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浅谈LED照明的防眩控光材料

01

照明新的发展方向

创新分两类,需求推动与技术推动。LED作为最新的光源技术将把照明推向何处?

光源是照明的源头。在很长一段时间人类对光源的应用主要体现在自然光上,催生了许多伟大的建筑文化,不展开讨论。就人造光源而言,经历了光火同源,光温同源(黑体),再到光子理论的三大主要阶段。光火同源阶段,照明的主要任务是如何把火烧得更旺,古人通过寻找更易燃烧的松枝代替普通的木材来创新,发现氧化说后,创新多在于把氧气更好地混入可燃物上,伦敦街头的瓦斯灯很好见证了先行者的努力。随着认识进一步发展,光和火分离,耳熟能详的爱迪生,实验耐高温材料来提高光源寿命,是那一代照明人的历史使命。一代理论一代技术一代产品,光子理论背景下,诞生了荧光灯,金卤灯和伟大的LED,为什么说其伟大? 因为这是人类第一次不用高温来间接获取光,第一次实现了从电子到光子无中间态转化。好处显而易见,中间层级的减少意味着高效,今天的LED,160lm/w的效率已然不是什么高科技,就其理论极限355lm/W(外量子效率100%) 而言既方兴未艾又任重道远;绕过了高温这一环节,亦带来了光源寿命的显著提升;荧光灯需要慢慢变到最亮,金卤灯需要启动时间,都源于温升需要时间,而LED毫秒级点亮; 温度的下降,器件的减少,使得LED的体积明显变小。

总结特征如下:1. 高效;2. 长寿;3. 低温;4. 响应快; 5. 小。

高效,长寿将继续发展,但非主战场。因为经济性,光效进一步提升带来的好处有限,寿命结合需求(装修期) 也基本满足,技术突破的难度日益增大。需求的满足伴生需求的升级,越来越多的地方,已经不再单纯强调光效,而对哪里要有光-精准的配光,有什么样的光-显色指数,色温,全色域指数,色容差,光斑形态,光斑过度,主辅光斑,眩光,提出了更高的要求。

响应快,电子器件化的同时照明产品本身通电,布置网格化的特点结合大热的物联网也将推动产品的升级。

结合低温,小。行业作了很多创新,但还不够,LED照明产品的形式和传统时代并无本质区别。其特点使得透镜(传统时代多为反射器)成为主要的配光工具。但灯具体积,形式还没有走出传统灯具的影子。这将是LED照明发展的最主要突破口之一,温度低的特点,使更多的材料得以发挥作为,体积小的特点让灯具形式多样化,使用愈发灵活,但也提出了更高的要求,比如:隐蔽性-见光不见灯;同源多样性-同款多配光。都呼唤产品小型化,模块化,而发光面不是越小越好,因此小型化的进化方向应是扁平化。

追本溯源得出LED发展的四个发展方向: 一、光品质,二、扁平化,三、模块化,四、智能化

02

LED照明面临的挑战

LED光源长寿和高效基本符合要求,但挑战依然存在,系统寿命受到:电源寿命,多器件多焊点的工艺稳定性,温度等等限制。降低眩光,优化光斑,消除色散都会大幅降低光效,从而导致系统效率偏低。体育馆照明等领域,受限于温度管理,系统功率及总光通量还偏低。

光品质方面,挑战更加巨大。

LED体积小对整灯工艺提出了更高的要求。主流的透镜,特别是小光束角,小体积透镜,细微的装配误差可能带来配光的急剧劣化,如图一。

图一

照明产品的主要配光手段从反射器切换到透镜,色散 (折射特有)成为光品质的大拦路虎。目前,消除方案也比较单一。

光源的一致性没有很好解决,色温色容差批次间差异较 大,对于大功率小角度线形灯影响尤为突出。

照明频闪的判断依据亟待标准和统一。

扁平化的道路上,大功率产品比少,且主要是面板灯等大角度配光产品。小角度光学方案缺位。

模块化,多见于路灯隧道灯,其他灯具发展比较缓慢。

智能化,道路漫漫。不谈智能,仅谈简单的调光,室内常用的0-10V调光,切向调光,Dali控制,与室外常用的DMX512控制 ,如何整合为一体也是实际工程项目面临的问题。

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