LED照明灯具

百科名片

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LED照明灯具

led照明灯具是led灯具的统称,随着LED技术的进一步成熟,LED将会在居室照明灯具设计开发领域取得更多更好的发展。21世纪的居室灯具设计将会是以 LED灯具设计为主流,同时充分体现节能化、健康化、艺术化和人性化的照明发展趋势,成为居室灯光文化的主导。在新的世纪里,LED照明灯具必将会照亮每 个人的居室,改变每个人的生活,成为灯具开发设计的一次伟大变革。

LED照明灯具特点

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LED(2张)

节能化

研究资料表明,由于LED是冷光源,半导体照明自身对环境没有任何污染,与白炽灯、荧光灯相比,节电效率可以达到90%以上。在同样亮度下,耗电量仅为普通白炽灯的1/10,荧光灯管的1/2。如果用LED取代我们传统照明的50%,每年我国节省的电量就相当于一个三峡电站发电量的总和,其节能效益十分可观。
健康化
LED是一种绿色光源。LED灯直流驱动,没有频闪;没有红外和紫外的成分,没有辐射污染,显色性高并且具有很强的发光方向性;调光性能好,色温变化时不会产生视觉误差;冷光源发热量低,可以安全触摸;这些都是白炽灯和日光灯达不到的。它既能提供令人舒适的光照空间,又能很好地满足人的生理健康需求,是保护视力并且环保的健康光源。
由于单只LED功率较小,光亮度较低,不宜单独使用,而将多个LED组装在一起设计成为实用的LED照明灯具则具有广阔的应用前景。灯具设计师可根据照明对象和光通量的需求,决定灯具光学系统的形状、LED的数目和功率的大小;也可以将若干个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”来设计灯具。
艺术化
光色是构成视觉美学的基本要素,是美化居室的重要手段。光源的选用直接影响灯光的艺术效果,LED在光色展示灯具艺 术化上显示了无与伦比的优势;彩色LED产品已覆盖了整个可见光谱范围,且单色性好,色彩纯度高,红、绿、黄LED的组合使色彩及灰度(1670万色)的 选择具有较大的灵活性。灯具是发光的雕塑,由材料、结构、形态和肌理构造的灯具物质形式也是展示艺术的重要手段。LED技术使居室灯具将科学性和艺术性更 好地有机结合,打破了传统灯具的边边框框,超越了固有的所谓灯具形态的观念,灯具设计在视知觉与形态的艺术创意表现上,以一个全新的角度去认识、理解和表 达光的主题。我们可以更灵活地利用光学技术中明与暗的搭配、光与色的结合,材质、结构设计的优势,提高设计自由度来弱化灯具的照明功能,让灯具成为一种视 觉艺术,创造舒适优美的灯光艺术效果。例如半透明合成材料和铝制成的类似于蜡烛的LED灯,可随意搁置在地上、墙角或桌上,构思简约而轻松,形态传达的视 觉感受和光的体验,让灯具变成充满情趣与生机的生命体。
人性化
毋庸置疑,光和人的关系是一个永恒的话题,“人们看到了灯,我看见了光”,正是这句经典的话语改变了无数设计师对灯 的认识。灯具的最高境界是“无影灯”也是人性化照明的最高体现,房间里没有任何常见灯具的踪迹,让人们可以感受到光亮却找不到光源,体现了把光和人类生活 完美结合的人性化设计。

发光原理

LED(Light Emitting Diode),发光二极管,是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。

LED 的心脏是一个半导体的晶片,晶片固定在一个支架上,一端是负极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成,一部分是 P型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体,在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导 线作用于这个晶片的时候,电子就会被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜 色,是由形成P-N结的材料决定的。

最初LED用作仪器仪表的指示光源,后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用,产生了很好 的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例,在美国本来是采用长寿命,低光效的140瓦白炽灯作为光源,它产生2000流明的白光。经红色滤 光片后,光损失90%,只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中,Lumileds公司采用了18个红色LED光源,包括电路损失在内,共耗电14瓦, 即可产生同样的光效。 汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。
对于一般照明而言,人们更需要白色的光源。1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴 石(YAG)封装在一起做成。GaN芯片发蓝光(λp=465nm,Wd=30nm),高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光 射,峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中,覆盖以混有YAG的树脂薄层,约200-500nm。 LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收,另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合,可以得到得白光。对于InGaN/YAG白色LED,通过改变YAG荧光粉 的化学组成和调节荧光粉层的厚度,可以获得色温3500-10000K的各色白光。这种通过蓝光LED激发荧光粉得到白光的方法,构造简单、成本低廉、技 术成熟度高,因此运用最多。[1]

