LED在室內照明的應用與前景

白光LED在室內照明的應用與優(yōu)勢

半導體發(fā)光二極管(LED)已有四十多年的歷史，到上世紀九十年代上半期研究出現藍光LED后，很快就成功解決了白光LED。白光LED的問(wèn)世及其快速發(fā)展，受到了世界各照明企業(yè)的關(guān)注，投入了很大的資金，進(jìn)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，作為一種新型的固體光源(SSL)進(jìn)入照明領(lǐng)域，成為第二代(氣體放電燈)光源以后的第三代新型光源。

1 白光LED的優(yōu)勢

白光LED出現近15年，其發(fā)展速度之快，超過(guò)人們的預計，好象一個(gè)超常發(fā)展的少年“神童”，受到家庭和社會(huì )的特別關(guān)注和培育。其主要優(yōu)勢和特點(diǎn)有：

(1) 光效迅速提高：到現在，產(chǎn)品的實(shí)用光效可達70～90lm/W，據報導，美國實(shí)驗室數據達160lm/W，而用還有增加的趨勢，預期在未來(lái)3～5年，實(shí)用光效達到150～200lm/W是可能的，到那時(shí)有可能成為最高效的光源。

(2) 起動(dòng)性能好，快捷可靠，只有毫秒級的響應時(shí)間，能達到全光通輸出。

(3) 調光方便，可控性強。

(4) 耐震動(dòng)，耐氣候性良好，壽命長(cháng)。

(5) 不含汞，環(huán)保性能優(yōu)。

(6) LED在一定光束角內定向輻射，用于射燈、筒燈等燈具時(shí)，有利于提高下射光通比。

(7) 用于景觀(guān)、裝飾、廣告、信號等場(chǎng)合，有多種彩色光LED，加上良好的啟動(dòng)和調光性能，容易實(shí)現數字化控制，以達到多彩、動(dòng)態(tài)變化，在商業(yè)性、娛樂(lè )性場(chǎng)所極具渲染性。

2 白光LED用于室內照明待解決的問(wèn)題

白光LED在照明領(lǐng)域探索前進(jìn)，在實(shí)際應用中不斷提高，已經(jīng)取得了不少成績(jì)，推動(dòng)了LED照明的發(fā)展。LED應用于夜景照明，已經(jīng)顯示出很大的優(yōu)越性，但是作為功能性照明，無(wú)論在產(chǎn)品或技術(shù)上，還遠沒(méi)有達到成熟的階段，存在著(zhù)不少有待進(jìn)一步解決的問(wèn)題，當然這也是符合發(fā)展規律的，主要問(wèn)題有：

(1) LED芯片主要依賴(lài)進(jìn)口，應用國產(chǎn)芯片很少，大功率(1W及以上)芯片還沒(méi)有，芯片缺少自己的技術(shù)和知識產(chǎn)權;我國已擁有很大規模的LED封裝產(chǎn)業(yè)，具有較優(yōu)良的裝備，但封裝技術(shù)、材料和工藝，還存在一定差距。

(2) 缺乏統一的標準，包括LED燈具系統、驅動(dòng)電路等，一部分企業(yè)發(fā)揮自己的優(yōu)勢，研究開(kāi)發(fā)了自己的產(chǎn)品，有些則借鑒或仿制，產(chǎn)品水平良莠不齊，各家產(chǎn)品規模各異，互換性差，維修困難。

(3) LED照明燈的測試方法沒(méi)有統一，有些參數的測試還待研究，如顯色性的測量和氣體放電燈也不一定相同。

(4) LED燈具產(chǎn)品還處于初級階段，技術(shù)上不成熟，還存在不少問(wèn)題，如：

1) 散熱問(wèn)題：如何把結溫有效降低到允許水平，仍在探索和實(shí)踐中，溫度控制不好，將影響光效，加光光通衰減，甚至色溫、顯色性的穩定。

2) 目前多數LED的色溫偏高，過(guò)多的藍色光譜，對于多數室內場(chǎng)所，會(huì )使人感覺(jué)不舒服，產(chǎn)生刺激感，與環(huán)境不夠協(xié)調，光線(xiàn)不夠柔和，不利于眼睛保護。

