发光二极管照明LED

發光二極管照明（英語：LED lamp）是指利用發光二極管作為光源的技術，LED 大至分為半導體發光二極管及有機發光半導體，現在用在照明上的全是半導體發光二極管，也有使用高分子發光二極管(PLED)（有機發光半二極管 OLED的一種）的研究在進行中。

單顆發光二極管的光度比傳統燈泡和省電燈泡低很多，所以一個燈泡通常會包含多顆發光二極管。

近年，二極管技術提高，高功率、高光度的發光二極管推出市場。

這類燈泡漸有取代其他燈泡之勢。

其中有一顆照明用高功率的LED晶片，只需100瓦的電力，就能發出7,527流明的光度。

[1]。

LED可以製成與其他燈泡兼容的燈泡。

二極管用直流電(DC)驅動，所以LED燈泡設有電路，將日常使用的交流電(AC)轉為直流電，以供應電力予燈泡內的LED。

此外，高溫會損壞LED，故LED燈泡一般會配以散熱片等散熱配件。

LED燈泡壽命長、高能源效益，但開始成本比光管低。

三顆不同顏色的LED一般照明會使用白光，由不同波長的光所組成。

但LED只能發出波長相距很少的光，故帶有顏色。

不同的LED，其半導體材料的能隙不同，故發出不同顏色的光。

要製造白光LED，有兩個方法：將紅、綠和藍三色的LED混合，或者用磷來轉變光的顏色。

第一種方法(RGB-LEDs)用多顆LED，每顆發出不同波長的光，LED間波長相距很少，所以形成了一條白光譜。

其優點是每顆LED的光度可獨立調較，造出不同顏色，但製作成本很高。

第二種方法（螢光粉轉換白光發光二極管，phosphor converted LEDs,pcLEDs），利用短波長LED（通常是藍或紫外光），磷會吸收部分藍光，發出一個闊光譜的白光。

