LED半导体照明创新 文章出处:LED照明时代 更新于2009-07-21 09:22:53

LED LED光源 LED半导体

1、LED半导体照明简述
        LED半导体在照明领域中的普遍应用，可能是继白炽灯发明以来最重要的技术革命。由于半导体材料可直接将电能转换为光能，所以  LED  半导体照明与传统照明光源最大的不同在于它的光能不是由热能转化而来的，是真正意义上的绿色光源，具有寿命长、能耗低、发光效率高、稳定性好、无频闪以及无红外线和紫外线辐射等优点，并且发出的光色纯净。  LED  半导体照明与传统意义上的白炽灯、  荧  光灯、高压  钠  灯等在原理上、结构上、组合上具有根本性的区别，因此，在  LED  半导体照明灯的设计、标准的问题上要充分考虑  LED  半导体照明灯的基础结构、封装形式、散热方式、可靠性等特点，通过制定或修订标准对产品设计和工程方案进行规范，从而引导这个新兴行业（产品）由无序、无标准状态变为有序、有标准地进入市场。

2、LED发光特性
        LED半导体在正向偏压下发光是通过电子与空穴的复合运动，将复合的能量以光（有效复合）或热（无效复合）的形式释放，发出的光场呈扇形分布，发光强度略大于最大强度的一半之处所构成的角度称为半强度角  /2  ，是典型的点光源和高指向性光源。如果将多个  LED  芯片封装在一个面板上，那么就构成了面光源，但仍具有高指向性，距离照明需求的散光源还有一定的差距。虽然可以在封装时加上散射剂以及光学透镜处理来促进散射问题，但在大功率  LED  发光芯片的散热及发光效率的处理上又存在着寻求理想解决方案的难题。
 现在用于照明的大功率  LED  发光管有  1W  、  3W  、  5W  等规格，由于是高发光强度的点光源和高指向性光源，对人眼视网膜造成伤害的问题不容忽视。因此，在大功率照明光源设计、创新中就要有新的思路，并制定新的标准规范。

3、LED线型光源设计
        为适应通用照明的需要，  LED  半导体照明光源迫切需要解决散热问题，特别是  LED  多芯封装或多个  LED  灯管集成灯具的散热问题。据有关资料统计，大约  70%  的故障是由于  LED  的结温过高造成的。在负载为额定功率一半的情况下，温度每升高  20  ℃  ，故障就上升一倍，可见，  LED  热阻严重地影响  LED  的发光性能。当  LED  热阻小时，光通量几乎与电流成正比例增加，随着热阻增大，  P-N  结温度势必升高，当正向电流增加到某一定值，光通量将趋于饱和，饱和以后，如果热阻继续增大，光通量还会呈下降趋势。对于一个  LED  管，设法降低  P-N  结与散热系统的热阻，是抑制器件温升的根本途径。

4、制定LED半导体照明光源标准的建议
        现有LED半导体照明的设计仍沿用传统照明设计思路是不可取的。传统照明是由灯丝或其它电致发光材料发光，较少考虑散热问题，与  LED  照明通过电子注入与空穴复合发光完全是两种发光原理。因此，半导体  LED  照明标准不应沿用灯泡、灯管、灯座、灯罩的概念，而应该是由发光体、散热体、电源组、光学组件构成发光引擎。低照度二极管可采用现行二极管的标准，而大功率（大于  1W  ）、高流明（根据  LED  的发展，单颗  LED  芯片可达到  200lm/W  ）的  LED  发光管则应有相应标准规定，为避免或尽量减小大功率点光源对人眼视网膜造成的伤害，还建议制定对大功率点光源发光强度的限制标准，对未经过良好光学设计，不具备绿色照明效果的  LED  照明亮出市场准入的红灯，同时对LED点光源、面光源、线型光源进行标准定义和合规定光学设计标准。
        LED发光体电学指标、光学指标、热学指标中应重点强调发光强度的空间分布：可否把视角小于  60  °在标准上纳入射灯范围；把  60  °～  120  °纳入一般照明范围；把＞120 纳入通用照明范围。
        另外，对LED结温测定中应规定结温许可值＜  80  ℃  ，用以保证产品的设计寿命和光效，同时应增加热量管理指标，防止  LED  由于过热而造成失效。热量管理中，对散热指标给出推荐性的结构尺寸，如点光源基板尺寸、散热体散热面积等，如有可能，还可建立  LED  常规基板标准、支架标准（推荐采用专利），使行业规模化生产有标准可循。

结束语
        半导体  LED  照明是照明领域的新生事物，制定相关的标准将给照明史树立新的里程碑，促进  LED  照明行业规范快速地发展。