發(fā)揮LED的優(yōu)勢(shì) 優(yōu)先發(fā)展室內(nèi)照明

　　1 LED的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

　　就節(jié)能而言能夠和LED競(jìng)爭(zhēng)的傳統(tǒng)光源僅有氣體放電燈，LED光源的優(yōu)勢(shì)是從電能轉(zhuǎn)化為光能的物理過程僅限于發(fā)光器件內(nèi)部，就是帶電粒子、自由電子和空穴都是處于束縛態(tài)，在復(fù)合時(shí)發(fā)光。發(fā)光中心也在發(fā)光體（LED器件）內(nèi)部，當(dāng)然光從發(fā)光體內(nèi)部出來時(shí)伴有吸收和反射損失。但是氣體放電光源完全不同，發(fā)光中心在自由空間，這要求電能首先用于把電子從陰極發(fā)射出來，也就是必須有陰極區(qū)的能量損耗，這是氣體放電光源的共同特點(diǎn)，也是比LED多損失能量的原因所在。但在自由空間自由電子產(chǎn)生的氣體激發(fā)和電離引起的發(fā)光過程與LED的發(fā)光過程是等效的。這里沒有像LED器件內(nèi)部的自吸收強(qiáng)烈，也沒有光從固體材料表面反射的損失那樣大。但是氣體放電中陰極區(qū)的存在是LED光效能夠超越傳統(tǒng)光源的重要原因之一。

　　氣體放電光源由于陰極區(qū)的存在，大功率長(zhǎng)放電管的陰極區(qū)的損耗占總功率就小、光效就高，反之小功率放電光源的光效就低。再者，氣體放電光源的發(fā)射光譜與發(fā)光氣體的氣壓有關(guān)，要保證一定的蒸汽壓，特別是HID（高強(qiáng)度氣體放電光源）燈必須保持適當(dāng)高的溫度。因此，氣體放電燈適合用于大功率，即使小體積也不怕發(fā)熱。

　　LED光源如前述，發(fā)光的過程在固體材料內(nèi)部，固體材料的密度要比氣體高得多，自吸收嚴(yán)重存在，單個(gè)器件不可能尺寸太大。又因?yàn)轶w積小不能注入太多的電能，否則會(huì)使溫度急烈升高，會(huì)使光轉(zhuǎn)換效率下降、光效下降。因此，LED適用于小功率，并且器件工作溫度不能太高，即使LED光源可以群組成大功率，但需付出代價(jià)，突出集中表現(xiàn)在成本和使用的難度（散熱）方面。

　　以上是我們考慮問題的出發(fā)點(diǎn)，即就在目前水平上，大功率光源或大面積高光通照明應(yīng)選用氣體放電光源，小面積照明應(yīng)以LED為主。這個(gè)原則應(yīng)該作為近期LED光源進(jìn)入室內(nèi)照明的切入點(diǎn)，由此起歩隨LED器件（特別是國(guó)產(chǎn)器件）性能提髙價(jià)格下降逐步占據(jù)整個(gè)室內(nèi)照明市場(chǎng)。

2 室內(nèi)照明LED產(chǎn)品的開發(fā)

　　某些照明產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)不研究照明光源總體發(fā)展現(xiàn)狀，不重視發(fā)揮LED光源的優(yōu)勢(shì)，克服其不足的方面，只熱衷模彷傳統(tǒng)光源外型，不合理地推廣只能暴露其缺點(diǎn)，而阻礙LED的發(fā)展。

　　2.1　LED球泡燈

　　顯然這是為追求白熾燈外形而設(shè)計(jì)，其結(jié)果是投資在模擬白熾燈外形（包括散熱的設(shè)計(jì)）更加重了成本負(fù)擔(dān)，本來比白熾燈大大節(jié)能的產(chǎn)品被100倍以上的價(jià)格（同樣光通）沖掉了人們心目中的節(jié)電優(yōu)點(diǎn)。LED能否快速替代白熾燈的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)出廉價(jià)高質(zhì)量的產(chǎn)品而不在于是否像白熾燈。當(dāng)然有著百年歷史的白熾燈在人們心目中有著深刻的印象，球泡型燈市場(chǎng)吸引力是大的，但中國(guó)普通老百姓的購(gòu)買力相對(duì)較低，價(jià)格將是阻礙這型燈現(xiàn)在推廣的原因。盡管日本等國(guó)積極推廣這種款式，我國(guó)應(yīng)待LED價(jià)格有明顯降低后再大量推廣。

