LED小巧輕量、驅(qū)動電壓低、全彩色、壽命長、效率高、耐振動、易于控光等特性,為設(shè)計用于不同場所和目的的
照明系統(tǒng)提供了優(yōu)越條件。人們習(xí)慣于看日光下的東西,對于通用照明來說,人們需要的主要是接近太陽光質(zhì)量的光源,所以白光LED是
半導(dǎo)體照明科技的重要指標(biāo)。由于單只LED功率小,光亮度低,不宜單獨(dú)使用,為此必須將多個LED組裝在一起設(shè)計成為實用的LED照明系統(tǒng)。但目前白光LED與通用照明的要求還有一定的距離,還存在諸多技術(shù)與成本問題急需解決。
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+{N LziO (1)半導(dǎo)體照明
燈具系統(tǒng)的主要技術(shù)概況
:%Na-j9hV) L,V\g^4$K 1)燈具系統(tǒng)的熱量管理
`|e?91@vEa hu.c&Q> 一般常稱LED為冷光源,這是因為LED發(fā)光原理是電子經(jīng)過復(fù)合直接發(fā)出光子,而不需要熱的過程。但由于焦耳熱的存在,LED在發(fā)光的同時也有熱量伴隨,而且對于大功率和多個LED應(yīng)用的場合,熱量積少成多而不能小覷,LED不同于白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng)照明光源,過高的溫度會縮短,甚至終止其使用壽命。而且LED是溫度敏感器件,當(dāng)溫度上升時,其效率急劇下降,所以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計及散熱技術(shù)開發(fā)也是LED應(yīng)用需面對的課題。由于強(qiáng)制空氣冷卻通常在光源中是不可取的,所以隨著輸入電功率的提高,散熱片和其它增強(qiáng)自然對流冷卻的方法就在 LED 燈和光源設(shè)計中發(fā)揮日益重要的作用。
4ihv|%@ msOk~ZPE6\ 2)提高顯色性
9cud CF 8?!=/Sc 目前白光LED普遍使用發(fā)藍(lán)光LED疊加由藍(lán)光激發(fā)的發(fā)黃光的釔鋁石榴石(YAG)熒光粉,合成為白光。由于其發(fā)光光譜中僅含藍(lán)、黃這兩個波譜,所以存在色溫偏高、顯色指數(shù)偏低的問題,不符合普通照明要求。人眼對色差的敏感性大大高于對光強(qiáng)弱的敏感性,對照明而言,光源的顯色性往往比發(fā)光效率更重要。所以加入適量發(fā)紅光的熒光粉并能保持較高發(fā)光效率是LED白光照明中的一個重要的課題。
_P.+[RS@ o,(MB[|hQ 3)燈具系統(tǒng)的二次
光學(xué)設(shè)計
@SeE,< _svY.ps* 傳統(tǒng)燈具長期以白熾燈、熒光燈光源為參照物來決定燈具的光學(xué)和形狀的標(biāo)準(zhǔn),因此LED燈具系統(tǒng)應(yīng)考慮摒棄傳統(tǒng)燈具加上LED發(fā)光模塊的組裝方式,充分考慮其光學(xué)特性,為LED光源專門設(shè)計不同的燈具。
光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容主要包括如下幾個方面:① 根據(jù)照明對象、光通量的需求,決定光學(xué)系統(tǒng)的形狀、LED的數(shù)目和功率的大小;② 將若干個LED發(fā)光管組合設(shè)計成點光源、環(huán)形光源或面光源的“二次光源”,根據(jù)組合成的二次光源,計算照明光學(xué)系統(tǒng);③ 構(gòu)成照明
光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的“二次光源”上的每只LED管子配光分布控制十分重要。
k/hE68<6i K*jV=lG 由于LED發(fā)出的光束集中,更易于控制,且不需要反射器聚光,有利于減少燈具的深度。例如,利用平面鏡光學(xué)系統(tǒng),可以只用1~2個LED就可照亮很大的表面,而燈具深度很。欢霉鈱(dǎo)技術(shù),LED直接裝于光導(dǎo)管旁,可大大減少光源及其它組件占用的體積,制成超薄的燈具。
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