LED照饰

　　原理及特点

白光LED的原理，对于普通照明而言，人们需要的主要是白色的光源。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光，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。现在，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。

　　 寿命长原因

白炽灯的发光机理是电能将发光钨丝进行加热而发光的，经过相当长时间的加热，钨丝就会老化甚至烧断，至此，白炽灯泡的寿命也就此告终了，而发光二极管的发光机理是由二极管特殊的组成结构决定的，二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成，当在电极上加上正向偏压之后，使电子和空穴分别注入P区和N区，当非平衡少数载流子和多数载流子复合时，就会以辐射光子的形式将多余的能量为光能。其发光过程包括三个部分:正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。由此可见二极管主要是靠载流子的不断移动而发光的，不存在老化和烧断的现象，其特殊的发光机理决定了它的发光寿命长达5-10万个小时。

　　 优势

　　半导体发光二极管(LED)作为第三代半导体照明光源。这种产品具有很多梦幻般优点:(1)光效率高:光谱几乎全部集中于可见光频率，效率可以达到80%-90%。而光效差不多的白炽灯可见光效率仅为10%-20%。(2)光线质量高:由于光谱中没有紫外线和红外线，故没有热量，没有辐射，属于典型的绿色照明光源。(3)能耗小:单体功率一般在0.05-1w，通过集群方式可以量体裁衣地满足不同的需要，浪费很少。以其作为光源，在同样亮度下耗电量仅为普通白炽灯的1/8-10。(4)寿命长:光通量衰减到70%的标准寿命是10万小时。一个半导体灯正常情况下可以使用50年，即使长命百岁的人，一生最多也就用2只灯。(5)可靠耐用:没有钨丝、玻壳等容易损坏的部件，非正常报废率很小，费用极为低廉。(6)应用灵活:体积小，可以平面封装，易开发成轻薄短小的产品，做成点、线、面各种形式的具体应用产品。(7)安全:单位工作电压大致在1.5-5v之间，工作电流在20-70mA之间。(8)绿色环保:废弃物可回收，没有污染，不像荧光灯一样含有汞成分。(9)响应时间短:适应频繁开关以及高频运作的场合。

　　 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;目前彩色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。

　　LED灯具积小质轻，可选用不同光色的LED组合成照度柔和的各种模块，任意安装在居室中，居室照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。

　　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，模拟出各种境来引导、改善情绪，体现更人性化的照明。

　　 选购注意

　　1、LED亮度(MCD)不同，价格不同。用于LED灯具的LED应符合雷射等级Ⅰ类标准。

　　2、抗静电能力抗静电能力强的LED，寿命长，因而价格高。通常抗静电大于700V的LED才能用于LED灯饰。

　　3、波长一致的LED，颜色一致，如要求颜色一致，则价格高。没有LED分光分色仪的生产商很难生产色彩纯正的产品。

　　4、漏电电流

　　LED是单向导电的发光体，如果有反向电流，则称为漏电，漏电电流大的LED，寿命短，价格低。

　　5、发光角度用途不同的LED其发光角度不一样。特殊的发光角度，价格较高。如全漫射角，价格较高。

　　6、寿命不同品质的关键是寿命，寿命由光衰决定。光衰小、寿命长，寿命长，价格高。

　　7、晶片

LED的发光体为晶片，不同的晶片，价格差异很大。日本、美国的晶片较贵，一般及国产的晶片价格低于日、美(CREE)。

8、晶片大小晶片的大小以边长表示，大晶片LED的品质比小晶片的要好。价格同晶片大小成正比。

　　9、胶体普通的LED的胶体一般为环氧树脂，加有抗紫外线及防火剂的LED价格较贵，高品质的户外LED灯饰应抗紫外线及防火。每一种产品都会有不同的设计，不同的设计适用于不同的用途，LED灯饰的可靠性设计方面包含:电气安全、防火安全、适用安全、机械安全、健康安全、安全使用时间等因素。从电气安全角度看，应符合相关的国际、国家标准。

　　由于LED是新产品，中国国家标准滞后，但国家提供产品合格测试。具有国际安全认证(如GS、CE、UL等)及国家产品质量合格证的LED灯饰价格要高，因为这些产品在安全设计上是可靠的。消费者注意的是要认真鉴别证书的，现在有国际安全认证及国家产品合格证的厂家并不多。

　　从健康方面，采用无毒材料设计的产品价格要高，特别是室内LED灯饰，千万别贪便宜选用有异味的LED灯饰，目前仅少数几家LED厂家是用无毒材料生产，辨别的方法可以直接用鼻子分别，有臭味的产品比无臭味的价格更低很多。类似铅、汞、镉等毒素需专业人员分析。从适用安全看,有可靠的防尘防潮设计,材料防火、防紫外线、防低温开裂的LED产品的价格高。

　　 14个重要参数

　　1.正向工作电流If:

　　它是指发光二极体正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择IF在0.6·IFm以下。

　　2.正向工作电压VF:

　　参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在IF=20mA时测得的。发光二极体正向工作电压VF在1.4~3V。在温度升高时，VF将下降。

　　3.V-I特性:

　　发光二极体的电压与电流的关系，在正向电压正小于某一值(叫阈值)时，电流极小，不发光。当电压超过某一值后，正向电流随电压迅速增加，发光。

　　4.发光强度IV:

　　发光二极体的发光强度通常是指法线(对圆柱形发光管是指其轴线)方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为(1/683)W/sr时，则发光1坎德拉(符号为cd)。由于一般LED的发光二强度小，所以发光强度常用烛光(坎德拉, mcd)作单位。

