基本介紹
- 中文名：led照明燈具
- 外文名：LED lighting lamp
- led照明燈具：led吸頂燈、led照射燈等
特點,節能化,健康化,藝術化,人性化,發光原理,用途,主要類型,設計方案,常見問題,前景,產業現狀,專業名詞,
特點
節能化
研究資料表明，由於LED是冷光源，半導體照明自身對環境沒有任何污染，與白熾燈、螢光燈相比，節電效率可以達到90%以上。在同樣亮度下，耗電量僅為普通白熾燈的1/10，螢光燈管的1/2。如果用LED取代我們傳統照明的50%，每年我國節省的電量就相當於一個三峽電站發電量的總和，其節能效益十分可觀。
健康化
LED是一種綠色光源。LED燈直流驅動，沒有頻閃；沒有紅外和紫外的成分，沒有輻射污染，顯色性高並且具有很強的發光方向性；調光性能好，色溫變化時不會產生視覺誤差；冷光源發熱量低，可以安全觸摸；這些都是白熾燈和日光燈達不到的。它既能提供令人舒適的光照空間，又能很好地滿足人的生理健康需求，是保護視力並且環保的健康光源。
由於單只LED功率較小，光亮度較低，不宜單獨使用，而將多個LED組裝在一起設計成為實用的LED照明燈具則具有廣闊的套用前景。燈具設計師可根據照明對象和光通量的需求，決定燈具光學系統的形狀、LED的數目和功率的大小；也可以將若干個LED發光管組合設計成點光源、環形光源或面光源的"二次光源"，根據組合成的"二次光源"來設計燈具。
藝術化
光色是構成視覺美學的基本要素，是美化居室的重要手段。光源的選用直接影響燈光的藝術效果，LED在光色展示燈具藝術化上顯示了無與倫比的優勢；彩色LED產品已覆蓋了整個可見光譜範圍，且單色性好，色彩純度高，紅、綠、黃LED的組合使色彩及灰度(1670萬色)的選擇具有較大的靈活性。燈具是發光的雕塑，由材料、結構、形態和肌理構造的燈具物質形式也是展示藝術的重要手段。LED技術使居室燈具將科學性和藝術性更好地有機結合，打破了傳統燈具的邊框線框，超越了固有的所謂燈具形態的觀念，燈具設計在視知覺與形態的藝術創意表現上，以一個全新的角度去認識、理解和表達光的主題。我們可以更靈活地利用光學技術中明與暗的搭配、光與色的結合，材質、結構設計的優勢，提高設計自由度來弱化燈具的照明功能，讓燈具成為一種視覺藝術，創造舒適優美的燈光藝術效果。例如半透明合成材料和鋁製成的類似於蠟燭的LED燈，可隨意擱置在地上、牆角或桌上，構思簡約而輕鬆，形態傳達的視覺感受和光的體驗，讓燈具變成充滿情趣與生機的生命體。
工程套用
工程套用人性化
毋庸置疑，光和人的關係是一個永恆的話題，“人們看到了燈，我看見了光”，正是這句經典的話語改變了無數設計師對燈的認識。燈具的最高境界是“無影燈”也是人性化照明的最高體現，房間裡沒有任何常見燈具的蹤跡，讓人們可以感受到光亮卻找不到光源，體現了把光和人類生活完美結合的人性化設計。
發光原理
LED（Light Emitting Diode），發光二極體，是一種固態的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片固定在一個支架上，一端是負極，另一端連線電源的正極，使整個晶片被環氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它裡面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連線起來的時候，它們之間就形成一個P-N結。當電流通過導線作用於這個晶片的時候，電子就會被推向P區，在P區里電子跟空穴複合，然後就會以光子的形式發出能量，這就是LED發光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結的材料決定的。
最初LED用作儀器儀表的指示光源，後來各種光色的LED在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛套用，產生了很好的經濟效益和社會效益。以12英寸的紅色交通信號燈為例，在美國本來是採用長壽命，低光效的140瓦白熾燈作為光源，它產生2000流明的白光。經紅色濾光片後，光損失90%，只剩下200流明的紅光。而在新設計的燈中，Lumileds公司採用了18個紅色LED光源，包括電路損失在內，共耗電14瓦，即可產生同樣的光效。 汽車信號燈也是LED光源套用的重要領域。
