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LED在室内照明的应用与前景半导体发光二极管(LED)已有四十多年的历史,到上世纪九十年代上半期研究出现蓝光LED后,很快就成功解决了白光LED。白光LED的问世及其快速发展,受到了世界各照明企业的关注,投入了很大的资金,进行了卓有成效的研究,十多年中,使白光LED的光效提高了近十倍,作为一种新型的固体光源(SSL)进入照明领域,成为第二代(气体放电灯)光源以后的第三代新型光源。 1 白光LED的优势 白光LED出现近15年,其发展速度之快,超过人们的预计,好象一个超常发展的少年“神童”,受到家庭和社会的特别关注和培育。其主要优势和特点有: (1) 光效迅速提高:到现在,产品的实用光效可达70~90lm/W,据报导,美国实验室数据达160lm/W,而用还有增加的趋势,预期在未来3~5年,实用光效达到150~200lm/W是可能的,到那时有可能成为最高效的光源。 (2) 起动性能好,快捷可靠,只有毫秒级的响应时间,能达到全光通输出。 (3) 调光方便,可控性强。 (4) 耐震动,耐气候性良好,寿命长。 (5) 不含汞,环保性能优。 (6) LED在一定光束角内定向辐射,用于射灯、筒灯等灯具时,有利于提高下射光通比。 (7) 用于景观、装饰、广告、信号等场合,有多种彩色光LED,加上良好的启动和调光性能,容易实现数字化控制,以达到多彩、动态变化,在商业性、娱乐性场所极具渲染性。 2 白光LED用于室内照明待解决的问题 白光LED在照明领域探索前进,在实际应用中不断提高,已经取得了不少成绩,推动了LED照明的发展。LED应用于夜景照明,已经显示出很大的优越性,但是作为功能性照明,无论在产品或技术上,还远没有达到成熟的阶段,存在着不少有待进一步解决的问题,当然这也是符合发展规律的,主要问题有: (1) LED芯片主要依赖进口,应用国产芯片很少,大功率(1W及以上)芯片还没有,芯片缺少自己的技术和知识产权;我国已拥有很大规模的LED封装产业,具有较优良的装备,但封装技术、材料和工艺,还存在一定差距。 (2) 缺乏统一的标准,包括LED灯具系统、驱动电路等,一部分企业发挥自己的优势,研究开发了自己的产品,有些则借鉴或仿制,产品水平良莠不齐,各家产品规模各异,互换性差,维修困难。 (3) LED照明灯的测试方法没有统一,有些参数的测试还待研究,如显色性的测量和气体放电灯也不一定相同。 (4) LED灯具产品还处于初级阶段,技术上不成熟,还存在不少问题,如: 1) 散热问题:如何把结温有效降低到允许水平,仍在探索和实践中,温度控制不好,将影响光效,加光光通衰减,甚至色温、显色性的稳定。 2) 目前多数LED的色温偏高,过多的蓝色光谱,对于多数室内场所,会使人感觉不舒服,产生刺激感,与环境不够协调,光线不够柔和,不利于眼睛保护。 3) LED用作室内功能性照明,如何设计灯具的配光和控光系统,也是一个新课题,定向发光的LED不同于现有光源,灯具的反射、漫射、配光,都有自己的特点。 4) LED照明的驱动电路:也需要进一步优化和标准化,还需要时日,其性能包括使用寿命、功耗、谐波、功率因数等,都需要探索。 (5) 价格过高,是推广应用的又一障碍,单靠政府补贴,并非发展之良策,用LED代替白炽灯等低效光源,有显著节能效果,可享受补贴;而相对三基色直管荧光灯这类更高效光源,并没有节能效果(至少今日是如此),过高的初建费用,绝没有经济上的合理性。 (6) LED照明的另一个问题,是缺乏平稳有序的发展态势。短短几年,几千家企业挤入LED照明,有一哄而起的架势,使人想起“大跃进”的年代。有一些企业在模仿中制作,低水平重复,靠夸大入市,有的企业和一些媒体融合,过分炒作,夸大节能效果,甚至个别政府官员也取到推波助澜作用,误导了使用单位。必须建立一套完整的技术标准和客观的评价机制,实事求是的舆论导向,引导其健康发展。 3 LED在室内照明中的作用 3.1 应用的原则和方向 室内照明不同于夜景照明,更强调照明的功能;相对道路照明说,则是一个更为广阔的空间,不同的使用场所,不同的功能,不同的大小场所,不同的装饰美观要求,决定了室内照明灯具品种繁多,配光类型各异,当前成百上千企业拥向路灯的局面,应该开阔视野,更换思维,走进室内这个更宽广的天地。 走进室内,先做什么,从哪些领域突破,建议考虑以下原则和方向。 (1) 首先应符合《建筑照明设计标准》的规定,包括照度、均匀度、眩光、显色指数要求和相宜的色温,以达到良好的视觉条件和LPD限值规定。 (2) 应选择场所,试点应用,逐步扩展,循序渐进,总结经验,不断改进,切忌不顾对象,不分析条件,大面积推广。应寻找更能发挥自身优势的场所作为切入点。 (3) 突出节能:当前首先目标是去取代低效的白炽灯,更能发挥优势;第二个目标是取代卤素灯;第三是力求逐步代替紧凑型荧光灯。特别注意:并非LED都节能,应该是在达到相同照度水平、接近的照明质量条件下进行比较;从这点分析,目前不应以LED去代替高效的三基色直管荧光灯。 (4) 发挥LED彩色光的优势,在室内用于需要更高装饰要求,或作为景观、标志灯等用途。 (5) 发挥LED快速起动、方便调光的优势,优先用在要求声、光自控和需要调光或频繁开关灯等场所。 (6) 利用LED定向发光的特点,应用于需要定向照明的部位,如射灯、筒灯等。 3.2 适宜应用的场所 按上述原则,以下场所适宜应用或试用。 (1) 住宅或类似场所的楼梯间、走道装设节能自熄开关的灯,几乎都用白炽灯,最适宜用LED代替,节能效果好,虽只是一个“小灯”,但数量大,全国估计过亿支,其节能效益可观,企业经济效益显著。 (2) 疏散照明灯、疏散标志灯,以及其他标志灯,还有部分备用照明灯(当正常照明采用HID灯时),适宜用LED。 (3) 用LED代替PAR38(采用反射型白炽灯)这5类灯,是十分合适的;进一步研究代替MR16、MR25(采用卤素灯)一类射灯;这些应要求LED有更高显色指数(Ra)和具有暖色表(

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