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高功率LED照明設計師應清楚的5大概念
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時(shí)間：2013-06-12
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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高功率LED通常指1W以上的LED，是目前市場(chǎng)上炙手可熱的技術(shù)。自該項技術(shù)誕生以來(lái)，高功率LED以其用途廣、功能全的優(yōu)勢引起了照明行業(yè)及世界各地消費人群的廣泛關(guān)注。
高功率LED是照明技術(shù)發(fā)展的一次重大突破，在能效、節約成本及照明方面均有無(wú)可比擬的優(yōu)勢。高功率LED每瓦的亮度可達80流明(注：普通的白熾燈亮度為15流明/瓦，節能燈為70流明/瓦)，為節能提供了無(wú)限可能。此外，高功率LED的壽命是傳統白熾燈燈泡的10-15倍，比節能燈壽命長(cháng)3-10倍。實(shí)際上，除此之外，LED技術(shù)的耐用性大大節省了照明維修開(kāi)支。LED比其它照明有更好的設計靈活性。LED系統結構緊湊，并且可以搭配使用傳感器或其它照明控制器如調光器、日光控制裝置，以及顏色動(dòng)態(tài)調節器。
隨著(zhù)各地區、國家和城市機關(guān)為從傳統的白熾燈照明轉向更新的科技鋪平了道路，高功率LED將在未來(lái)幾年更為流行。世界各國(包括歐盟成員國如日本、澳大利亞、巴西及加拿大)將在2012年嚴令禁止使用白熾燈泡。在美國，一些市已開(kāi)始在交通信號和街燈中使用LED技術(shù)。隨著(zhù)美國各州法律(如加利福尼亞州法律第24條)規定在建筑內使用節能照明的實(shí)施，相信美國未來(lái)幾年由LED裝置取代傳統照明設備的速度會(huì )加倍。雖然使用了LED技術(shù)的照明設備與傳統節能燈均能起到節能的效果，但LED照明設備還具有環(huán)保功能。節能燈內含有導致環(huán)境污染的汞元素。目前，超過(guò)二十多個(gè)美國的州已經(jīng)立法，限制使用含汞燈。
如今，我們站在以高功率LED為引導的照明新紀元尖端。然而，有趣的是，我們對這項技術(shù)還存在一些廣泛誤解。為了使這項發(fā)展中的技術(shù)融入未來(lái)的科技產(chǎn)品更有力、更有效，設計工程師需要正確了解高功率LED的性能以及設計集成的各方面情況。以下是高功率LED照明設計師經(jīng)常搞糊涂的5大概念，試試你對高功率LED有多少認識。
概念1：高功率LED耗能高
錯。高功率LED技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵好處是低耗能。雖然高功率LED比標準LED耗能高，但是，調查中的一些比較值表明，高功率LED是市場(chǎng)上耗能最低的。一個(gè)普通LED燈耗能為75-15mW，而一個(gè)高功率LED耗能在1W到10W之間(無(wú)需規定上限，10W是目前標準大小的上限，可與一個(gè)有許多組件的成品裝置相比)。當與一個(gè)40W的低功率家用燈泡和一個(gè)60W的標準熒光燈相比時(shí)，這些算是低耗能值。某些情況下，60W白熾燈的耗能相當于一個(gè)15W節能燈的耗能，而節能燈的能耗更接近高功率LED。然而，LED不含汞、壽命長(cháng)的特性，使之成為低耗能光源的首選。
為了應對高功率LED耗能高這種普遍的謬見(jiàn)，行業(yè)的許多小組已經(jīng)開(kāi)始把高功率LED稱(chēng)作是高亮度(HB) LED了。
概念2：對于顯色性是關(guān)鍵的家用電器，不宜選擇高功率LED取代白熾燈
因為白色高功率LED特殊的熒光粉藍色芯片裝置會(huì )使顏色表現不協(xié)調。
錯。顯色程度是從1到100，而100與可見(jiàn)光譜上太陽(yáng)光剛好一致。當顯色指數(CRI)等級下降到低于80時(shí)，燈光下的顏色會(huì )與物體真實(shí)的顏色不符。研究表明，從物體真實(shí)顏色的角度來(lái)看，顏色搭配比燈光亮度更為重要。人的肉眼對顏色搭配的微妙變化不像對燈光亮度的變化那樣敏感。這使得顯色性變得極為重要，特別是在實(shí)際應用上——如冰箱食物照明、服裝更衣室照明或是對顏色感知度要求極高的展覽館油畫(huà)照明?，F在白色和彩色高功率LED都不斷提供高顯色分值。這并不總是一直這樣，而是由于近期科技突破所致。
第一款白色LED是由帶有熒光粉的藍色銦鎵(InGaN) LED芯片制成。直到約三年前，白色高功率LED的顏色由于表現力不足，已不能適應實(shí)際需要?！袄洹惫馔ǔＳ糜谘b置應用、辦公場(chǎng)所或人行道，但是熒光粉無(wú)法表現出令人滿(mǎn)意的“暖”白光，而廚房和臥室照明都需要這種“暖”白光，以此營(yíng)造一種溫馨的氛圍。