3) LED用作室內功能性照明，如何設計燈具的配光和控光系統，也是一個(gè)新課題，定向發(fā)光的LED不同于現有光源，燈具的反射、漫射、配光，都有自己的特點(diǎn)。

4) LED照明的驅動(dòng)電路：也需要進(jìn)一步優(yōu)化和標準化，還需要時(shí)日，其性能包括使用壽命、功耗、諧波、功率因數等，都需要探索。

(5) 價(jià)格過(guò)高，是推廣應用的又一障礙，單靠政府補貼，并非發(fā)展之良策，用LED代替白熾燈等低效光源，有顯著(zhù)節能效果，可享受補貼;而相對三基色直管熒光燈這類(lèi)更高效光源，并沒(méi)有節能效果(至少今日是如此)，過(guò)高的初建費用，絕沒(méi)有經(jīng)濟上的合理性。

(6) LED照明的另一個(gè)問(wèn)題，是缺乏平穩有序的發(fā)展態(tài)勢。短短幾年，幾千家企業(yè)擠入LED照明，有一哄而起的架勢，使人想起“大躍進(jìn)”的年代。有一些企業(yè)在模仿中制作，低水平重復，靠夸大入市，有的企業(yè)和一些媒體融合，過(guò)分炒作，夸大節能效果，甚至個(gè)別政府官員也取到推波助瀾作用，誤導了使用單位。必須建立一套完整的技術(shù)標準和客觀(guān)的評價(jià)機制，實(shí)事求是的輿論導向，引導其健康發(fā)展。

3 LED在室內照明中的作用

3.1 應用的原則和方向

室內照明不同于夜景照明，更強調照明的功能;相對道路照明說(shuō)，則是一個(gè)更為廣闊的空間，不同的使用場(chǎng)所，不同的功能，不同的大小場(chǎng)所，不同的裝飾美觀(guān)要求，決定了室內照明燈具品種繁多，配光類(lèi)型各異，當前成百上千企業(yè)擁向路燈的局面，應該開(kāi)闊視野，更換思維，走進(jìn)室內這個(gè)更寬廣的天地。

走進(jìn)室內，先做什么，從哪些領(lǐng)域突破，建議考慮以下原則和方向。

(1) 首先應符合《建筑照明設計標準》的規定，包括照度、均勻度、眩光、顯色指數要求和相宜的色溫，以達到良好的視覺(jué)條件和LPD限值規定。

(2) 應選擇場(chǎng)所，試點(diǎn)應用，逐步擴展，循序漸進(jìn)，總結經(jīng)驗，不斷改進(jìn)，切忌不顧對象，不分析條件，大面積推廣。應尋找更能發(fā)揮自身優(yōu)勢的場(chǎng)所作為切入點(diǎn)。

(3) 突出節能：當前首先目標是去取代低效的白熾燈，更能發(fā)揮優(yōu)勢;第二個(gè)目標是取代鹵素燈;第三是力求逐步代替緊湊型熒光燈。特別注意：并非LED都節能，應該是在達到相同照度水平、接近的照明質(zhì)量條件下進(jìn)行比較;從這點(diǎn)分析，目前不應以L(fǎng)ED去代替高效的三基色直管熒光燈。

(4) 發(fā)揮LED彩色光的優(yōu)勢，在室內用于需要更高裝飾要求，或作為景觀(guān)、標志燈等用途。

(5) 發(fā)揮LED快速起動(dòng)、方便調光的優(yōu)勢，優(yōu)先用在要求聲、光自控和需要調光或頻繁開(kāi)關(guān)燈等場(chǎng)所。

