LED照明工程研究與應(yīng)用
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認(rèn)識ＬＥＤ的特點(diǎn)
今天似乎全世界的目光都聚焦在ＬＥＤ這個(gè)新型的光源上，被譽(yù)為21世紀(jì)的綠色照明產(chǎn)品，甚至人們預(yù)言未來會大部分取代傳統(tǒng)的光源。因?yàn)樗哂袎勖L、啟動時(shí)間短、結(jié)構(gòu)牢固、節(jié)能、發(fā)光體接近點(diǎn)光源（有利于ＬＥＤ的燈具設(shè)計(jì)）、薄型燈具，燈具材料選擇范圍大，不需要加反射器，低壓，沒有紫外輻射，尤其在公共環(huán)境中使用更加安全等特點(diǎn)。再加上ＬＥＤ光源的生產(chǎn)可實(shí)現(xiàn)無汞化，對于環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源更具有重要意義。
傳統(tǒng)的ＬＥＤ主要應(yīng)用于信號顯示領(lǐng)域、建筑物航空障礙燈、航標(biāo)燈、汽車信號燈、儀表背光照明，如今娛樂、建筑物室內(nèi)外、城市美化、景觀照明中應(yīng)用也越來越廣泛。但是目前ＬＥＤ光源的壽命還不能達(dá)到所標(biāo)出的100，000小時(shí)，實(shí)際壽命約在50，000小時(shí)左右，這主要與其散熱方面的問題有關(guān)。在很小的空間里，隨著功率的加大，半導(dǎo)體組件就會過熱。再者，白色ＬＥＤ還不能達(dá)到普通燈泡所具有的亮度。
ＬＥＤ在照明工程中的應(yīng)用方向
1、建筑物外觀照明
對建筑物某個(gè)區(qū)域進(jìn)行投射，無非是使用控制光束角的圓頭和方頭形狀的投光燈具，這與傳統(tǒng)的投光燈具概念完全一致。但是，由于ＬＥＤ光源小而薄，線性投射燈具的研發(fā)無疑成為ＬＥＤ投射燈具的一大亮點(diǎn)，因?yàn)樵S多建筑物根本沒有出挑的地方放置傳統(tǒng)的投光燈。它的安裝便捷，可以水準(zhǔn)也可以垂直方向安裝，與建筑物表面更好地結(jié)合，為照明設(shè)計(jì)師帶來了新的照明語匯，拓展了創(chuàng)作空間。并將對現(xiàn)代建筑和歷史建筑的照明手法產(chǎn)生了影響。
2、景觀照明
由于ＬＥＤ不像傳統(tǒng)燈具光源多是玻璃泡殼，它可以與城市街道家具很好的有機(jī)結(jié)合?？梢栽诔鞘械男蓍e空間如路徑、樓梯、甲板、濱水地帶、園藝進(jìn)行照明。對于花卉或低矮的灌木，可以使用ＬＥＤ作為光源進(jìn)行照明。ＬＥＤ隱藏式的投光燈具會特別受到青睞。固定端可以設(shè)計(jì)為插拔式，依據(jù)植物生長的高度，方便進(jìn)行調(diào)節(jié)。
3、標(biāo)識與指示性照明
需要進(jìn)行空間限定和引導(dǎo)的場所，如道路路面的分隔顯示、樓梯踏步的局部照明、緊急出口的指示照明，可以使用表面亮度適當(dāng)?shù)模蹋牛淖园l(fā)光埋地?zé)艋蚯对诖怪眽γ娴臒艟?，如影劇院觀眾廳內(nèi)的地面引導(dǎo)燈或座椅側(cè)面的指示燈，以及購物中心內(nèi)樓層的引導(dǎo)燈等。另外，ＬＥＤ與霓虹燈相比，由于是低壓，沒有易碎的玻璃，不會因?yàn)橹谱髦袕澢黾淤M(fèi)用，值得在標(biāo)識設(shè)計(jì)中推廣使用。
4、室內(nèi)空間展示照明
就照明品質(zhì)來說，由于ＬＥＤ光源沒有熱量、紫外與紅外輻射，對展品或商品不會產(chǎn)生損害，與傳統(tǒng)光源比較，燈具不需要附加濾光裝置，照明系統(tǒng)簡單，費(fèi)用低廉，易于安裝。其精確的布光，可作為博物館光纖照明的替代品。商業(yè)照明大都會使用彩色的ＬＥＤ，室內(nèi)裝飾性的白光ＬＥＤ結(jié)合室內(nèi)裝修為室內(nèi)提供輔助性照明，暗藏光帶可以使用ＬＥＤ，對于低矮的空間特別有利。
5、娛樂場所及舞臺照明
由于ＬＥＤ的動態(tài)、數(shù)字化控制色彩、亮度和調(diào)光，活潑的飽和色可以創(chuàng)造靜態(tài)和動態(tài)的照明效果。從白光到全光譜中的任意顏色，ＬＥＤ的使用在這類空間的照明中開啟了新的思路。長壽命、高流明的維持值（10，000小時(shí)后仍然維持90％的光通），與ＰＡＲ燈和金鹵燈的 50～250 小時(shí)的壽命相比，降低了維護(hù)費(fèi)用和更換光源的頻率。另外，ＬＥＤ克服了金鹵燈使用一段時(shí)間后顏色偏移的現(xiàn)象。與ＰＡＲ燈相比，沒有熱輻射，可以使空間變得更加舒適。目前ＬＥＤ彩色裝飾墻面在餐飲建筑中的應(yīng)用已蔚然成風(fēng)。
6、視頻屏幕