设计理念

LED照明灯具的设计理念有两种:一种是2008年飞利浦公司提出以环境需求来设计灯具, 叫情景照明。另一种是2009年凯西欧公司以人的需求来设计灯具,叫情调照明。

设计方案

LED芯片技术发展的关键在于基底材料和外延生长技术。基底材料由传统的蓝宝石材料、矽和碳化矽,发展到氧化锌、氮化镓等新材料。在短短数年内,借助于包括芯片结构、表面粗化处理和多量子阱结构设计在内的一系列技术改进,LED在光效方面实现了巨大突破。[2]
降低LED灯的成本
LED芯片占据LED灯成本的主要部分,因而降低LED的成本的主要途径就是降低LED芯片的成本。
矽基底成本很低,技术在不断进步中,但发光效率还不满意,如果保持这种发展速度,一旦达到较高水准,则矽基底成为最主要的技术方案成为必然的选择,企业也将获得巨大的经济回报。
提高LED灯的显色性
在高亮度白光LED中,一小部分蓝光发生斯托克斯位移后具有更长的波长。这是好事情,因为这使得LED灯厂商可以使 用许多不同颜色的萤光粉层,从而扩展发射光谱,有效地提高LED的显色指数(CRI)。采用萤光粉的白光LED获得的高CRI是有代价的,因为斯托克斯位 移会造成白光LED的效率低于单色LED的效率。不过对于大多数照明应用而言,宁愿选用高CRI而效率略低的LED灯。
提高LED灯系统可靠性
LED的整体效率、使用寿命和可靠性必须通过系统优化才能得以提升。
光源:紧凑、高效,选择合适的颜色和输出功率。
控制和驱动:使用电子电路实现LED的恒流驱动和控制。
热管理:若要达到更长的使用寿命必须控制LED节点温度,散热模型计算与新材料新工艺的运用是LED灯技术热点。
光学元件:透镜、反射器或导光板材料是将光线聚焦在目标区域或分散在四周,这要根据设计需求而定。
提高LED灯电源的效率
不管是做限流型恒流控制的电源,还是运放控制的恒流电源,都要解决供电问题。即开关电源芯片工作的时候是需要一个相 对稳定的直流电压为其芯片供电的,芯片的工作电流从一个MA到几个MA不等。象FSD200,NCP1012,和HV9910,此种芯片是高压自馈电的, 用起来是方便,但高压馈电,造成IC热量的上升,因为IC要承受约300V的直流电,只要稍有一点电流,就算一个MA,也有零点三瓦的损坏耗了。一般 LED电源不过十瓦左右,损失零点几瓦一下就可以将电源的效率拉下几个点。典型的象QX9910。用电阻下拉取电,这样,损耗就在电阻上,大约也得损失它 零点几瓦吧。
还有就是磁耦合,就是用变压器,在主功率线圈上加一个绕组,就象反激电源的辅助绕组一样,这样可以避免损掉这零点几瓦的功率。这也是为什么不隔离电源还要用变压器的原因之一,就是为了避免损失那零点几瓦的功率,将效率提几个点。
随着地球温室气体排放问题日益严重,逼近地球自我调节的临界点,各国纷纷出台相关政策,包括中国在内的世界各国政府 必需刻不容缓的执行节能减排(二氧化碳),LED灯是最节能的绿色环保电光源,自然成为照明节能减排的主要选项,随着LED灯成本与价格的逐渐降低,其普 及的速度也在加快,在2020年以前,LED灯的市场占有率将超过50%。

前景

LED灯具,可选用不同光色的LED组合成照度柔和的各种模块,任意安装在

led照明灯具  led照明灯具

居 室中,居室照明灯具的光源可能来源于地面、墙面、窗台、家具、饰物等。因此,未来居室照明将不再局限于单个灯具,而将由单个灯具照明转化为无照明器具感的 整体照明效果的无影灯。不同的光色和亮度对人的生理和心理能产生不同的影响,人们在很多情况下并不需要很亮的白光,可能黄光或其它颜色的光更适合生理和心理的需要。三基色LED可以实现亮度、灰度、颜色的连续变换和选择,使得照明从普遍意义上的白光扩展为多种颜色的光。

市场

因 此,人们可以根据整体照明需要(如颜色、温度、亮度和方向等)来设定照明效果,实现人性化的智能控制,营造不同的室内照明效果。即使居室中只有LED发光 天花板和发光墙面,人们也可以根据各自要求、场景情况,以及对环境和生活的不同理解,在不同的空间和时间选择并控制光的亮度、灰度、颜色的变化,模拟出各 种光环境来引导、改善情绪,体现更人性化的照明环境。
市场投资的切入点
国内最热的是LED路灯,在科技部十城万盏的推动下,以惊人的热情在推进,很多人都扎进这个市场,看起来是最先起来的照明领域。2011年全国有21个试点城市,预计100万盏,科技部2012年计划批复50个城市,预计200万盏,这就是中国特色!也算是创造中国速度!
不过整体产品成熟度令人担忧;也可能是照明领域最先被做烂的一个市场,有重蹈LED护栏灯初期之嫌,泡沫是否已经比较严重?虽然很繁荣、很热闹,可以预见的是经过政府拿钱,最终经过2-3年会培养出来一批不错的LED光电科技的公司,这也许是政府最终的目的所在。
市场投资
灯杯是LED照明最先开始的一个领域之一,一直以来主要是产品方案不够成熟,所以很难大规模应用。从以前的压铸,改为铝挤型材;但是真正能解决散热和电源的产品还没看到,也就是,至今没有一个可以商品化应用的产品方案。
虽然LED本身成本已大幅下降,但市场一直是没有大的起色。2012年也有看到国外一些报道东芝有推出一些可以很好解决灯杯散热和电源的产品,如果真是这样的话,我觉得灯杯的市场应该是会紧随T8-led其后,很快起来。也是LED最先有希望做大一个领域之一。
国外来看,最先推广的领域也是在2,3两项,反而LED路灯这块连洋人都很谨慎。所以偶认为做盲目LED路灯的老板很可能会成为“革命先驱”,而其他两个市场反而会培养很多行业的“领军”力量。

