LED二維光源與數(shù)字化智能照明分析

自從愛迪生發(fā)明了白熾燈泡后，人類就進(jìn)入了照明新時(shí)代。白熾燈是第一代電光源的代表，它是靠通電加熱鎢絲使其處于熾熱狀態(tài)而發(fā)光的，它的發(fā)光效率低，使用壽命短。熒光燈代表了電光源史上的一次革命，目前世界上70%的人造光線來自于熒光燈，但其顯色性較差，同時(shí)有頻閃和汞污染等問題。在進(jìn)入新世紀(jì)的時(shí)候，什么將是21世紀(jì)的照明新光源？隨著半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)芯片工藝水平的不斷提高，加上大功率LED封裝和應(yīng)用技術(shù)的成熟，LED的發(fā)光效率得到大大提高，目前1W白光LED產(chǎn)品的光效已經(jīng)超過了40lm/W，所有這一切都使半導(dǎo)體照明成為可能。

同時(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，帶來了生活質(zhì)量的提高，人們對照明的要求越來越高，用戶對照明的要求也早就走出了為了照明而照明的區(qū)域。除節(jié)能外，越來越多的人還想方設(shè)法利用燈光營造出和諧、靜謐、溫馨的起居環(huán)境，于是智能照明應(yīng)運(yùn)而生。

半導(dǎo)體照明與智能照明的結(jié)合，全新的數(shù)字化照明必將給人類的照明觀念和照明文化帶來一場新的革命。

數(shù)字化智能照明—照明發(fā)展新趨勢

長期以來，照明設(shè)計(jì)一直是以亮度、顯色性指數(shù)等物理量為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和照明效果的評(píng)價(jià)。隨著人們的物質(zhì)與精神生活水平的提高，“智能家居”（SmartHome）已逐漸成為流行趨勢，并且成為一種生活品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)地對照明環(huán)境不僅在數(shù)量指標(biāo)方面應(yīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，更希望在一個(gè)舒適、靈活、個(gè)性化并富有藝術(shù)魅力的照明環(huán)境里工作和生活，因此在光環(huán)境設(shè)計(jì)過程中，必須綜合考慮人的視覺特性、舒適感、建筑與照明藝術(shù)、節(jié)能等因素，從光文化高度，以人為本，把藝術(shù)和科學(xué)融為一體，最后求得高水平、高質(zhì)量和高效能的照明效果。

燈光是營造氣氛的高手，無論是兩人世界的浪漫，還是集體派對的熱鬧，柔和、熱烈、輕松、絢麗的感覺都可通過不同的燈光盡情展現(xiàn)，如果能通過數(shù)字化照明設(shè)備來隨意調(diào)節(jié)房
間內(nèi)的燈光變化，更能配合用戶的各種心情設(shè)置屬于特定氛圍的情感燈光，實(shí)現(xiàn)藝術(shù)化的燈光設(shè)計(jì)與智能化的科技完美結(jié)合是多少人的夢想。數(shù)字化智能照明已成為智能家居的重要組成部分，專家預(yù)言，在不久的將來，智能照明將取代普通照明，成為照明行業(yè)的主流。采用傳統(tǒng)燈具的智能照明系統(tǒng)存在的問題：

1．采用傳統(tǒng)燈具的智能照明系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)不同場景的光效，需要安裝大量的燈具系統(tǒng)，成本高，不能與建筑材料實(shí)現(xiàn)一體化，與家裝實(shí)現(xiàn)有機(jī)的協(xié)調(diào)，

2、智能照明系統(tǒng)頻繁地啟動(dòng)、關(guān)斷，沖擊電壓對燈具的損害，大大縮短了傳統(tǒng)燈具的使用壽命。

3、現(xiàn)有的智能照明系統(tǒng)，只能實(shí)現(xiàn)區(qū)域照明和定時(shí)開關(guān)功能，無法實(shí)現(xiàn)調(diào)光，調(diào)色、場景控制等功能來，離人們的期望值還有較大的距離。

數(shù)字化智能照明—半導(dǎo)體照明進(jìn)入通用照明領(lǐng)域的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

隨著半導(dǎo)體照明技術(shù)的飛速發(fā)展，未來半導(dǎo)體照明應(yīng)用也勢必從過去的追求發(fā)光效率，進(jìn)入節(jié)能、環(huán)保、個(gè)性化、數(shù)字化、智能化、精致化的時(shí)代。半導(dǎo)體照明技術(shù)目前在特殊照明、城市夜景亮化工程、室內(nèi)裝飾照明及顯示工程項(xiàng)目上的應(yīng)用，已經(jīng)給了人們?nèi)碌囊曈X享受：比如在色彩的表現(xiàn)能力、燈光的控制能力、環(huán)保節(jié)能等環(huán)節(jié)上，要比傳統(tǒng)的霓虹燈、白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈等具有明顯的優(yōu)勢。