這個原理跟螢光燈利用磷發出白光相似。

這個方法成本較低，顯色性指數高，但不能隨意改變其發光特性，而且會減低效能。

這種燈具價錢低且表現中等，這種技術今常用於一般照明。

但這種方法會使多餘的電壓轉化為熱而流失。

將多顆LED串聯可以減少電壓損失，但一顆LED故障則整串不會發光。

幾串的LED會並聯使用，使其更加可靠。

現實中，三串或以上的LED會並聯使用。

用於家居和辦工場所的照明時，一顆燈內會多顆LED，以解決單顆LED光度不足的問題。

如果使用顏色混合的方法，會造成顏色分佈不均。

因為調較出來的白光LED的顏色平衡並非最佳。

而且，不同種類LED的老化速度均會不同，亦會導致不平均的顏色輸出。

一顆燈泡裡通常包括一組LED、驅動的電子電路、一塊散熱片和光學零件（如玻璃）。

LED是一個低電壓的半導體產品，過高的電壓會導致損壞，不能直接由標準的交流電驅動，需要額外電路來控制電壓和電流供應。

這個電路包括一連串的二極管和電阻，以控制電壓的極性和限制電流。

一般和特殊照明均可使用LED燈。

傳統的顏色光燈通常是在發出白光的燈上，加上濾鏡，隔走其他顏色所造成，導致能源效益低下。

但LED可以發出單色光，不用濾鏡。

與螢光燈相比，LED燈不含汞、即開即亮、常開常關無損壽命，及較難打破，均比螢光燈優勝。

[4]白光LED燈壽命長、相對用電少。

LED體積小，設計燈具時不但更有彈性，而且用較小的反射鏡和透鏡，就能輕而易舉地把光分佈平均[5]，甚至不會減低能源效益。

LED燈沒有玻璃管，內部零件裝嵌穩妥，不易受震盪和撞擊影響。

有些驅動電路的設計，可使LED燈調節光暗，而且所需電流沒有下限，也能維持燈的運作，故可調節的範圍很大。

顏色混合LED可以利用轉變不同顏色的光度比例，故可隨意調校出多種顏色，用來製造各種顏色的燈。

[6]和其他的照明技術相比，LED的光照射角度一般較小。

這種特性有好有壞，視乎需要而定。

當光需要散開時，則需另外加設散光器，或用多顆LED覆蓋不同方位LED灯管LED灯管也俗称光管、日光灯管，其光源采用LED作为发光体。

传统的日光灯管又称荧光灯，灯两端各有一灯丝，灯管内充有微量的氩和稀薄的汞蒸气，灯管内壁上涂有荧光粉，两个灯丝之间的气体导电时发出紫外线，使荧光粉发出可见光。

由于含有重金属污染物质“汞”，使得报废的荧光灯管对环境的污染十分严重。

LED灯管安装非常简单，安装时将原有的日光灯取下换上LED灯管，并将镇流器(ballast)和起辉器(starter)去掉，让220V交流市电直接加到LED灯管两端即可。

LED灯管节电高达70%以上，寿命为普通灯管的10倍以上（理论上是可以达到50000小时以上，但实际使用中光衰严重。

24小时使用的话不到10000小时灯管几乎报废即光衰超过70%以上），几乎是免维护，不存在要经常更换灯管、镇流器、起辉器的问题，约半年下来节省的费用就可以换回成本。

绿色环保型的半导体电光源，光线柔和，色彩纯正，有利于人们的视力保护及身体健康。

LED燈泡很多LED燈均可取代螺旋式熱熾燈或省電燈泡，由5-40瓦特，低功率的熱熾燈，至60瓦特（只需約需7瓦特電力）。

截至2010年，有些燈甚至能取代更高功率的燈泡，例如一顆13瓦特的燈泡就與100瓦特熱熾燈的光度相約。

（一般的熱熾燈光效標準，約為14至17流明/瓦特，視乎其大小和電壓而定。

根據歐盟標準，一顆與60瓦特熱熾燈等效的「節能燈泡」，最少要能輸出806流明。

）[7])多數的LED燈泡都是設計成不可調暗的，但亦有些能配合調光器操作，而且光照角度較窄。

由2010年起，這些燈泡開始由30至50美元的價錢下跌。

LED燈泡比省電燈泡更省電[8]，若散熱合宜，壽命長達30000小時。

熱熾燈一般都只有1000小時壽命，省電燈泡亦只有大約8000小時。

[9]故LED燈泡能使用大約25至30年，而且光度的隨年月衰減很少。

能源之星標準訂明燈泡使用6000小時後，光度衰減應在10%之內，最差不可超過15%。

[10]不像螢光燈，LED燈泡都是無汞的。

LED燈泡亦有不同顏色選擇。

售價雖然較高，但電力和維護費用較低，可亙相抵消。

特殊用途白光LED燈泡具高效能，在低功耗的市場（如手電筒、太陽能花園燈和行人路燈、自行車燈等）有領導地位。

單色LED燈常用來造交通燈和節日燈飾。

2010年，LED燈成為了園藝界和農業的熱門話題。

美國太空總署率先在太空使用LED燈栽種，其後家用和商業的室內園藝也跟隨。

[12]這些栽種專用燈經特別設計，其光波剛好是葉綠素吸收的波長，促進生長之餘，亦減少植物不吸收的光波，造成浪費。

在可見光譜中，光合作用只需紅藍兩色，所以這些燈的設計都有這兩種顏色。

[12]比起同類產品，這些LED燈能提供同樣光度、不需鎮流器、而且發熱比氣體放電燈少得多[13]，用於室內栽種十分適合。

發熱少能減少蒸散作用，從而減少灌概次數。

亦因如此，使用這些栽種燈時，植物亦不宜過份灌概。

[各種已推出市場LED燈泡，用以取代傳統燈泡的螺旋式接口，包括泛光燈（左）、閱讀燈（中）、一般家用燈（中偏右和下）和低功率的裝飾燈（右）。

十大优点1：环保型灯具传统的日光灯管中含有大量的水银蒸气，如果破碎水银蒸气则会挥发到大气中，造成污染。

但LED灯管则根本不使用水银，且LED产品也不含铅等有害物质，外壳还可以回收使用，对环境没有破坏作用。

LED灯管公认为二十一世纪的绿色照明。

2：少发热现象[1]传统灯具是用钨丝发光，会产生大量的热能，而LED灯具光效已达到140LM/W，光转换率高，产品表面温度在60℃以下，不产生紫外线，对文件，衣物也不会产生退色现象。

