未來半導(dǎo)體照明燈具的技術(shù)趨勢分析

半導(dǎo)體照明燈具系統(tǒng)的主要技術(shù)概況

1）燈具系統(tǒng)的熱量管理

一般常稱LED為冷光源，這是因為LED發(fā)光原理是電子經(jīng)過復(fù)合直接發(fā)出光子，而不需要熱的過程。但由于焦耳熱的存在，LED在發(fā)光的同時也有熱量伴隨，而且對于大功率和多個LED應(yīng)用的場合，熱量積少成多而不能小覷，LED不同于白熾燈、螢光燈等傳統(tǒng)照明光源，過高的溫度會縮短，甚至終止其使用壽命。而且LED是溫度敏感器件，當(dāng)溫度上升時，其效率急劇下降，所以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計及散熱技術(shù)開發(fā)也是LED應(yīng)用需面對的課題。由于強(qiáng)制空氣冷卻通常在光源中是不可取的，所以隨著輸入電功率的提高，散熱片和其他增強(qiáng)自然對流冷卻的方法就在LED燈和光源設(shè)計中發(fā)揮日益重要的作用。

2）提高顯色性

目前白光LED普遍使用發(fā)藍(lán)光LED疊加由藍(lán)光激發(fā)的發(fā)黃光的釔鋁石榴石(YAG)螢光粉，合成為白光。由于其發(fā)光光譜中僅含藍(lán)、黃這兩個波譜，所以存在色溫偏高、顯色指數(shù)偏低的問題，不符合普通照明要求。人眼對色差的敏感性大大高于對光強(qiáng)弱的敏感性，對照明而言，光源的顯色性往往比發(fā)光效率更重要。所以加入適量發(fā)紅光的螢光粉并能保持較高發(fā)光效率是LED白光照明中的一個重要的課題。

3）燈具系統(tǒng)的二次光學(xué)設(shè)計

傳統(tǒng)燈具長期以白熾燈、螢光燈光源為參照物來決定燈具的光學(xué)和形狀的標(biāo)準(zhǔn)，因此LED燈具系統(tǒng)應(yīng)考慮摒棄傳統(tǒng)燈具加上LED發(fā)光模組的組裝方式，充分考慮其光學(xué)特性，為LED光源專門設(shè)計不同的燈具。光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容主要包括如下幾個方面：①根據(jù)照明物件、光通量的需求，決定光學(xué)系統(tǒng)的形狀、LED的數(shù)目和功率的大小；②將若干個LED發(fā)光管組合設(shè)計成點光源、環(huán)形光源或面光源的“二次光源”，根據(jù)組合成的二次光源，計算照明光學(xué)系統(tǒng)；③構(gòu)成照明光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的“二次光源”上的每只LED管子配光分布控制十分重要。

由于LED發(fā)出的光束集中，更易于控制，且不需要反射器聚光，有利于減少燈具的深度。例如，利用平面鏡光學(xué)系統(tǒng)，可以只用1～2個LED就可照亮很大的表面，而燈具深度很??；而利用光導(dǎo)技術(shù)，LED直接裝于光導(dǎo)管旁，可大大減少光源及其它組件占用的體積，制成超薄的燈具。