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              解析白光LED在室內照明中應用

              作為一種具有巨大發展潛力的光源,LED的長壽命、牢固的結構、較低的功耗和靈活的外形尺寸等優點受到了人們越來越多的關注,近幾年,LED特別是單色LED被廣泛地應用于大屏幕、信號燈和景觀照明中。隨著LED技術的不斷發展,白光LED的光效、顯色性、色溫及單顆LED的功率和LED模塊的光通量等參數指標不斷取得新的突破,人們對LED應用于照明充滿了期待。


              然而,將白光LED應用于普通的室內照明也面臨著一系列的挑戰,例如單顆LED的光通量還難以滿足普通照明的需求、單位成本過高、光效比節能燈低、色差大、穩定性不足等。雖然研究成果形勢喜人,但要生產出真正符合照明要求的市場化產品仍需一定的時間,這是LED研發人員、生產商和使用者都無法回避的事實。本文從照明的人體功效學出發,分析目前白光LED的發展現狀以及與健康的光環境所需要的正常指標之間的差異,對促進LED在室內照明的應用進程提出了一些建議。


              1、照明的人體功效學


              2、白光LED的發展現狀


              2.1光效


                 LED自上世紀60年代誕生以來,以每10年亮度提高30倍,價格下降10倍的“海茲定律”般的速度發展。據報道,目前白光LED光效的實驗室數據已超過100lm/W,而進入商業領域的大功率白光LED也達到40lm/W。隨著關鍵技術的突破,未來大功率LED的光效仍具有很大的上升空間,最高有可能達到150~200lm/W。


              2.2光通量


                 隨著大功率LED的面世和封裝、散熱等關鍵技術的突破,5WLED的商業化進程已初具規模,這使LED模塊的光通量得到很大提高。來自日亞公司最新的研究數據表明,功率分別為5.5W和11W,光通量分別為250lm和400lm的大功率LED集成模塊已經研制成功。這使LED用于普通照明的進程又向前邁進了一大步。‖


              2.3色溫和顯色性


                 白光LED的色溫和顯色性與白光LED的制備方案密切相關。1996年日亞公司首先采用InGaN藍光芯片加YAG(釔鋁石榴石)$熒光粉的方法制成白光LED。 此后,人們又采用R、G、B三色芯片混光和近紫外芯片激發R、G、B三色熒光粉混光制成了白光LED。


              3、考慮人體功效學對白光LED照明的要求


              3.1視覺功能的需求


              要滿足一定的照度水平,就要求LED具有足夠的光通量。以一個小閱覽室為例,假設閱覽室面積為6m×8m,則大約需要20000~30000lm的光通量才可以滿足人們正常的閱讀需要。若不考慮其他因素,應用目前市場上200lm的大功率顆粒也需要100~150顆粒的LED才能夠達到這樣的照度要求。由于目前較好的市場產品的光效在30~40lm/W左右,不論能耗或成本,LED還不能與節能燈或熒光燈進行競爭。此外,LED燈具的光學設計技術方面的不成熟使目前LED燈具的配光分布不夠穩定,要達到一定的照度均勻度也需要很高的成本。但對于小面積的重點照明,用少量能耗的LED可以滿足視覺的需要,在均勻度方面也比較容易滿足。而在顯色性方面,目前的白光LED基本能滿足一般室內活動的需要。


              3.2心理的需要


              3.3生理的需要


              4、促進白光LED在室內照明的應用


                 大功率白光LED雖然在光效、顯色性及單顆功率方面取得很大突破,各LED廠商也以迅猛的勢頭不斷更新已經取得的成就。但是,在考慮到人體功效學方面,對于締造一個符合人居需要的照明環境,LED顯然還有很長的路要走。為了促進LED更多、更合理地應用于室內照明中,以下的幾個方面是LED設計者、生產者和應用者應該共同關注的。


              4.1重視合理的照明設計


                 就視覺功能的需要而言,目前LED的光通量和光效還難以滿足大面積普通照明的需要。因而,合理的照明設計是將LED應用于室內照明的關鍵。例如,可以利用LED進行局部重點照明,或利用LED便于控制這一特性進行輔助照明和調光設計。設計時應同時結合視覺功能、心理和生理的需要,揚長避短,締造健康、舒適的光環境。


              4.2重視LED上、中游與下游的緊密聯系


                 毫無疑問,LED上中游對LED技術的發展和應用起了關鍵性的作用,但下游的應用和需求同時也為LED上中游起到引領的作用。科研工作者、工程師和設計師應該加強聯系,使LED產業的發展更加合理和人性化。


              4.3加強LED二次光學設計技術


                 LED照明應用中的一項關鍵技術是LED二次光學設計技術,通過二次光學設計,能優化LED的配光分布,在避免眩光的同時使LED射出的光線更加合理,達到照明的要求。


              4.4制定LED室內照明標準


                 目前我國有關檢測部門已經著手開展對照明LED測試方法的研究,包括檢測設備的開發工作。全國照明電器標準化技術委員會已經將照明LED的技術標準和測試方法標準列入標準工作計劃,希望通過照明LED標準的制定,促進LED技術的發展和在照明領域的應用。對于LED室內照明標準,應重點解決LED的光學特性,即光通量、光分布、亮度、光譜分布、色度坐標、色差、顯色指數、光衰等指標。此外,電器附件的特性、機械特性、溫度特性和器具安全特性等也應列入考慮的范圍

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