。而归建筑原用日光灯的照明系统要改造成LED照明，则改造的费用大、改造的时间长(如改造一个地铁站或一个候机大厅的照明系统)。

　　新建LED照明供电系统需要比传统照明供电系统要复杂些，费用要高得多，如果没有政策的支持及经济的扶持是难以成功的。

　　给LED供变电电路

　　7. 总结

　　通过上面的叙述，我们可以总结得出结论：LED不但具有电路简单高效、功能多样、性能稳定、节能的优点，而且温度低，热量小，安全性很大，有着广泛的应用前景。通过2010年上海世博会的展示，人们对LED技术有更深刻的认识，更加确认它是高效节能绿色环保新产品元件，必须广泛地应用。这也正好切合我国政府提出的加强节能减排工作，大力推广高效节能产品，全面实行政府优先和强制采购节能产品的制度，广泛地应用LED技术，更好地完成我国政府部署的把节能减排作为加强宏观调控、调整结构、转变发展方式的重要任务。

编辑：Cedar