LED照明灯具的主要技术

（1）灯具系统的热量管理

一般常称LED为冷光源，这是因为LED发光原理是电子以过复合直接发出光子，而不需要热过程。但由于焦耳热的存在，LED在发光的同时也有热量伴随，而且对于大功率和多个LED应用的场合，热量将累积，LED不同于白炽灯、荧光灯等传统照明光源，过高的温度会缩短使用寿命。因LED是温度敏感器件，当温度上升时，其效率急剧下降，所以系统结构设计及散热技术开发也是LED应用需面对的课题。由于强制空气冷却通常在光源中是不可取的，所以随着输入电功率的提高，散热片和其他增强自然对流冷却的方法可在LED灯具设计中发挥日益重要的作用。

（2）提高显色性

目前白光LED普遍使用蓝光LED叠加由蓝光激发的发黄光的钇铝石榴石（YAG）荧光粉，合成为白光。由于其发光光谱中仅含蓝、黄这两个波谱，所以存在色温偏高、显色指数偏低的问题，不符合普通照明要求。人眼对色差的敏感性大大高于对光强弱的敏感性，对照明而言，光源的显色性往往比发光效率更重要。所以加入适量发红光的荧光粉并能保持较高发光效率是LED白光照明中的一个重要课题。

（3）灯具系统的二次光学设计

传统灯具长期以白炽灯、荧光灯光源为参照物来决定灯具的光学和形状的标准，因此LED灯具设计应摒弃传统灯具加上LED发光模块的组装方式，充分考虑其光学特性，为LED光源专门设计不同的灯具。光学系统设计内容主要包括如下几个方面：

1）根据照明对象、光通量的需求，决定光学系统的形状、LED的数目和功率的大小。

2）将若干个LED组合设计成点光源、环形光源或面光源（二次光源），根据组合成的二次光源，计算照明光学系统。

3）构成照明光学系统设计的“二次光源”上的每只LED的配光分布控制十分重要。

由于LED发出的光束集中，更易于控制，且不需要反射器聚光，有利于减小灯具的深度。例如，利用平面镜光学系统，可以只用1～2个LED就可照亮很大的表面，而灯具深度很小；而利用光导技术，LED直接装于光导管旁，可大大减少光源及其他组件占用的体积，制成超薄的灯具。

（4）电源、电路与灯具的集成

为LED设计灯具，需要注意白炽灯和荧光灯灯具设计很少需要关注的一个问题，那就是驱动电源。大多数白炽灯直接由交流电源供电，因此不需要驱动电源。荧光灯使用镇流器来完成驱动电源的功能。但LED需要专门的驱动电源与其配套，在设计灯具的时候应考虑电源与灯具系统集成。

（5）提高可靠性

有人称LED光源为长寿灯，作为固体发光器件，其理论寿命在100000h以上，其使用寿命比传统光源要长，因此在一些不易更换维护的场合使用，其维护成本可大为降低。但是目前许多实际应用中却无法看到这项优点，反而给使用者看到的是光衰严重且寿命短，根本不到一万小时就损坏了，这是因为在设计中所使用的LED是电子工业界最常使用的具有指示功能 的3～5mm的LED，利用简单的电子电路加大电流来增加其发光强度，使LED只获得了短暂的高亮度，却失去了LED应有的寿命。因此在LED照明灯具设计上应使用大功率LED作为照明设备的光源。

（6）提高光通量、降低价格

目前单个1W的白光LED器件，光能量约为45 1m，质量好的售价要超过5美元，差一些的也要3美元。而25 1m的光通量对于普通照明而言太小了，一只普通的60W白炽灯的光通量大于700 1m，也就是说，要代替传统照明需要多个LED器件，还要加上驱动电路、灯壳、灯头等，如此高的成本是白光LED的光效为25～45 1m/W，还有待于进一步提高。

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