　　5.LED的发光角度:

　　-90°- +90°

　　6.光谱半宽度Δλ:

　　它表示发光管的光谱纯度。

　　7.半值角θ1/2和视角:

　　θ1/2是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向(法向)的夹角。

　　8.全形:

　　根据LED发光立体角换算出的角度，也叫平面角。

　　9.视角:

　　指LED发光的xxx角度，根据视角不同，应用也不同，也叫光强角。

　　10.半形:

　　法向0°与xxx发光强度值/2之间的夹角。严格上来说，是xxx发光强度值与xxx发光强度值/2所对应的夹角。LED的封装技术导致xxx发光角度并不是法向0°的光强值，引入偏差角，指得是xxx发光强度对应的角度与法向0°之间的夹角。

　　11.xxx正向直流电流IFm:

　　允许加的xxx的正向直流电流。超过此值可损坏二极体。

　　12.xxx反向电压VRm:

　　所允许加的xxx反向电压。超过此值，发光二极体可能被击穿损坏。

　　13.工作topm:

　　发光二极体可正常工作的温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极体将不能正常工作，效率xxx降低。

　　14.允许功耗Pm:

　　允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的xxx值。超过此值，LED发热、损坏。

　　 结语

　　随着LED技术的进一步成熟，LED将会在居室照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照具必将会每个人的居室，改变每个人的生活，成为灯具开发设计的一次伟大变革。

　　 LED照明优势

　　高节能:恒压直流驱动，相同照明效果比传统节能光源节省80%以上，能产生巨大的经济效益。

寿命长:LED灯也称永不熄灭的灯，固体冷光源，环氧树脂封装，灯体无松动部分，不存在灯丝烧断，热沉机，光衰等缺点，使用寿命长达5W-10W小时。

　　利环保:灯内不含汞等有毒重金属污染物，传统荧光灯含有汞，以26mm(T8)荧光灯为例，里含20mg的汞，一旦破裂挥发到空气中就会造成中毒。光谱中无红外线和紫外线辐射，无频闪，废弃可回收，热量低，属于典型的绿色光源,晚上无蚊虫围绕在灯体周围，让室内的照明更干净，卫生，整洁。

　　显色指数高:LED灯饰的显色指数高达80，荧光灯的显色指数为65-80，白炽灯的显色指数为95。

　　发光效率高:以LED日光灯为例,普通的荧光灯的发光效率为55-80lm/W,而LED日光灯的发光效率在100lm/W以上，更有厂家做到130lm/W以上，以目前的发展趋势来看还在提升中。

　　灯具效率高:灯具效率主要指有效光效。传统的荧光灯是360度发光的，反方向的发光是没有用的，因此荧光灯采用了白色的灯罩，把反方向的光反射回来，通常传统荧光灯的灯具效率只有70%，LED日光灯发光角度通常为120度，可以按照需求来调整，有效光效相对传统灯具就要高一些。

　　电源效率高:电源不仅为灯具提供驱动，有隔离和非隔离电源的区别，电源效率会影响整个灯具的效率，电源的使用寿命也直接影响到LED灯具的使用寿命，电源的功率因素可达到0.9以上传统灯具功率因素通常低于0.512，电源灯具效率是传统灯具的0.5倍。

　　配套投资小:LED灯具以极小的功率达到传统灯具的5倍效果，安装方便，无整流器，所需导线规格远低于目前水平，寿命长的同时还可维修，量远小于传统灯具

　　定制性强:LED光源可利用红绿蓝三基色原理，是三种颜色具有256级灰度并任意混合，色温范围广，色温是关系LED灯光照明产品显示的颜色特性，理论上可以提供任何色温的光线，通常市场上色温在3300K以下的光线是温暖稳重的感觉，3000-5000K的中间爽快的光线和色温在5000K以上的冷感觉光线为主，可以实现丰富多彩的动态变化效。

　　 产品基本组成

　　1、LED发光二极体

发光二极体的亮度是由LED芯片裸芯亮度和灯体封装外形决定的，它的寿命是由LED芯片工作和品LED照饰质决定的。这里要特别解释的是，如今led照饰产品所用的LED芯片标准尺寸一般为:红色、12mil，蓝色、绿色14mil，但也有用8-10 mil芯片的。不同尺寸的芯片发度可以一样，但其寿命就完全不一样，因为单位面积芯片的过电量越大其寿命越短，这也是同样亮度发光二极体价格不一样的原因。

　　2、PCB电板

　　电板作为光源的载体直接影响的灯具的寿命和故障率。led照饰产品的一切电子线都在PCB电板上，它的材质和加工工艺将直接影响产品的品质和寿命。电板材质分为全玻纤、半玻纤、纸板三种。led照饰产品的标准材料应为全玻纤双面板，如采取半玻纤或纸板单面板其后期焊接品质和防潮、抗老化能力以及电性都将大打折扣。

　　3、外壳

外壳作为灯具产品的混光层和层，也影响到灯具产品的效果和寿命。如今所用的工程朔料一般是PC(LED照饰聚碳酸脂)，它的抗老化、防紫外线、抗冲击效果是xxx的。也有用PMMA(亚克力)的，其耐候性稍差一点，且脆性较大易碎。PC材料本身是无色的，根据需要增长不同的色剂就可加工出不同颜色的PC管。一般常用PC管为透明和乳白两种。透明管亮度较乳白色高，但乳白色混色性优于透明管。