對於一般照明而言，人們更需要白色的光源。1998年發白光的LED開發成功。這種LED是將GaN晶片和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起做成。GaN晶片發藍光（λp=465nm，Wd=30nm），高溫燒結製成的含Ce3+的YAG螢光粉受此藍光激發後發出黃色光射，峰值550nm。藍光LED基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有YAG的樹脂薄層，約200-500nm。 LED基片發出的藍光部分被螢光粉吸收，另一部分藍光與螢光粉發出的黃光混合，可以得到得白光。對於InGaN/YAG白色LED，通過改變YAG螢光粉的化學組成和調節螢光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000K的各色白光。這種通過藍光LED激發螢光粉得到白光的方法，構造簡單、成本低廉、技術成熟度高，因此運用最多。
用途
一、LED體積小
LED基本上是一塊很小的晶片被封裝在環氧樹脂裡面，所以它非常的小，非常的輕。
二、LED耗電量低
LED照明燈具耗電相當低，一般來說LED的工作電壓是2-3.6V。工作電流是0.02-0.03A。這就是說：它消耗的電能不超過0.1W。
三、LED使用壽命長
在恰當的電流和電壓下，LED的使用壽命可達10萬小時。
四、高亮度、低熱量
LED發光二極體廠家，LED使用冷發光技術，發熱量比普通照明燈具低很多。
五、環保
LED是由無毒的材料作成，不像螢光燈含水銀會造成污染，同時LED也可以回收再利用。
六、堅固耐用
LED照明燈具是被完全的封裝在環氧樹脂裡面，它比燈泡和螢光燈管都堅固。燈體內也沒有鬆動的部分，這些特點使得LED照明燈具可以說是不易損壞的。
高節能：節能能源無污染即為環保。直流驅動，超低功耗(單管0.03-0.06瓦)電光功率轉換接近100%，相同照明效果比傳統光源節能80%以上。
壽命長：LED光源有人稱它為長壽燈，意為永不熄滅的燈。固體冷光源，環氧樹脂封裝，燈體內也沒有鬆動的部分，不存在燈絲髮光易燒、熱沉積、光衰等缺點，使用壽命可達6萬到10萬小時，比傳統光源壽命長10倍以上。
多變幻：LED光源可利用紅、綠、藍三基色原理，在計算機技術控制下使三種顏色具有256級灰度並任意混合，即可產生256×256×256=16777216種顏色，形成不同光色的組合變化多端，實現豐富多彩的動態變化效果及各種圖像。
利環保：環保效益更佳，光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射，眩光小，而且廢棄物可回收，沒有污染不含汞元素，冷光源，可以安全觸摸，屬於典型的綠色照明光源。
高新尖：與傳統光源單調的發光效果相比，LED光源是低壓微電子產品，成功融合了計算機技術、網路通信技術、圖像處理技術、嵌入式控制技術等，所以亦是數字信息化產品，是半導體光電器件“高新尖”技術，具有線上編程，無限升級，靈活多變的特點。
隨著大規模積體電路和計算機技術的不斷進步，LED顯示屏正在迅速崛起作為新一代顯示媒體，LED照明燈具逐漸擴展到通用照明領域，已成為現代城市一道靚麗的風景線。
主要類型
1.居家照明燈具的配置及要求：
①客廳：
②餐廳：
LED餐吊燈LED、照畫燈、LED吧檯燈
③臥室：
④書房：
⑤兒童房：
LED臥房燈、LED吊線燈、LED壁燈、LED檯燈、LED護眼檯燈、LED小夜燈
⑥衛生間：
⑦廚房：LED廚房吸頂燈、LED廚櫃燈
陽台：LED吸頂燈
2.商場LED照明和酒店LED照明：
3，娛樂場所、辦公照明
設計方案
LED晶片技術發展的關鍵在於基底材料和外延生長技術。基底材料由傳統的藍寶石材料、矽和碳化矽，發展到氧化鋅、氮化鎵等新材料。在短短數年內，藉助於包括晶片結構、表面粗化處理和多量子阱結構設計在內的一系列技術改進，LED在光效方面實現了巨大突破。
工程套用
工程套用降低LED燈的成本
LED晶片占據LED燈成本的主要部分，因而降低LED的成本的主要途徑就是降低LED晶片的成本。
矽基底成本很低，技術在不斷進步中，但發光效率還不滿意，如果保持這種發展速度，一旦達到較高水準，則矽基底成為最主要的技術方案成為必然的選擇，企業也將獲得巨大的經濟回報。
提高LED燈的顯色性
提高LED燈系統可靠性
LED的整體效率、使用壽命和可靠性必須通過系統最佳化才能得以提升。
光源：緊湊、高效，選擇合適的顏色和輸出功率。
控制和驅動：使用電子電路實現LED的恆流驅動和控制。
熱管理：若要達到更長的使用壽命必須控制LED節點溫度，散熱模型計算與新材料新工藝的運用是LED燈技術熱點。
光學元件：透鏡、反射器或導光板材料是將光線聚焦在目標區域或分散在四周，這要根據設計需求而定。
提高LED燈電源的效率
不管是做限流型恆流控制的電源，還是運放控制的恆流電源，都要解決供電問題。即開關電源晶片工作的時候是需要一個相對穩定的直流電壓為其晶片供電的，晶片的工作電流從一個MA到幾個MA不等。象FSD200，NCP1012，和HV9910，此種晶片是高壓自饋電的，用起來是方便，但高壓饋電，造成IC熱量的上升，因為IC要承受約300V的直流電，只要稍有一點電流，就算一個MA，也有零點三瓦的損壞耗了。一般LED電源不過十瓦左右，損失零點幾瓦一下就可以將電源的效率拉下幾個點。典型的象QX9910。用電阻下拉取電，這樣，損耗就在電阻上，大約也得損失它零點幾瓦吧。
