LED照明燈具的主要技術(shù)

  （1）燈具系統(tǒng)的熱量管理

   一般常稱LED為冷光源，這是因?yàn)長ED發(fā)光原理是電子以過復(fù)合直接發(fā)出光子，而不需要熱過程。但由于焦耳熱的存在，LED在發(fā)光的同時(shí)也有熱量伴隨，而且對(duì)于大功率和多個(gè)LED應(yīng)用的場(chǎng)合，熱量將累積，LED不同于白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng)照明光源，過高的溫度會(huì)縮短使用壽命。因LED是溫度敏感器件，當(dāng)溫度上升時(shí)，其效率急劇下降，所以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及散熱技術(shù)開發(fā)也是LED應(yīng)用需面對(duì)的課題。由于強(qiáng)制空氣冷卻通常在光源中是不可取的，所以隨著輸入電功率的提高，散熱片和其他增強(qiáng)自然對(duì)流冷卻的方法可在LED燈具設(shè)計(jì)中發(fā)揮日益重要的作用。

   （2）提高顯色性

   目前白光LED普遍使用藍(lán)光LED疊加由藍(lán)光激發(fā)的發(fā)黃光的釔鋁石榴石（YAG）熒光粉，合成為白光。由于其發(fā)光光譜中僅含藍(lán)、黃這兩個(gè)波譜，所以存在色溫偏高、顯色指數(shù)偏低的問題，不符合普通照明要求。人眼對(duì)色差的敏感性大大高于對(duì)光強(qiáng)弱的敏感性，對(duì)照明而言，光源的顯色性往往比發(fā)光效率更重要。所以加入適量發(fā)紅光的熒光粉并能保持較高發(fā)光效率是LED白光照明中的一個(gè)重要課題。

  （3）燈具系統(tǒng)的二次光學(xué)設(shè)計(jì)

   傳統(tǒng)燈具長期以白熾燈、熒光燈光源為參照物來決定燈具的光學(xué)和形狀的標(biāo)準(zhǔn)，因此LED燈具設(shè)計(jì)應(yīng)摒棄傳統(tǒng)燈具加上LED發(fā)光模塊的組裝方式，充分考慮其光學(xué)特性，為LED光源專門設(shè)計(jì)不同的燈具。光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括如下幾個(gè)方面：

    1）根據(jù)照明對(duì)象、光通量的需求，決定光學(xué)系統(tǒng)的形狀、LED的數(shù)目和功率的大小。

    2）將若干個(gè)LED組合設(shè)計(jì)成點(diǎn)光源、環(huán)形光源或面光源（二次光源），根據(jù)組合成的二次光源，計(jì)算照明光學(xué)系統(tǒng)。

    3）構(gòu)成照明光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的“二次光源”上的每只LED的配光分布控制十分重要。

    由于LED發(fā)出的光束集中，更易于控制，且不需要反射器聚光，有利于減小燈具的深度。例如，利用平面鏡光學(xué)系統(tǒng)，可以只用1～2個(gè)LED就可照亮很大的表面，而燈具深度很小；而利用光導(dǎo)技術(shù)，LED直接裝于光導(dǎo)管旁，可大大減少光源及其他組件占用的體積，制成超薄的燈具。

    （4）電源、電路與燈具的集成

    為LED設(shè)計(jì)燈具，需要注意白熾燈和熒光燈燈具設(shè)計(jì)很少需要關(guān)注的一個(gè)問題，那就是驅(qū)動(dòng)電源。大多數(shù)白熾燈直接由交流電源供電，因此不需要驅(qū)動(dòng)電源。熒光燈使用鎮(zhèn)流器來完成驅(qū)動(dòng)電源的功能。但LED需要專門的驅(qū)動(dòng)電源與其配套，在設(shè)計(jì)燈具的時(shí)候應(yīng)考慮電源與燈具系統(tǒng)集成。

    （5）提高可靠性

     有人稱LED光源為長壽燈，作為固體發(fā)光器件，其理論壽命在100000h以上，其使用壽命比傳統(tǒng)光源要長，因此在一些不易更換維護(hù)的場(chǎng)合使用，其維護(hù)成本可大為降低。但是目前許多實(shí)際應(yīng)用中卻無法看到這項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，反而給使用者看到的是光衰嚴(yán)重且壽命短，根本不到一萬小時(shí)就損壞了，這是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中所使用的LED是電子工業(yè)界最常使用的具有指示功能 的3～5mm的LED，利用簡單的電子電路加大電流來增加其發(fā)光強(qiáng)度，使LED只獲得了短暫的高亮度，卻失去了LED應(yīng)有的壽命。因此在LED照明燈具設(shè)計(jì)上應(yīng)使用大功率LED作為照明設(shè)備的光源。

    （6）提高光通量、降低價(jià)格

    目前單個(gè)1W的白光LED器件，光能量約為45 1m，質(zhì)量好的售價(jià)要超過5美元，差一些的也要3美元。而25 1m的光通量對(duì)于普通照明而言太小了，一只普通的60W白熾燈的光通量大于700 1m，也就是說，要代替?zhèn)鹘y(tǒng)照明需要多個(gè)LED器件，還要加上驅(qū)動(dòng)電路、燈殼、燈頭等，如此高的成本是白光LED的光效為25～45 1m/W，還有待于進(jìn)一步提高。

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