商業(yè)照明為什么要使用LED？

文章來源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2014-08-27

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圖：LED之父尼克·何倫亞克

　　那么，是什么讓LED顯得如此特別？它的屬性和參數(shù)是如何幫助它勝過傳統(tǒng)光源的呢？為什么建筑師、零售開發(fā)商和空間設(shè)計(jì)師越來越偏向于在他們的照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用LED呢？像任何問題的答案一樣，我們可以簡(jiǎn)而言之，也可以細(xì)細(xì)道來。簡(jiǎn)而言之，車間照明，LED高效率、長(zhǎng)壽命、顯色出眾、色溫多樣、成本效益高和環(huán)保。但是，如果我們想真正理解， led質(zhì)量，我們必須詳細(xì)地了解各個(gè)性能，來看看LED到底是什么。

　　LED的原理

　　LED是一種電致發(fā)光的半導(dǎo)體二極管，每個(gè)二極管都有兩個(gè)半導(dǎo)體：產(chǎn)生電子的N型半導(dǎo)體和產(chǎn)生空穴的P型半導(dǎo)體。當(dāng)電流通過時(shí)，N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合產(chǎn)生光子（通常稱之為電磁輻射），其中一部分光子發(fā)出可見光。

圖：LED發(fā)光原理

大部分LED發(fā)出的光集中在可見光的藍(lán)光部分，需要通過熒光粉涂層把它轉(zhuǎn)化為白光。LED發(fā)光的晶粒部分，事實(shí)上就跟鉛筆戳個(gè)點(diǎn)一樣小，它需要被封裝起來，封裝芯片用來改變光線和保護(hù)晶粒。

圖：LED晶粒和封裝芯片

圖：LED的白光可由藍(lán)光LED涂裝黃色熒光粉獲得。早在1700s，大牛牛頓就在顏色混成試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了白光可由藍(lán)光和黃光混成這一現(xiàn)象。

　　LED是如何做到高效？

　　基本而言，它的特點(diǎn)是小顆粒通過小電流就可以發(fā)出大量指向性的光。LED的光束角通常在15°到180°，這就可以精確控光、使得光線在燈具腔體內(nèi)的損失最小化。這是明顯不同于傳統(tǒng)光源的地方，傳統(tǒng)光源通常發(fā)光角度很寬，很多光線逸散在了根本不需要的方向。這就意味著，使用LED光源時(shí)，使用比較少的光就可以達(dá)到同樣的照度水平，降低了能耗。

　　另一方面，戶外照明，LED本身的發(fā)光能力更強(qiáng)，也就是發(fā)光效率更高。白熾燈的電光轉(zhuǎn)換率是大約5%，LED照明企業(yè)，企業(yè)資訊，熒光燈30%，LED 40%。另一個(gè)衡量值是光源的發(fā)光效率，也就是光源把1瓦電功率轉(zhuǎn)化為光通量的效率，單位是lm/W。90年代中期第一顆白光LED的發(fā)光效率大概是0.1lm/W，現(xiàn)在商用的冷色溫白光LED，店鋪照明，發(fā)光效率已經(jīng)高達(dá)160lm/W，國(guó)際資訊，LED天花燈，實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)已經(jīng)超過250lm/W（cree宣稱實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)已經(jīng)達(dá)到303lm/W），說明LED的潛力非常巨大。

圖：光源的發(fā)光效率

圖：LED發(fā)光效率趨勢(shì)圖（圖片來源：CREE）

　　顯色指數(shù)和色溫

　　在零售空間照明設(shè)計(jì)中，顯色指數(shù)和色溫是至關(guān)重要的。LED光源在這方面的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)使它更適合于這一類復(fù)雜的照明應(yīng)用場(chǎng)所。LED可以通過調(diào)試熒光粉發(fā)出色溫在2500K-10000K之間任何K值的光，這是傳統(tǒng)光源無法做到的。甚至可以利用LED技術(shù)，在一個(gè)燈具里對(duì)色溫進(jìn)行調(diào)節(jié)，這對(duì)快速變化的零售環(huán)境而言非常靈活和實(shí)用。

圖：通過熒光粉調(diào)整LED光源的色溫

圖：白光LED和各種顏色LED光譜

白光也可以通過RGB混合而成，這種RGB混光方案可以在純白光之外，提供數(shù)以百萬計(jì)的可變換的顏色，給零售空間照明解決方案提供了新的機(jī)遇。但這種解決方案存在的問題是：

　　1、正確的混光比較困難；

　　2、顯色指數(shù)會(huì)下降。

圖：在應(yīng)用中調(diào)節(jié)LED光源的顏色和色溫

　　在顯色性方面，LED的一般顯色指數(shù)CRI可以做到98。對(duì)于零售空間而言，CRI＞90才可以達(dá)到好的人眼難以識(shí)別差異的顯色效果。同時(shí)，特殊顯色指數(shù)在其中的作用也至關(guān)重要，因此我們應(yīng)該關(guān)注整個(gè)R1-R15。跟色溫一樣，LED在這一方面具備調(diào)節(jié)能力，而其他光源很難做到這一點(diǎn)。

　　這樣，LED照明企業(yè)，在商業(yè)空間里，LED寬范圍可得的色溫和高顯色能力能使任何商品都得到充分而真實(shí)的展示，而RGB則可以用來加強(qiáng)零售空間的趣味性和戲劇效果。

　　LED的壽命

　　LED的壽命怎么樣呢？好的LED產(chǎn)品可以達(dá)到50000h壽命，失效率也很低。在商業(yè)空間的實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，意味著如果每周7天，每天12小時(shí)，LED燈具可以服務(wù)11年，這是傳統(tǒng)光源所無法達(dá)到的。當(dāng)然，星級(jí)酒店照明燈具，光衰造成的照明效果的降低是無可避免的，這一點(diǎn)需要在照明設(shè)計(jì)初期予以考慮。

　　對(duì)于LED燈具而言，有效的散熱非常重要，因?yàn)闊崃康睦鄯e會(huì)造成發(fā)光效率的劇烈衰減。所以在實(shí)際使用中，一定要選用散熱設(shè)計(jì)好的優(yōu)質(zhì)燈具。

　　圖：LED的發(fā)光量會(huì)隨著時(shí)間而衰減。因此，家用照明，在照明設(shè)計(jì)時(shí)，LED的壽命應(yīng)該根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合來進(jìn)行確定。比如，對(duì)于應(yīng)急照明而言，應(yīng)該采用L80，亦即將LED燈具的光通量衰減到初始光通量的80%時(shí)的壽命作為其設(shè)計(jì)壽命。在一般照明中，則可以按照L70或者L50來進(jìn)行設(shè)計(jì)。LED的壽命很大程度上取決于環(huán)境溫度和散熱設(shè)計(jì)，如果燈具運(yùn)行在較高的環(huán)境溫度（如圖中Tc(1)），或者燈具的散熱設(shè)計(jì)很差時(shí)，它的壽命會(huì)大大縮減。

　LED的成本效益

　　LED這么貴，為什么還說它的成本效益高呢？

　　是的，LED很貴，但對(duì)于成本效益而言，這只是其中一個(gè)考量因素。（同樣，對(duì)于現(xiàn)在已經(jīng)不貴的LED產(chǎn)品，你也得清楚，這只是其中一個(gè)考量因素�。