淺析LED燈具向室內(nèi)照明發(fā)展的技術(shù)要求

LED照明市場商機(jī)巨大，發(fā)展空間廣闊。LED照明燈具應(yīng)用已經(jīng)從過去室外景觀照明LED發(fā)展向室內(nèi)照明應(yīng)用。據(jù)分析未來五年內(nèi)LED室內(nèi)照明的發(fā)展將有指數(shù)型增長趨勢。2011年其產(chǎn)值將高達(dá)數(shù)百億美元。尤其是2009年歐盟率先實(shí)施禁用白熾燈計(jì)劃，以及節(jié)能議題備受關(guān)注，造就了LED室內(nèi)照明巨大的市場機(jī)遇和樂觀的前景。 　　高功率LED照明燈具的發(fā)展取決于兩大元素：一是芯片本身;二是燈具技術(shù)，包含散熱、光學(xué)、驅(qū)動(dòng)。首先是芯片，目前，LED芯片技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵在于基底材料和外延生長技術(shù)?；撞牧嫌蓚鹘y(tǒng)的藍(lán)寶石材料、硅和碳化硅，發(fā)展到氧化鋅、氮化鎵等新材料。無論是面向重點(diǎn)照明和整體照明的高功率芯片，還是用于裝飾照明和一些簡單的輔助照明的低功率芯片，技術(shù)升級(jí)的關(guān)鍵都關(guān)乎如何開發(fā)出更高效、更穩(wěn)定的芯片。 　　在短短數(shù)年內(nèi)，借助于包括芯片結(jié)構(gòu)、表面粗化處理和多量子阱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在內(nèi)的一系列技術(shù)改進(jìn)，LED在光效方面實(shí)現(xiàn)了巨大突破。薄膜芯片技術(shù)是超亮LED芯片生產(chǎn)中的核心技術(shù)，能夠減少各側(cè)面的光輸出損耗，并能借助底部的反射面使97%以上的光線從正面輸出。這不僅顯著提高LED的光效，還為透鏡設(shè)計(jì)創(chuàng)造了優(yōu)越的便利條件。 　　其實(shí)從LED照明燈具的發(fā)展以來人們一直關(guān)注它的使用壽命，若僅僅依靠使用低熱阻的LED元件是未能為燈具裝置構(gòu)建良好的散熱系統(tǒng)，而必須有效地減小從PN節(jié)點(diǎn)到周圍環(huán)境的熱阻，才能大大降低LED的PN節(jié)點(diǎn)溫度，而成功實(shí)踐延長LED燈具的使用壽命并提高實(shí)際光通量的目標(biāo)。別于一般傳統(tǒng)燈具，印刷電路板既是LED的供電載體，也是LED的散熱載體，所以散熱片和印刷電路板的散熱設(shè)計(jì)十分重要。除此之外，燈具制造商還須考慮散熱材料的質(zhì)量、厚度和尺寸以及散熱界面的處理和連接等因素。 　　LED照明燈具的光學(xué)設(shè)計(jì)方面，與傳統(tǒng)燈具比較，定向性和點(diǎn)光源是LED最典型的特點(diǎn)也是燈具光學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之處。通過LED的二元光學(xué)設(shè)計(jì)，LED燈具能達(dá)到更好的配光曲線。 　　正如目前LED照明燈具發(fā)展應(yīng)用市場最大的室內(nèi)照明的光線需要十分的明亮，則可使用高透光率燈罩提高光提取效率?；蚴菍?dǎo)光板技術(shù)應(yīng)用到燈具中，從而將LED點(diǎn)光源更改為面光源，不但能提高燈具的配光均勻度，還可以防止眩光。也可以配合一些聚光透鏡或反射器使用來突出照亮的物體的聚光效果實(shí)現(xiàn)實(shí)理想的光學(xué)效果。 　　高功率LED照明的技術(shù)挑戰(zhàn)，即使LED在室內(nèi)重點(diǎn)照明和裝飾照明應(yīng)用中已有令人滿意的表現(xiàn)，但是在普通照明和氛圍照明應(yīng)用中仍然面臨許多挑戰(zhàn)，包括初置成本、色溫較低時(shí)的光效、顯色指數(shù)和系統(tǒng)可靠性等。成本是室內(nèi)照明中相對比較敏感的因素，特別是在家居照明應(yīng)用中。盡管LED燈型號(hào)越來越多，光效也在不斷提高，但是價(jià)格高這個(gè)問題仍然存在。但是當(dāng)LED光源價(jià)格降低，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體優(yōu)化，總成本就必然下降。 　　LED燈具提高低色溫時(shí)的光效4000K以下的低色溫通常是室內(nèi)家居照明的首選。暖白光令整個(gè)環(huán)境更加溫暖和放松;而冷白光則給人潔凈、高效、明亮的感覺，較適用于辦公室和室外照明。LED燈具的延長使用壽命、提高系統(tǒng)可靠性。 　　在一般照明應(yīng)用中，LED的整體效率、使用壽命和可靠性必須通過系統(tǒng)優(yōu)化才能得以提升。LED光源：緊湊、高效，有多種顏色和輸出功率可供選擇。電源轉(zhuǎn)換：將交流電、電池和其他電源高效轉(zhuǎn)換為安全的低電壓、恒流電源?？刂坪万?qū)動(dòng)：使用電子電路實(shí)現(xiàn)LED的恒流驅(qū)動(dòng)和控制。熱管理：若要達(dá)到更長的使用壽命，控制LED節(jié)點(diǎn)溫度顯得十分重要，散熱分析也不可或缺。光學(xué)元件：透鏡、反射器或?qū)Ч獍宀牧鲜菍⒐饩€聚焦在目標(biāo)區(qū)域必需的光學(xué)元件。 　　隨著LED技術(shù)的快速發(fā)展以及LED光效的逐步提高，LED的應(yīng)用將越來越廣泛。特別是隨著全球性能源短缺問題的日益嚴(yán)重，人們越來越關(guān)注LED在照明市場的發(fā)展前景，LED將是取代白熾燈、鎢絲燈和熒光燈的潛力光源。此外，在室內(nèi)燈具設(shè)計(jì)方面，LED將趨向節(jié)能化、人性化和藝術(shù)化。