(6) 利用LED定向發(fā)光的特點(diǎn)，應用于需要定向照明的部位，如射燈、筒燈等。

3.2 適宜應用的場(chǎng)所

按上述原則，以下場(chǎng)所適宜應用或試用。

(1) 住宅或類(lèi)似場(chǎng)所的樓梯間、走道裝設節能自熄開(kāi)關(guān)的燈，幾乎都用白熾燈，最適宜用LED代替，節能效果好，雖只是一個(gè)“小燈”，但數量大，全國估計過(guò)億支，其節能效益可觀(guān)，企業(yè)經(jīng)濟效益顯著(zhù)。

(2) 疏散照明燈、疏散標志燈，以及其他標志燈，還有部分備用照明燈(當正常照明采用HID燈時(shí))，適宜用LED。

(3) 用LED代替PAR38(采用反射型白熾燈)這5類(lèi)燈，是十分合適的;進(jìn)一步研究代替MR16、MR25(采用鹵素燈)一類(lèi)射燈;這些應要求LED有更高顯色指數(Ra)和具有暖色表(3300K)。

(4) 應用于商場(chǎng)作重點(diǎn)照明的射燈，博展館類(lèi)建筑的射燈，以及公共建筑的筒、射燈等。

(5) 賓館使用白熾燈和鹵素燈較多，是應用LED燈的適宜場(chǎng)所，可以應用來(lái)取代白熾燈、鹵素燈的有：客房需調光的床頭燈、床頭頂上閱讀燈、夜燈、衣柜燈、吧臺燈、開(kāi)門(mén)燈、進(jìn)門(mén)過(guò)道燈，以及衛生間洗浴燈等。

(6) 局部照明燈，采用安全特低電壓(SELV)的檢修燈。

(7) 視覺(jué)條件要求不太高的一般建筑的輔助場(chǎng)所，如走道、衛生間，一般用途的庫房，風(fēng)機、水泵房等。

3.3 需要研究應用場(chǎng)所

(1) 裝飾要求高的場(chǎng)所(賓館等)的水晶玻璃吊燈，現在都使用燭形白熾燈，應該研究能達到類(lèi)似效果的LED取代，從色溫、光譜和顯色性等效果進(jìn)行研究。

(2) 需要調光的廳堂、多功能廳及其他類(lèi)似場(chǎng)所，現在用白熾燈的，應研究用LED代替。

3.4 目前不具備條件應用LED的場(chǎng)所

(1) 這類(lèi)場(chǎng)所主要有辦公室、教室，商場(chǎng)的一般照明，控制室、各類(lèi)工業(yè)場(chǎng)所(如儀表、電子、紡織、成衣、卷煙等)。

(2) 這類(lèi)場(chǎng)所照明主要是功能性照明，要求顯色性較高，色溫相宜、眩光控制較好，均勻性好，以保證良好的視覺(jué)環(huán)境，同時(shí)要求有很高的照明能效;現在使用三基色直管熒光燈(不小于4英尺長(cháng))，其光效高，視覺(jué)效果好，目前的LED還難以達到這些要求，所以不宜使用，可以研究準備條件，用怎樣配光形式的燈具來(lái)適應。

4 未來(lái)前景

LED仍在不斷發(fā)展之中，室內照明空間廣闊，未來(lái)應用前景是光明的。但是要有更大前進(jìn)和相應的研究、探索工作，為應用創(chuàng )造條件。

(1) 進(jìn)一步提高光效和顯色性，研究多種更適應的色溫。

(2) 把半導體學(xué)科和照明學(xué)科更有機結合，深入研究適合LED特點(diǎn)的燈具形式和燈具配光系統。

(3) 進(jìn)一步降低成本。

期望在5～10年左右時(shí)間，LED在室內功能照明領(lǐng)域能更大范圍推廣應用。

在關(guān)注LED發(fā)展、應用的同時(shí)，還應該注意到另一種固體光源——有機半導體發(fā)光二極管(OLED)也在悄然崛起，已開(kāi)始顯示更多的優(yōu)勢，或許在未來(lái)若干年成為現有光源以及LED的強有力競爭者，需要我們更多的關(guān)注。