但是，以LED目前的成本價(jià)格水平，如果想要向通用照明市場領(lǐng)域滲透，除須進(jìn)一步降低價(jià)格外，還必須充分發(fā)揮LED的優(yōu)勢，在高端數(shù)字智能化產(chǎn)品領(lǐng)域?qū)で笸黄疲⒖梢噪S手任意調(diào)節(jié)其顏色、亮度、色溫等狀態(tài)，得到你認(rèn)為最適宜的照明狀態(tài)，同時(shí)未來的半導(dǎo)體照明光源，應(yīng)該是和建筑融為一體的，

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，基于金屬基的電路板上直接封裝的半導(dǎo)體照明二維光源是一種行之有效的解決方案。

目前大家都知道的大功率型LED大多是將大尺寸LED芯片安放在一個(gè)熱沉上，熱沉嵌裝在一個(gè)以模塑方法制成的絕緣框內(nèi)，絕緣框架上固定有光學(xué)透鏡，光學(xué)透鏡將LED芯片罩于其內(nèi)，為解決散熱問題，通常還將熱沉安裝在一塊散熱片上。制造過程中，所用的零部件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

目前LED燈具的應(yīng)用仍以使用傳統(tǒng)燈泡型封裝形成集束型方式制作燈板，但是因?yàn)橹Ъ苄团cPCB板的組合散熱較差，燈板溫度升高，降低LED發(fā)光效率，同時(shí)也影響燈具的壽命，并很難保證LED發(fā)出面積較大的均勻柔和的光。

因此在設(shè)計(jì)LED照明光源時(shí)，必須摒棄傳統(tǒng)的思維模式，開發(fā)具有散熱功能和均勻發(fā)光效果的半導(dǎo)體照明光源。雖然大功率LED作為固體照明光源有很大發(fā)展空間，但由于大功率LED單燈封裝成本較高，再采用封裝好的大功率LED二次組合設(shè)計(jì)，制成的燈具其成本更是高的驚人，直接影響了大功率LED在普通照明市場的應(yīng)用和推廣。

因此開發(fā)新型的低成本，高度集成化、一體化的半導(dǎo)體照明二維光源對于推廣半導(dǎo)體照明迫在眉睫，基于電路板直接芯片封裝的半導(dǎo)體照明二維光源是一個(gè)重要方向。同時(shí)輕薄的LED二維光源能與建筑融為一體且具有個(gè)性化，符合建筑照明的發(fā)展方向。由于每種LED都能發(fā)出一種清晰的色調(diào)，因而使用者能完全控制幾乎全部光譜。通過將不同顏色的LED配置在一起，用戶就能調(diào)控它們的組合光。

例如，由紅、綠和藍(lán)色LED組合成的白光能夠通過關(guān)閉較多的紅色LED和打開更多的藍(lán)色LED而給人以“較冷的”色調(diào)感覺。這種可調(diào)靈活性提供了一些使用燈光的新途徑。隨著建筑技術(shù)的發(fā)展，對建筑照明的智能化技術(shù)要求越來越高，尤其是是可以隨著季節(jié)的變化和心情的變化而調(diào)節(jié)燈光的色溫和顏色更是建筑智能照明的最高境界，半導(dǎo)體照明二維光源在這方面具有無與倫比的性能，這是傳統(tǒng)的光源無法做到的。

半導(dǎo)體照明二維光源的主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

1．可實(shí)現(xiàn)燈光照明的數(shù)字化控制

隨著數(shù)字化技術(shù)的突飛猛進(jìn)，數(shù)字化家庭逐漸走進(jìn)了人們的日常生活，傳統(tǒng)的光源如白熾燈、熒光燈和節(jié)能燈確由于自身的技術(shù)缺陷，無法實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制。LED用作光源一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是在較大的驅(qū)動(dòng)電流范圍內(nèi)仍能維持其流明效率和光色參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)照明的數(shù)字化控制。

2．可實(shí)現(xiàn)個(gè)性化照明

利用LED發(fā)光特點(diǎn)，局部或全部使用R、G、B三種光色的LED通過電子控制系統(tǒng)進(jìn)行混光處理、或使用相同或不同光色的LED有規(guī)律地進(jìn)行跳越式變化，從而營造一個(gè)色彩斑斕的動(dòng)態(tài)照明氛圍，這樣一個(gè)照明效果是傳統(tǒng)照明手段無法實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)可結(jié)合個(gè)人計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)節(jié)目，依不同需求作更換，呈現(xiàn)出獨(dú)一無二的風(fēng)格與氣氛。

3.可有效的與建筑融為一體
　　
采用芯片直接封裝，燈具可實(shí)現(xiàn)超薄、超輕，可有效地將燈具與建筑材料集成一體，在燈未開的情況下，讓你根本察覺不到燈具的存在，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)燈具的無處不在。

4.可低成本、標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模生產(chǎn)

由于通過在特制的帶有散熱器的電路板上實(shí)現(xiàn)芯片的直接封裝，與傳統(tǒng)的采用封裝后LED再組合設(shè)計(jì)燈具相比較，既縮小了體積，顯著降低了成本，又使產(chǎn)品具有高可靠性。

發(fā)展基于半導(dǎo)體照明的智能化照明系統(tǒng)的意義