　　值得注意的是緊湊型熒光燈是LED球泡燈的竟?fàn)帉?duì)象仍需政府補(bǔ)貼才能大面積推廣?？梢奓ED光源進(jìn)入家庭的難度。應(yīng)該說家庭照明是室內(nèi)照明的最大市場(chǎng)。

　　小功率照明是LED光源的優(yōu)勢(shì)，10W以下的氣體放電燈其光效遠(yuǎn)低於LED光源，5W以下的緊湊型熒光燈不僅光效低而且難於制造，LED光源能夠填補(bǔ)該領(lǐng)域的空白。作者認(rèn)為0.5-3W應(yīng)為球泡燈的最初重點(diǎn)發(fā)展方向。能使用20mA LED的小燈珠，散熱難度不大，不需要從國(guó)外進(jìn)口芯片，價(jià)格便宜，市場(chǎng)前景應(yīng)該很好。不要很久國(guó)產(chǎn)功率型芯片就會(huì)趕上國(guó)際先進(jìn)水平，價(jià)格也下來了就可向5W以上光源發(fā)展。逐步占領(lǐng)緊湊型熒光燈市場(chǎng)。

　　2.2 管形LED燈

　　這是一種模擬熒光燈的光源。

　　如前所述，熒光燈管越長(zhǎng)功率越大光效越高，長(zhǎng)管型是由它的基本原理所決定的。為了組成面光源在燈具中必須并排安裝多根，當(dāng)然還有其它的原因。用LED可以直接組成面光源，為什么要做成直管型模彷熒光燈呢？是我國(guó)生產(chǎn)的熒光燈普通市場(chǎng)產(chǎn)品光效70lm/W左右，我國(guó)LED產(chǎn)品的光效標(biāo)稱值也許比這個(gè)值高。但是如需要2000-3000lm光源二者的差價(jià)大約也在100倍。

　　誰(shuí)愿意花大價(jià)錢買一個(gè)外形相同照明效果（總光通）相近的產(chǎn)品呢？

　　2.3　建立LED照明技術(shù)新的設(shè)計(jì)理念充實(shí)照明學(xué)科領(lǐng)域

　　傳統(tǒng)光源在發(fā)展過程中都是突出自己的特點(diǎn)，沒有受前期流行光源的束縛，如白熾燈、熒光燈、高強(qiáng)度氣體放電燈（HID）在其歷史發(fā)展過程中都有各自不同的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，那是自身發(fā)光的物理機(jī)制所決定的。熒光燈發(fā)明大約三十年才開始仿制白熾燈外形出現(xiàn)了緊湊型熒光燈，又經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)才得到推廣。LED在推廣過程中應(yīng)把握自己體積小、單顆功率小、工作電壓低、光效高的特點(diǎn)做出自身的設(shè)計(jì)，要回避缺點(diǎn)（散熱困難、價(jià)格高），把發(fā)展方向放在傳統(tǒng)光源不能進(jìn)入的領(lǐng)域，如分散布光突出藝術(shù)氛圍、平面發(fā)光和立體發(fā)光燈具、小型投射形光源等。

　　隨著LED光源的推廣在建筑物理學(xué)科中有關(guān)建筑照明的內(nèi)容應(yīng)發(fā)展和填補(bǔ)適合LED光源的設(shè)計(jì)方案，從事燈具研究的學(xué)者也應(yīng)設(shè)計(jì)出突出LED特點(diǎn)的燈具走出傳統(tǒng)光源相關(guān)行業(yè)的束縛。3 LED優(yōu)先發(fā)展的室內(nèi)照明領(lǐng)域

　　由前述LED體積小、單顆功率小、工作電壓低的特點(diǎn)，它不僅首先替代白熾燈，還有排擠緊湊型熒光燈的潛力，因?yàn)樾」β蕷怏w放電燈光效不高，所以室內(nèi)照明LED有廣闊的推廣前景，具有以下幾個(gè)領(lǐng)域可優(yōu)先發(fā)展。

