LED灯具设计

LED，一种全新概念的固态光源，以其无与伦比的节能、环保、长寿命、可控性高等技术优势，成为近年来全球最具发展前景的高新技术之一，正式拉开全面替代传统照明的序幕，半导体照明技术革新正在改变百年传统照明历史。随着LED技术在照明领域的应用，LED产品在全球掀起了一场节能环保的绿色风暴，被业界誉为“绿色照明”产品。在能耗越来越高的今天，甚至有人预言：“在未来10年内，LED产品将成为取代高压钠灯、白炽灯、荧光灯等传统照明灯具的唯一产品。”
　　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。
　　节能灯是白炽灯的进步
　　LED灯具图片　众所周知，白炽灯是爱迪生的重要发明，这个重要的发明使人类从此告别了黑暗，迎来了光明，但是白炽灯太耗电了，它大概只有不到十分之一的能量才变成了光能，其它都是热能白白的被浪费掉了，所以人们都在想办法要用新的光源来替代白炽灯，节能灯就应运而生了。由于它相比而言便宜又好制作，所以就得到了大量的应用，有逐步取代白炽灯的趋势。节能灯取代白炽灯被称为照明领域的第一次革命，同时，LED照明产品以更加优质的性能取代传统节能灯也是一种趋势，被称为照明领域的第二次革命。
　　发光原理　　50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。
　　LED结构图   Led 发光原理发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压)，电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。
　　LED灯具优点

　　投光灯1，节能：白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10，节能灯的1/4;
　　2，长寿：LED理论寿命可超过10万小时，对普通家庭照明可谓“一劳永逸”;
　　3，可以工作在高速状态：节能灯如果频繁的启动或关断灯丝就会发黑很快损坏;
　　4，固态封装，属于冷光源类型。所以它很方便运输和安装，可以被装置在任何微型和封闭的设备中，不怕振动，主要考虑的就是散热。
　　5，LED灯具技术正日新月异的在进步，它的发光效率正在取得惊人的突破，价格也在不断的降低。一个白光LED灯具进入家庭的时代正在迅速到来。
　　6，环保，不含汞(Hg)等对环境有害的物质，不会对环境造成破坏。LED灯的组装部件可以非常容易的拆装，不用厂家回收都可以通过其它人回收。LED不含红外、紫外线，所以不招虫。
　　7，显色性好：比传统灯具发出的光可以更加接近白光，在这种光线照射下，物体的颜色可以更加接近其本色;
　　8，响应速度快：LED响应速度快，彻底消除了传统高压钠灯启辉过程长的缺点。
　　总结：很明显，只要LED灯具的成本随led技术的不断提高而降低。节能灯及白炽灯必然会被LED灯具所取代。目前国家越来越重视照明节能及环保问题，已经在大力推行使用LED灯具了。特别是政府改造路灯项目首先就是LED路灯，就指明得用LED路灯可见LED灯具替代节能灯、白炽灯的势头。
　　LED灯具的设计理念
　　LED灯具的设计理念有两种：一种是2008年由飞利浦公司提出的以环境的需求来设计灯具，叫情景照明，另一种是2009年由凯西欧公司提出的以人的需求来设计灯具，叫情调照明。
　　LED灯具特点
　　LED路灯1、高纯度，鲜艳丰富的色彩。目前LED产品几乎覆盖了整个可见光谱范围，且色彩纯度高。而获得彩色光的传统方式是白炽灯加滤光片，大大降低了光效。
　　2、超长寿命。LED的实际寿命超过5万小时，为一般光源的几倍甚至几十倍。
　　3、光源中没有水银，光束中不含紫外线。LED是固体发光光源，绿色环保，特别适用于香水店、珠宝店、博物馆、美术馆等专业场所，可满足其展示商品对照明的特殊要求。
　　4、固体发光，抗震性能好，牢固可靠。
　　5、节能，经济，免维护。

       LED嵌入式灯具　6、动态的色彩控制，明暗可调，三原色的LED组合可采用PWM实现颜色的变化。
　　7、LED有很强的发光方向性，光通量利用率高，且体积小，易于LED灯具的外观设计和光强分布的控制。
　　8、LED可采用直流低压供电，安全可靠。
　　9、LED不受启动温度限制，可暂态启动，一般为几个ms，且能暂态达到全光通量输出。
　　在各个领域的应用
　　(1) 显示屏、交通讯号显示光源的应用LED 灯具有抗震耐冲击、光响应速度快、省电和寿命长等特点，广泛应用于各种室内、户外显示屏，分为全色、三色和单色显示屏。交通信号灯主要用超高亮度红、绿、黄色LED, 因为采用LED 信号灯既节能，交通信号灯正在逐步更新换代，而且推广速度快。
　　(2) 汽车工业上的应用汽车用灯包含汽车内部的仪表板、音响指示灯、开关的背光源、阅读灯和外部的刹车灯、尾灯、侧灯以及头灯等。
　　(3) LED 背光源以高效侧发光的背光源最为引人注目，LED 作为LCD 背光源应用，具有寿命长、发光效率高、无干扰和性价比高等特点， 已广泛应用于电子手表、手机、BP 机、电子计算器和刷卡机上，随着便携电子产品日趋小型化，LED 背光源更具优势，因此背光源制作技术将向更薄型、低功耗和均匀一致方面发展。
　　(4)LED 照明光源早期的产品发光效率低，光强一般只能达到几个到几十个mcd，适用在室内场合，在家电、仪器仪表、通讯设备、微机及玩具等方面应用。目前直接目标是LED 光源替代白炽灯和荧光灯，这种替代趋势已从局部应用领域开始发展。
　　(5) 其它应用例如一种受到儿童欢迎的闪光鞋，走路时内置的LED 会闪烁发光;利用发光二极管作为电动牙刷的电量指示灯;正在流行的LED 圣诞灯，造型新颖、色彩丰富、不易碎破以及低压使用的安全性。
　　(6)LED灯具的广泛应用更可扩展至钓鱼灯。


　LED灯具的使用寿命
　　LED灯具由于采取固体光源的发光方式，寿命主要取决于固体LED光源和驱动散热部分，目前LED光源寿命已经达到100000小时以上，随着LED技术的不断发展和应用技术的大量普及，在驱动和散热方面也基本达到为理想的状态，市售的优质LED射灯寿命基本达到10000-50000小时，几乎是普通卤素射灯的10-50倍。LED照明产品节电高达80%以上，几乎是免维护，不存在要经常更换部件的问题，约半年下来节省的费用就可以换回成本。绿色环保型的半导体电光源，光线柔和，光谱纯，有利于工人的视力保护及身体健康。

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