3：没有噪音LED灯具不会产生噪音，对于使用精密电子仪器的场合为上佳之选。

适合于图书馆，办公室之类的场合。

4：保护眼睛传统的日光灯使用的是交流电，所以每秒钟会产生100－120次的频闪。

LED灯管采用LED恒流工作，是把交流电直接转换为直流电，有效减少LED 光衰，启动快，无闪烁，保护眼睛。

5：无蚊虫烦恼LED灯管不会产生紫外光、红外光等辐射，不含汞等有害物质，发热少。

因此不会象传统的灯具那样，有很多蚊虫围绕在灯源旁。

室内会变得更加干净卫生整洁。

6：工作电压范围宽传统的日光灯是通过整流器释放的高电压来点亮的，当电压降低时则无法点亮。

而LED灯具在一定范围的电压之内都能点亮（如AC 85-265V）7：省电寿命长LED灯管的耗电量是传统日光灯的三分之一以下，寿命也是传统日光灯的10倍，与传统日光灯亮度基本一致，正常使用寿命为3万小时以上，节电高达70%以上，可以长期使用而无需更换，减少人工费用，更适合于难于更换的场合。

8：坚固牢靠LED灯体本身使用的是环氧树脂而并非传统的玻璃，更坚固牢靠，即使砸在地板上LED也不会轻易损坏，可以放心地使用。

9：通用性好LED灯管外型、尺寸与传统的日光灯一样，可替代传统灯具。

10：色彩丰富充分利用LED色彩丰富的优势制作各种发光颜色的灯。

色溫（color temperature）色溫是可見光在攝影、錄象、出版等領域具有重要應用的特徵。

光源的色溫是通過對比它的色彩和理論的熱黑體輻射體來確定的。

熱黑體輻射體與光源的色彩相匹配時的開爾文溫度就是那個光源的色溫，它直接和普朗克黑體輻射定律相聯繫。

不同光照的分類因為這是種跟別的光源比較時相逆的標準，黑體輻射體的色溫等於它表面的開爾文溫度, 使用了以19世紀英國物理學家威廉·湯姆遜，第一代開爾文男爵為名的溫標。

[1]白熾燈就非常接近於一個黑體輻射體。

然後，不少其他光源，諸如熒光燈，並不按照黑體的放射曲線輻射能量，所以其經常和相關色溫（CCT）聯系在一起，這是找到光源的感知色溫跟黑體最相近的方式。

因為白熾燈並不需要這種處理，白熾燈的CCT其實相當簡單，就是它那未經調整的開氏溫標值，像加熱的黑體輻射體那樣。

根據太陽在天空移動的位置，太陽的顏色會轉變成紅色、橘色、黃色、白色。

在一天中，太陽光顏色的改變主要是大氣層的反射作用造成的，更通俗的話：是光線被改變了，跟黑體輻射無關。

就算當太陽僅僅比水平線高一點，還是可以通過估計它的視色溫（視色溫會根據大氣情況改變）而計算出它的有效溫度。

因此，就算太陽看起來是紅的，並且此時視色溫為2500K，通過簡單的計算，就可以證實它實際上的有效溫度大約是5770K。

天空的藍色不是因為黑體輻射，而是由於大氣瑞利散射會將陽光「打散」，藍光比紅光更容易被大氣干擾，這個現象跟黑體的特性無關。

一些常見的例子：∙1700 K：火柴光∙1850 K：蠟燭∙2800 K：鎢燈（白熾燈）∙3350 K：演播室「CP」燈∙3400 K：演播室檯燈,、照相泛光燈（不是閃光燈）等...∙4100 K：月光∙5000 K：日光∙5500 K：平均日光、電子閃光（因廠商而異）∙5770 K：有效太陽溫度∙6420 K：氙弧燈∙6500 K：日光燈∙9300 K：電視螢幕（模擬）5000K和6500K的黑體的顏色分別接近於普通D50和D65的發光物，這通常用於顏色再現的場合（攝影、出版，等等）。