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LED灯具发展技术趋势浅析

2012-05-08 16:01
冷血の爱
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  LED小巧轻量、驱动电压低、全彩色、寿命长、效率高、耐振动、易于控光等特性,为设计用于不同场所和目的的照明系统提供了优越条件。人们习惯于看日光下的东西,对于通用照明来说,人们需要的主要是接近太阳光品质的光源,所以白光LED是半导体照明科技的重要指标。由于单只LED功率小,光亮度低,不宜单独使用,为此必须将多个LED组装在一起设计成为实用的LED照明系统。但目前白光LED与通用照明的要求还有一定的距离,还存在诸多技术与成本问题急需解决。

  半导体照明灯具系统的主要技术概况

  1)灯具系统的热量管理

  一般常称LED为冷光源,这是因为LED发光原理是电子经过复合直接发出光子,而不需要热的过程。但由于焦耳热的存在,LED在发光的同时也有热量伴随,而且对于大功率和多个LED应用的场合,热量积少成多而不能小觑,LED不同于白炽灯、萤光灯等传统照明光源,过高的温度会缩短,甚至终止其使用寿命。而且LED是温度敏感器件,当温度上升时,其效率急剧下降,所以系统结构设计及散热技术开发也是LED应用需面对的课题。由于强制空气冷却通常在光源中是不可取的,所以随着输入电功率的提高,散热片和其他增强自然对流冷却的方法就在LED灯和光源设计中发挥日益重要的作用。

  2)提高显色性

  目前白光LED普遍使用发蓝光LED叠加由蓝光激发的发黄光的钇铝石榴石(YAG)萤光粉,合成为白光。由于其发光光谱中仅含蓝、黄这两个波谱,所以存在色温偏高、显色指数偏低的问题,不符合普通照明要求。人眼对色差的敏感性大大高于对光强弱的敏感性,对照明而言,光源的显色性往往比发光效率更重要。所以加入适量发红光的萤光粉并能保持较高发光效率是LED白光照明中的一个重要的课题。

  3)灯具系统的二次光学设计

  传统灯具长期以白炽灯、萤光灯光源为参照物来决定灯具的光学和形状的标准,因此LED灯具系统应考虑摒弃传统灯具加上LED发光模组的组装方式,充分考虑其光学特性,为LED光源专门设计不同的灯具。光学系统设计内容主要包括如下几个方面:①根据照明物件、光通量的需求,决定光学系统的形状、LED的数目和功率的大小;②将若干个LED发光管组合设计成点光源、环形光源或面光源的“二次光源”,根据组合成的二次光源,计算照明光学系统;③构成照明光学系统设计的“二次光源”上的每只LED管子配光分布控制十分重要。

  由于LED发出的光束集中,更易于控制,且不需要反射器聚光,有利于减少灯具的深度。例如,利用平面镜光学系统,可以只用1~2个LED就可照亮很大的表面,而灯具深度很薄;而利用光导技术,LED直接装于光导管旁,可大大减少光源及其它组件占用的体积,制成超薄的灯具。
 

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