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T8-LED的商业化推广即将开始
LED类似T8管应用,从市场产品方案来看,已有接近商品化产品推出,偶认为是最先可成熟推广的一个市场。可做停车场,商场,广告背光等市场;而且以产品成本和售价已基本接近商业应用临近点。
好的产品,无论在光学,散热,和电源处理上都有比较成熟的方案。产品也最接近商品化。当然,市场还存在大量的低质量产品。这是最大的挑战。随着美国能源之星和欧盟相关标准的出台,相信以上问题会有很大的改观,也就是说,T8-LED的商业化推广也就会开始。从沃尔玛已在全球开始同T8-LED在替换传统荧光灯管就可以看出这个细分领域的希望已为期不远。

产业现状

当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下,节约能源是我们未来面临的重要的问题,在照明领域,LED发光产品的应用正吸引着世人的目光,LED作为一种新型的绿色光源产品,必然是未来发展的趋势,二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。
中国LED产业起步于20世纪70年代。经过30多年的发展,中国LED产业已初步形成了包括LED外延片的生产、LED芯片的制备、LED芯片的封装以及LED产品应用在内的较为完整的产业链。在“国家半导体照明工程”的推动下,形成了上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州和石家庄七个国家半导体照明工程产业化基地。长三角、珠三角、闽三角以及北方地区则成为中国LED产业发展的聚集地。
中国半导体照明产业发展向好,外延芯片企业的发展尤其迅速、封装企业规模继续保持较快增长、照明应用取得较大进展。2007年中国LED应用产品产值已超过300亿元,已成为LED全彩显示屏、太阳能LED、景观照明等应用产品世界最大的生产和出口国,新兴的半导体照明产业正在形成。国内在照明领域已经形成一定特色,其中户外照明发展最快,已有上百家LED路灯企业并建设了几十条示范道路,但国内在大尺寸LCD背光和汽车前照灯方面仍显落后。
2008年北京奥运会对LED照明的集中展示让人们对LED有了全新的认识,有力推动了中国半导体照明产业的发展。当前中国半导体产业产业大而不强,核心竞争力仍有待于进一步提升。对国内企业而言,壮大规模、提高产品质量与技术水平是首要任务,提高未来取得大厂专利授权时的要价能力,或逐步通过研发突破核心专利。

英语词汇

节能灯:energy saving lamp /compact fluorescent lamp (CFL)
电路图:circuit diagram
保险丝:fuse
电子整流器:electronic ballase
三基色:tri-phospor
卤粉:halogen powder
混合粉:mixed powder
灯头:base / cape
塑件:plastic parts/housing
功率:wattage /power
电压:volatage/operating volatage
光通量:luminous flux
光效:luminous effeciency
寿命:life time /everlasting
彩盒;giftbox
外包装:outer packing
内包装:inner packing
频率;frequency
闪频:flicker
功率因素:power factor
色温:color temperature
显色指数:color rendering index
镍:nickel
螺旋:spiral
二极管:diode
电容:electronic capacitor

主要类型

1.居家照明灯具的配置及要求:
①客厅:
主灯、LED筒灯、 LED天花射灯、LED照画灯、LED壁灯、LED落地灯、LED台灯、LED轮廓灯 LED室内照明灯具图片②餐厅:
LED餐吊灯LED、照画灯、LED吧台灯
③卧室:
LED卧房灯、LED壁灯、LED镜前灯、LED床头柜台灯、LED小夜灯
④书房:
LED吊灯、LED吸顶灯、LED工作台灯
⑤儿童房:
LED卧房灯、LED吊线灯、LED壁灯、LED台灯、LED护眼台灯、LED小夜灯
⑥卫生间:
LED防水壁灯、LED防水顶灯、LED镜前灯、LED小夜灯
⑦厨房:LED厨房吸顶灯、LED厨柜灯
阳台:LED吸顶灯
2.商场LED照明和酒店LED照明:
LED筒灯、LED射灯LED调光灯 LED地灯 LED日光灯 LED吸顶灯、LED吊灯 LED床头灯、LED落地灯、 LED台灯、LED壁灯、LED夜间灯
3,娱乐场所、办公照明
LED射灯、LED灯杯、LED天花灯、LED筒灯、LED日光灯、LED吸顶灯、LED壁灯