探究LED灯的节能
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探究LED灯的节能性
本小组以探究LDE灯的节能性为课题，展开了研究。其实LED灯在我们的生活中应用并不普遍，大家对其的了解也是不够的。我们对其最突出的特性：节能性很是感兴趣，但对于普及性差又有些质疑，所以展开本质研究：LED灯与普通白炽灯的节能性比较。 通过实验比较﹑对专家的咨询及相关资料的查阅我们发现：以相同亮度比较，3W的LED节
能灯333小时耗1度电，而普通60W白炽灯17小时耗1度电，普通5W节能灯200小时耗1度电。白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10，节能灯的1/4. 采用超高亮大功率LED光源，配合高效率电源，比传统白炽灯节电80%以上，相同功率下亮度是白炽灯的10倍。
所以说在很大程度上，LED灯具有比白炽灯更加优越的节能性，还具有很多其他较好特性，但由于造价较高、相对应的散热器未达到标准、光效不高、显示指数不高的原因，还未能被广泛应用于生活中。但相信随着科技的发展与提高，成本价格的降低，LED灯将会被越多的用户适用，并在一定程度上取替白炽灯和节能灯
课题背景简介
上个世纪60年代，科技工作者利用半导体PN结发光的原理，研制成了LED发光二极管。当时研制的LED，所用的材料是GaASP，其发光颜为红。经过近30年的发展，现在大家十分熟悉的LED，已能发出红、橙、黄、绿、蓝等多种光。然而照明需用的白光LED仅在近年才发展起来，这里向读者介绍有关照明用白光LED。 —产业照明技术在IT及BIO革命中起着主角和配角的（举足轻重）的作用. —LED是21世纪的新光，其应用及研究并迅速发展
—韩国及东亚的LED技术领先于世界市场（占世 界市场的70%）
—LED技术的巨大浪潮将是人类照明史的第二次革命
—在未来五年，LED技术将迈向白热灯，日光灯，卤素灯的替代地位。
—2010年LED灯将占世界照明市场的16%。
弹簧网 照明大事记
—1879 爱迪生发明电灯
—1959 卤素灯问世
—1961 高压钠灯问世
—1962 金属卤化物灯
—1969 第一盏LED灯(红)
—1976 绿LED灯
—1983 荧光灯问世
—1993 蓝LED灯
—1999 白LED灯
—2000 LED应用于室内照明
—LED的开发是继白热灯照明发展历史数控机床防护罩120年以来的第二革命
—21世纪开始的现在，通过在自然，人类和科学之间奇妙的相遇而开发的LED，将成为光世界的创新，对人类必不可少的绿技术光革命。
—LED将是继爱迪生发明电灯泡以来重新将开始巨大的光革命。
LED灯泡目前现状LED照明灯主要还是以大功率白光LED单灯为主，目前世界前三的LED照明灯生产厂家 质保三年，大颗粒每瓦大于等于100流明，小颗粒每瓦大于等于110流明。 光衰大颗粒小于3%每年，光衰小颗粒小于3%每年。
LED太阳能路灯，LED投光灯，LED吊顶灯，LED日光灯都已经可以批量生产了。例如10瓦的LED日光灯就可以替换40瓦的普通日光灯或者节能灯。 现在LED技术正日新月异的在进步，它的发光效率正在取得惊人的突破，价格也在不断的降低。一个LED进入家庭的时代正在迅速到来！
对于本次课题的研究，我们小组成员在细致的分工后，开始着手对课题的探究。
对于LED灯，首先我们需要了解的一点，何为LED？
LED(Light-Emitting-Diode中文意思为发光二极管)是一种能够将电能转化为光能的半导体，它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基粉发光的原理，而采用电场发光。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。物联网天线
LED灯的内部结构是由发光二极管构成。一个发光二极管包括LED的芯片，有发射碗的阴极杆，透明含氧树脂，金线，阳极管及引线架组成。对这些组成部件一一拆开，进行讲解：
引线架：用来导电和支撑。
环氧树脂：简单来说就是发光二极管的外衣，起固定封转作用。
阳极杆：连接引线架，导通电源。
阴极管：除了和阳极管作用一样外，还支撑着发射碗。
发射碗：发射碗里放的LED芯片。学习卡
金线：链接阳极管和发射碗，使其电流能够导通。
LED芯片：发光原件，不同的芯片，所使发出的光种类，有明显颜及亮度差别。
LED灯，一个新型的技术名词，虽然对于大多数人来说，是很陌生，大家普遍理解为就是一种节能灯，事实上，根据我们小组成员的调查及询问，LED灯是以自己单独的名称为我们的生活服务，可以说，它存在于我们生活的每一地方，小至器材的显示等，大至照明的巨型吊灯，正因为有背景音乐播放系统LED灯的存在，灯展上才会呈现那些颜种类繁多，变化奇妙，颜绚烂的各式各样的彩灯。
LED灯相比于普通节能灯，它环保不含汞，可回收再利用，高光效，长寿命，即开即亮，耐频繁开关，光衰小，彩丰富，可调光，变幻丰富。
在小组成员初步将LED灯的材料整理及讨论后，我们小组开始着手制作简单的LED灯模型，根据资料上LED灯D-38型号的示意图，制作开始。
D-38号LED灯，主要的组成结构包括38枚发光二极管，一个334uf/400v的电容，一个3.3uf/250v的电解电容，三个大电阻及一个整流二极管。在实际制作中，由于现实条件的因素，38枚发光二极管换为10枚，增加一个电位器，来实现分压，以保护电路，其次将作用不是很大的电解电容去掉，没有连入电路。