全彩色ＬＥＤ顯示屏是當(dāng)今世界上最為引人注目的戶外大型顯示裝置，采用先進(jìn)的數(shù)字化視頻處理技術(shù)，有無可比擬的超大面積與超高亮度。根據(jù)不同的戶內(nèi)外環(huán)境，采用各種規(guī)格的發(fā)光像素，實(shí)現(xiàn)不同的亮度、色彩、分辨率，以滿足各種用途。它可以動態(tài)顯示圖文動畫信息，利用多媒體技術(shù)，可播放各類多媒體文件。世界上目前最有影響的ＬＥＤ顯示屏，當(dāng)屬美國曼哈頓時(shí)代廣場紐約證券交易所，總計(jì)使用了18,677,760只ＬＥＤ，面積為10,736平方英尺。屏幕可以劃分成多個(gè)畫面，而同時(shí)顯示，將華爾街股市的行情一目了然呈現(xiàn)在公眾面前。另外崛起在上海浦東陸家嘴金融中心的震旦國際總部，整個(gè)朝向浦西的建筑立面鑲上了長100ｍ的超大型ＬＥＤ屏，總計(jì)面積達(dá)到3600平方米?？胺Q世界第一。
7、與工業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合
ＬＥＤ是近年來歐洲產(chǎn)品設(shè)計(jì)師的寵兒，他們將ＬＥＤ作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)元素的一部分，馳騁于想象的空間，將光、玻璃或其它材料結(jié)合在一起，成為美輪美奐的藝術(shù)品。
ＬＥＤ產(chǎn)品研發(fā)亟待解決的問題
ＬＥＤ是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的高技術(shù)照明領(lǐng)域。作為新型高效固體光源，具有壽命長、節(jié)能、環(huán)保等顯著優(yōu)點(diǎn)，將是人類照明史上繼白熾燈、熒光燈、高壓氣體放電燈的又一次飛躍。在半導(dǎo)體照明產(chǎn)品的外延生產(chǎn)、芯片制造、器件封裝、集成應(yīng)用等幾個(gè)環(huán)節(jié)已初步形成比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈，但在白光照明實(shí)現(xiàn)ＬＥＤ功能化照明方面存在著許多制約因素。因此，在目前的情況下，對ＬＥＤ照明產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計(jì)寄予以下希望：
1、滿足人們對照明的個(gè)性化需求
ＬＥＤ的模塊化，為照明設(shè)計(jì)帶來了便利，通過設(shè)計(jì)者充分合理的布局，使ＬＥＤ處于良好的工作狀態(tài)。ＬＥＤ的產(chǎn)品在滿足個(gè)性化照明方面是傳統(tǒng)光源相形見拙的，ＬＥＤ產(chǎn)品形制的多樣化將達(dá)到前所未有的程度。因此，ＬＥＤ產(chǎn)品個(gè)性化的研發(fā)與設(shè)計(jì)是所有ＬＥＤ燈具供貨商必須要面臨的最大挑戰(zhàn)。
2、面發(fā)光ＬＥＤ產(chǎn)品考慮建筑的模數(shù)化
面發(fā)光的ＬＥＤ必須與城市設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)相結(jié)合，才能滿足設(shè)計(jì)者的需求。例如作為地面鋪裝的夜間裝飾，產(chǎn)品的尺寸與地磚的尺寸相協(xié)調(diào)，即符合模數(shù)的要求： 150×15；200×200；200×100；300×300；400×200等。
3、小功率ＬＥＤ燈具設(shè)計(jì)
城市夜景照明追求的不是亮度，而是藝術(shù)的創(chuàng)意設(shè)計(jì)，小功率的ＬＥＤ產(chǎn)品應(yīng)該能夠找到他的用武之地。ＬＥＤ發(fā)光角度小，方向性強(qiáng)，可作局部重點(diǎn)照明。問題是要給設(shè)計(jì)師提供有足夠大的選擇范圍，外觀上也應(yīng)有美觀的要求?？梢钥隙ǖ卣f，ＬＥＤ將會在未來引領(lǐng)照明的時(shí)尚與新潮。
4、環(huán)保與節(jié)能，ＬＥＤ的合理利用
綠色照明的概念是全球追隨的生態(tài)設(shè)計(jì)目標(biāo)。如果能將ＬＥＤ與太陽能電池組合，將會擴(kuò)大ＬＥＤ的應(yīng)用范圍與場所。
5、大功率、高光效、高顯色性的白光ＬＥＤ照明產(chǎn)品研發(fā)
ＬＥＤ在照明領(lǐng)域的使用目前還受到技術(shù)水準(zhǔn)和價(jià)格的限制，目前我國ＬＥＤ在照明領(lǐng)域應(yīng)用的困難是ＬＥＤ白光光效不高（每瓦只有20流明左右），功率不大（幾十毫瓦至一瓦）、價(jià)格貴。但是白光ＬＥＤ的發(fā)展前景看好，發(fā)光效率將達(dá)到 100 lｍ／ｗ，單顆的輸出功率達(dá)到10Ｗ，大功率、高亮度ＬＥＤ集成封裝技術(shù)的研究，包括驅(qū)動電路及特種燈具的開發(fā)，無疑是ＬＥＤ最終走入照明領(lǐng)域的關(guān)鍵。一旦光效和價(jià)格問題得到解決，ＬＥＤ將是未來照明的主體。
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