高功率LED在室內(nèi)照明發(fā)展所需的技術(shù)支持

　　3 燈具技術(shù)的需求

　　3.1 散熱技術(shù)

　　大眾一直關(guān)注燈具的使用壽命。若僅僅依靠使用低熱阻的 LED 元件是未能為燈具裝置構(gòu)建良好的散熱系統(tǒng)，而必須有效地減小從 PN 節(jié)點(diǎn)到周圍環(huán)境的熱阻，才能大大降低 LED 的 PN 節(jié)點(diǎn)溫度，而成功實(shí)踐延長 LED 燈具的使用壽命并提高實(shí)際光通量的目標(biāo)。有別于一般傳統(tǒng)燈具，印刷電路板既是 LED 的供電載體，也是 LED 的散熱載體，所以散熱片和印刷電路板的散熱設(shè)計(jì)十分重要。除此之外，燈具制造商還須考慮散熱材料的質(zhì)量、厚度和尺寸以及散熱界面的處理和連接等因素。

　　3.2 光學(xué)設(shè)計(jì)

　　與傳統(tǒng)燈具比較，定向性和點(diǎn)光源是 LED 最典型的兩大特點(diǎn)，而如何善用 LED 的這兩大特點(diǎn)便是燈具光學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之處。

　　透過 LED 的二元光學(xué)設(shè)計(jì)，LED 燈具能夠達(dá)到更好的配光曲線。例如，在室內(nèi)照明應(yīng)用中燈具的光線需要十分明亮，則可使用高透光率燈罩提高光提取效率。或是將導(dǎo)光板技術(shù)應(yīng)用到燈具中，從而將 LED 點(diǎn)光源更改為面光源，不但能提高燈具的配光均勻度，還可以防止眩光。另外，在一些輔助照明和重點(diǎn)照明應(yīng)用中，為了突出要照亮的物體而需要特定的聚光效果，在這種情況下，可配合一些聚光透鏡或反射器使用，以達(dá)到理想的光學(xué)效果。

　　3.3 驅(qū)動設(shè)計(jì)

　　必須確保 LED 驅(qū)動電流為恒流輸出。當(dāng) LED 在正向電流下工作時(shí)，節(jié)點(diǎn)電壓的相對變化非常小。因此，確保恒定的 LED 驅(qū)動電流，基本上等于確保恒定的 LED 輸出電流。此外，燈光控制設(shè)計(jì)是現(xiàn)今主流驅(qū)動設(shè)計(jì)之一，多用于氛圍照明應(yīng)用中，可根據(jù)不同的環(huán)境實(shí)現(xiàn)不同的亮度級別，還能完全實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。目前，驅(qū)動設(shè)計(jì)的主要趨勢側(cè)重于提高功率因數(shù)、降低驅(qū)動功耗、優(yōu)化控制精度和加快響應(yīng)速度。在設(shè)計(jì)過程中，電源的設(shè)計(jì)、印刷電路板的布局和串并聯(lián)方式都是必須考慮的因素。

　　4 高功率LED照明的技術(shù)挑戰(zhàn)

　　即使 LED 在室內(nèi)重點(diǎn)照明和裝飾照明應(yīng)用中已有令人滿意的表現(xiàn)，但是在普通照明和氛圍照明應(yīng)用中仍然面臨許多挑戰(zhàn)，包括初置成本、色溫較低時(shí)的光效、顯色指數(shù)和系統(tǒng)可靠性等。

　　4.1 進(jìn)一步降低初置成本

　　成本是室內(nèi)照明中相對比較敏感的因素，特別是在家居照明應(yīng)用中。盡管 LED 燈型號越來越多，光效也在不斷提高，但是價(jià)格高這個(gè)問題仍然存在。但是當(dāng)LED光源價(jià)格降低，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體優(yōu)化，總成本就必然下降?；叵刖o湊型節(jié)能日光燈首次投放市場時(shí)，成本約為 15 美元，如今已降至 1.50 美元以下。因此，可以推斷，隨著市場的不斷發(fā)展，LED 燈的價(jià)格很快便能到大眾可以接受的程度。

　　4.2 提高低色溫時(shí)的光效

　　4,000K 以下的低色溫通常是室內(nèi)家居照明的首選。暖白光令整個(gè)環(huán)境更加溫暖和放松；而冷白光則給人潔凈、高效、明亮的感覺，較適用于辦公室和室外照明。因?yàn)闊晒夥鄣脑?，低色溫時(shí) LED 的光效通常會比高色溫時(shí)低大約 30% 。

　　4.3 管理光效和顯色指數(shù)

　　在一般情況下，LED 的光效越高，顯色指數(shù)越低。室內(nèi)照明通常要求 LED 具有更高的顯色指數(shù)，才能客觀顯示物體的亮度和顏色及達(dá)到肉眼直接觀察外部景觀時(shí)的真實(shí)效果。為此，提高 LED 光效的同時(shí)，還需要進(jìn)一步提高顯色指數(shù)。另一種方法則是在燈具表面添加一些紅光，從而達(dá)到顯色指數(shù)超過 90 的效果。

　　4.4 提升高電流驅(qū)動期間的效率

　　現(xiàn)時(shí)，通?？梢詫?1W LED 的電流從 350mA 加大到 1,000mA。然而，在高電流驅(qū)動下，即使光通量增加，整體效能通常也會相對顯著下降。因此，必須平衡系統(tǒng)總成本和光效。如果可以在高電流驅(qū)動下提高 LED 的光效，則只要確保提供更高的系統(tǒng)光效，就可以大大減少所需的 LED 數(shù)量，從而大幅減低成本。

　　4.5 進(jìn)一步縮小 LED 的封裝尺寸

　　除了環(huán)保、節(jié)能、無公害外，室內(nèi)LED還具藝術(shù)性、尺寸小和能彰顯個(gè)性這些特點(diǎn)。而通過進(jìn)一步縮小 LED 封裝尺寸，可以令燈具設(shè)計(jì)更具靈活性和創(chuàng)新空間。對于需要用混合照明以提高顯色性的應(yīng)用場合，較小的封裝尺寸非常有助于實(shí)現(xiàn)混合光透鏡和混合光效設(shè)計(jì)。