在制作方面，选取一个30cm*25cm大小的电路板作为基底，将10枚发光二极管一次串联在一起用焊锡丝链接，并将两个大电阻与链接好的10枚发光二极管串联；其次将点容器与之串联，并并联一个电阻；之后将整流二极管连入电路，再串接一个电位器来分压，再接入一个插头，这样一个简单的LED灯的模型就形成了。
为了深入探究LED灯的性能，我们课题组组做了一个简单的实验。具体实验器材为：一个规格相符的白炽灯泡，一个普通的节能灯泡，还有就是我们所做好的LED灯模型。
现在，我们要让他们同时开始工作。
通过实验我们发现：第一个明显的比较是普通白炽灯所发出的亮度很暗，而普通的节能灯亮度相比白炽灯亮度又比较高，但是跟LED灯的模型相比又稍逊一筹。以上是我们实验得到得第一个现象。
经过继续观察我们发现：在三个灯在同时工作2个小时之后，用手分别接触三个灯外壁，可以明显感觉到，白炽灯的外壁很烫，普通节能灯的外壁有一定的温度，而LED灯的外壁几乎没有什么温度。通过其工作后的温度，间接反映得到：三个灯在工作过程中，所消耗的电能及其电能转化为光能的效率，不难发现LED灯的节能性是三个中最优越的。
通过实验，我们的出了一组数据：以相同亮度比较，3W的LED节能灯333小时耗1度电，而普通60W白炽灯17小时耗1度电，普通5W节能灯200小时耗1度电。
从消耗电能上，我们看出白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10，节能灯的1/4. 采用超高亮大功率LED光源，配合高效率电源，比传统白炽灯节电80%以上，相同功率下亮度是白炽灯的10倍；并且LED灯的寿命是普通白炽灯的五倍左右。那么，可以得出，LED灯在能耗方面要比普通白炽灯更加节省能源。
下面是一个普通节能灯与LED灯耗电成本的比较。
（注：光源使用按每天24小时计算,普通节能灯平均寿命为1年, LED节能灯平均寿命5年,2.5w LED节能灯照度相当与11w普通节能灯。灯具成本暂且忽略不计）
电费按0.7元/度,各使用1000只 年电费计算公式:灯的功率X24小时X365天/1000whX0.7元X1000只 |
普通节能灯11w LED节能灯2.5w |
单价 10元 45元 |
第一年灯具成本 10000元 45X1000=45000元 |
年电费成本 67452元 2.5X24X365/1000X0.7X1000=15330元 |
总消费成本 10000+67452=77452元 45000+15330=60330元(节省17122元) |
第二年灯具成本 10X1000=10000元 0元 |
第二年电费 67452元 15330元 |
总消费成本 10000+67452=77452元 15330元(节省77452-15330=62122元) |
第三年消费 10000+67452=77452元 15330元(节省77452-15330=62122元) |
第四年消费 10000+67452=77452元 15330元(节省77452-15330=62122元) |
第五年消费 10000+67452=77452元 15330元(节省77452-15330=62122元) |
五年消费总费用 387260元 121650元(共节省26.56万元) |
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从耗电成本来看，我们可以看到第一年LED灯比普通节能灯节省17122元，相继在接下来的几年，扬声器结构LED灯均比普通节能灯节省62122元，则五年累计，共节省了26.56万元，也是一笔不小的数目。
那么，我们可以清楚的得出：LED灯在耗电成本方面也同样可以节省很大一笔。
那么，通过两个不同方面---耗电能源与耗电成本上，我们得到结论：LED灯在节能上确实比普通白炽灯、节能灯具有较高的节能性。这也与我们们之前的假说基本吻合。
了解led灯节为何节能，节能的原理之前，先了解一下led的相关介绍。led的结构特点：led是一个行业术语，是英语Light Emitting Diode的缩写，中文翻译为发光二极管。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。
LED灯是固态照明、点光源。LED灯的发光体是微小的LED（发光二极管）半导体芯片。以1瓦的LED芯片来说，面积尺寸只有1点多平方毫米。LED使用低压直流电工作；芯片的
热度超过75度C就会产生光衰。所以大功率的LED灯要有一系列的导热、散热措施。LED灯的颜是由不同材质的芯片制程产生；白光则是由蓝光或紫外光芯片涂抹荧光粉转化白光。目前LED主要使用在显示屏和照明。在小功率使用上LED体积小，封装坚固，使用简便，耗电小，寿命长。这些特性是其他灯种望尘莫及的。
由于led的是利用固体半导体芯片作为发光材料，而我们在日常生活中所用到的灯泡是利用金属作出发光材料，因此所发出的能量有所不同，据有关统计，一个红LED发光达到某个亮度时所需消耗的能量是15瓦，而传统的灯泡要达到同等量度则要消耗高达150瓦的能量；另外据科学家们测定，LED通电发光时，有10%的电能可以转化成光能，而白炽灯泡的转化效率只有7-8%，由此可见，要达到同等的照明效果，LED灯比白炽灯节能是显而易见的了。