還有就是磁耦合，就是用變壓器，在主功率線圈上加一個繞組，就象反激電源的輔助繞組一樣，這樣可以避免損掉這零點幾瓦的功率。這也是為什麼不隔離電源還要用變壓器的原因之一，就是為了避免損失那零點幾瓦的功率，將效率提幾個點。
隨著地球溫室氣體排放問題日益嚴重，逼近地球自我調節的臨界點，各國紛紛出台相關政策，包括中國在內的世界各國政府必需刻不容緩的執行節能減排(二氧化碳)，LED燈是最節能的綠色環保電光源，自然成為照明節能減排的主要選項，隨著LED燈成本與價格的逐漸降低，其普及的速度也在加快，在2020年以前，LED燈的市場占有率將超過50%。
常見問題
散熱
目前LED照明燈具的最大技術難題之一就是散熱問題，散熱不暢導致LED驅動電源、電解電容器都成了LED照明燈具進一步發展的短板，LED光源早衰的緣由。
只有儘快導出熱量才能有效降低LED燈具內的腔體溫度，才能保護電源不在持久的高溫環境下工作，才能避免LED光源因長期高溫工作而發生早衰。
正因為LED光源自身沒有紅外線、紫外線，因此LED光源自身沒有輻射散熱功能，LED照明燈具的散熱途徑只能通過與LED燈珠板密切組合的散熱器來導出熱量。
前景
LED燈具，可選用不同光色的LED組合成照度柔和的各種模組，任意安裝在居室中，居室照明燈具的光源可能來源於地面、牆面、窗台、家具、飾物等。因此，未來居室照明將不再局限於單個燈具，而將由單個燈具照明轉化為無照明器具感的整體照明效果的無影燈。不同的光色和亮度對人的生理和心理能產生不同的影響，人們在很多情況下並不需要很亮的白光，可能黃光或其它顏色的光更適合生理和心理的需要。三基色LED可以實現亮度、灰度、顏色的連續變換和選擇，使得照明從普遍意義上的白光擴展為多種顏色的光。
led照明燈具
led照明燈具產業現狀
當前全球能源短缺的憂慮再度升高的背景下，節約能源是我們未來面臨的重要的問題，在照明領域，LED發光產品的套用正吸引著世人的目光，LED作為一種新型的綠色光源產品，必然是未來發展的趨勢，二十一世紀將進入以LED為代表的新型照明光源時代。
中國LED產業起步於20世紀70年代。經過30多年的發展，中國LED產業已初步形成了包括LED外延片的生產、LED晶片的製備、LED晶片的封裝以及LED產品套用在內的較為完整的產業鏈。在“國家半導體照明工程”的推動下，形成了上海、大連、南昌、廈門、深圳、揚州和石家莊七個國家半導體照明工程產業化基地。長三角、珠三角、閩三角以及北方地區則成為中國LED產業發展的聚集地，就現在而言大部分產品經過江蘇常州轉銷全國各地。
中國半導體照明產業發展向好，外延晶片企業的發展尤其迅速、封裝企業規模繼續保持較快增長、照明套用取得較大進展。2007年中國LED套用產品產值已超過300億元，已成為LED全彩顯示屏、太陽能LED、景觀照明等套用產品世界最大的生產和出口國，新興的半導體照明產業正在形成。國內在照明領域已經形成一定特色，其中戶外照明發展最快，已有上百家LED路燈企業並建設了幾十條示範道路，但國內在大尺寸LCD背光和汽車前照燈方面仍顯落後。
LED照明燈具套用
LED照明燈具套用2008年北京奧運會對LED照明的集中展示讓人們對LED有了全新的認識，有力推動了中國半導體照明產業的發展。當前中國半導體產業產業大而不強，核心競爭力仍有待於進一步提升。對國內企業而言，壯大規模、提高產品質量與技術水平是首要任務，提高未來取得大廠專利授權時的要價能力，或逐步通過研發突破核心專利。
專業名詞
節能燈：energy saving lamp /compact fluorescent lamp (CFL)
電路圖：circuit diagram
保險絲：fuse
電子整流器：electronic ballase
三基色：tri-phospor
鹵粉：halogen powder
混合粉：mixed powder
燈頭：base / cape
塑件：plastic parts/housing
功率：wattage /power
電壓：volatage/operating volatage
光通量：luminous flux
光效：luminous effeciency
壽命：life time /everlasting
彩盒：giftbox
外包裝：outer packing
內包裝：inner packing
頻率：frequency
閃頻：flicker
功率因素：power factor
色溫：color temperature
顯色指數：color rendering index
鎳：nickel
螺旋：spiral
二極體：diode
電容：electronic capacitor