特別是過(guò)去兩年，科技進(jìn)步使冷暖色調一致的白色熒光粉LED照明成為可能。熒光粉的進(jìn)步和大批量生產(chǎn)經(jīng)驗的積累使自動(dòng)化系統的產(chǎn)生成為可能。這種自動(dòng)化系統可以自動(dòng)分類(lèi)測量冷暖白色LED燈的輻射波譜。然而，過(guò)去的LED僅限于“白色”或“非白色”兩種選擇，但是如今一些制造商可以把白色分成50種不同的“色調”。
LED顯色性的進(jìn)一步發(fā)展可能源于三原色 (RGB) LED的進(jìn)步。RGB LED的特點(diǎn)是把紅、綠、藍三種顏色的芯片封裝在一起。這些芯片可用于產(chǎn)生白光或其它顏色的光。RGB技術(shù)在近幾年已取得重大進(jìn)步。在此之前，RGB技術(shù)力求達到顏色穩定性，特別是具有波長(cháng)和轉換溫度強度功能的LED紅色芯片的顏色穩定性。新一代RGB LED控制器挑戰了此項技術(shù)，通過(guò)降額使顯色一致并調制脈寬。
2008年，高功率RGB LED——如 Lumex的AstraLED上市。高功率RGB LED極其適用于種類(lèi)繁多、且需要強光及低耗能裝置的應用。
優(yōu)良的CRI分值通常大于90。大多節能燈泡的發(fā)光率在75-90之間，而白熾燈則達到了100。LED的發(fā)光率可達90甚至更高，這是六年前LED技術(shù)剛起步時(shí)不可企及的目標。CRI系統不能很好地轉化成RGB LED。但是如果瀏覽下白色LED和RGB LED轉換的熒光粉光譜，就會(huì )發(fā)現發(fā)出的光譜中有多少可用光。存在光的波長(cháng)越多，就越容易獲得真正的白光，這是很直觀(guān)的想法。
除了可提供絕佳的顯色性外，高功率RGB LED還有其它的關(guān)鍵優(yōu)勢。比起單獨使用高功率紅、綠、藍包裝，將紅、綠、藍芯片封裝在一起可節省30%的費用和67%不動(dòng)產(chǎn)開(kāi)支。另外，排序和儲存過(guò)程可簡(jiǎn)化為單一零件號，從而取代原先的三個(gè)截然不同的零件。
概念3： 高功率LED的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是觸手不燙
錯。高功率LED的確會(huì )發(fā)出熱量。 由固態(tài)核心散發(fā)的熱量不能以紅外線(xiàn)的形式散發(fā)，需要從LED裝置散熱。在創(chuàng )建LED系統時(shí)熱處理是需要考慮的一個(gè)重要因素。
LED系統所需的熱處理類(lèi)型依設備的不同而不同。1W高功率LED系統可通過(guò)額外加銅的特殊PCB (印制電路板)來(lái)去熱。更大功率的LED系統將需要熱下沉技術(shù)來(lái)除熱。
熱處理的成本在增加，那么問(wèn)題是對于通常比較便宜的不采用LED的技術(shù)如何仍然能選用高功率LED。首先，經(jīng)過(guò)適當熱處理的HP LED的使用壽命比市面上其它產(chǎn)品更長(cháng)。這幾乎不受震動(dòng)和打擊的影響。有很寬的操作溫度范圍，可以提供微調輸出量和色調，這是其它普通照明根本無(wú)法提供的。同時(shí)其內在壽命比當前非LED技術(shù)的壽命要長(cháng)。所有這些因素都節省了成本，從而極大降低了熱處理所需的投資。
概念4：現在頂級LED供應商都提供定制的高功率LED解決方案
對。近年來(lái)不僅高功率LED技術(shù)取得進(jìn)展，而且由LED供應商提供的服務(wù)也發(fā)展迅速。真正優(yōu)秀的LED供應商不僅提供的產(chǎn)品質(zhì)量?jì)?yōu)越，而且提供的服務(wù)也有深度。優(yōu)秀的LED供應商會(huì )有把LED技術(shù)應用到更廣闊的照明系統中專(zhuān)家般的洞察力。優(yōu)秀的LED供應商應該具備光學(xué)、熱學(xué)和電子系統方面的專(zhuān)業(yè)知識，以便幫助你在特定應用方面找到最好的LED解決方案。
判斷供應商提供技術(shù)支持質(zhì)量好壞的一種方法，就是在初次與其交往時(shí)多加留意。優(yōu)秀的供應商應該會(huì )問(wèn)及廣泛的問(wèn)題，比如你正在創(chuàng )建的系統，以便確認他們鑒定的技術(shù)與你的實(shí)際需求是否基本匹配。他們可能會(huì )問(wèn)你關(guān)于設計方面或是環(huán)保和性能先決條件的問(wèn)題。供應商不僅會(huì )告訴你哪種LED更符合你的實(shí)際需求，而且會(huì )提供關(guān)于如何把這項技術(shù)與其它的系統部件
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