　　3.1　重視家庭照明的應(yīng)用

　　家庭照明市場(chǎng)大，照明面積小不需要高通量光源，但要求照明具有藝術(shù)效果，這正是LED光源的優(yōu)勢(shì)，巧妙地分散照明設(shè)計(jì)或藝術(shù)類燈具對(duì)年青一代用戶具有極大吸引力，當(dāng)然受價(jià)格高的影響，市場(chǎng)的推廣會(huì)有一個(gè)過程。所幸的是現(xiàn)在市場(chǎng)中能見到這種產(chǎn)品，希望在價(jià)格上多一些擋次供不同人群選取。

　　3.2　交通車輛內(nèi)部的照明

　　汽車、火車、輪船和飛機(jī)內(nèi)部照明LED也有巨大優(yōu)勢(shì)，這些設(shè)備的基本條件是蓄電池，利用LED光源可以不要逆變器，電源效率有可能提高，對(duì)電源波動(dòng)（主要是低于正常值）仍能工作，當(dāng)然光效高的因素比一般民用產(chǎn)品更受重視，而價(jià)格高也比民用品更能容忍。

　　3.3 賓館酒店及娛樂場(chǎng)所照明

　　高檔賓館酒店、會(huì)所、ＫＴＶ等娛樂場(chǎng)所不需要高的光通量，講究燈光設(shè)計(jì)的藝術(shù)效果，環(huán)境光線要使人感受特定的情調(diào)，LED燈具可實(shí)現(xiàn)不同色彩的光且光線柔和。目前，LED在這些場(chǎng)所已有應(yīng)用，價(jià)格方面也能夠接受。

　　3.4　特殊照明的應(yīng)用

　　由于LED光源不含紅外、紫外光譜成分，直流供電、發(fā)光穩(wěn)定對(duì)于特殊照明就顯得很重要，如文物、貴重商品、學(xué)生的臺(tái)燈、醫(yī)療設(shè)備等。這里特別要指出的是這類光源要具有高的顯色指數(shù)，對(duì)發(fā)光的方向都應(yīng)該有合乎需要的限定。

　　3.5　辦公照明、LED與熒光燈的競(jìng)爭(zhēng)

　　LED光源用于教室與大型辦公室、車間等照明燈具當(dāng)前同熒光燈燈具相比優(yōu)勢(shì)不大，可以從面光源燈具與之竟?fàn)帯?/P>

　?。?）照明環(huán)境要求光通量高，LED總體價(jià)格太高。

　?。?）熒光燈是首選光源，如前述的熒光燈由于陰極區(qū)占的能量損耗小，光效也高（以上），千流明價(jià)格大大低于LED，如無(wú)特殊原因當(dāng)前不會(huì)選用LED燈具。

　?。?）面光源LED燈具可與之竟?fàn)幱捎诓荒艿玫酱竺娣e均勻放電，只能做成直管型放電燈，如果用分散的LED小燈珠排成面光源既美觀又方便，所以LED直管燈實(shí)在沒有必要。當(dāng)然目前價(jià)格尚高推廣還有難度，隨看LED價(jià)格的下降竟?fàn)幜?huì)再提高。4 與時(shí)俱進(jìn)大力推廣LED在室內(nèi)照明中的應(yīng)用

　　（1）大力提高國(guó)產(chǎn)器件水平，提高占有率

　　作者認(rèn)為就當(dāng)前技術(shù)LED功率型器件的近期光效不會(huì)超過200lm/W，我國(guó)當(dāng)前市場(chǎng)上常見產(chǎn)品不足100lm/W，進(jìn)口產(chǎn)品在100lm/W以上。在優(yōu)先發(fā)展民族工業(yè)的前提下，現(xiàn)階段應(yīng)該大量選用小功率LED和低光通應(yīng)用環(huán)境，室內(nèi)照明應(yīng)該大力推廣。注重產(chǎn)品可靠性，適當(dāng)照顧到價(jià)格，創(chuàng)造條件鼓勵(lì)選用國(guó)