LED 照明

LED 照明的推廣現(xiàn)狀可謂不是很樂(lè)觀，縱觀我國(guó)市場(chǎng)上的LED 照明核心產(chǎn)品----LED燈具，幾乎是清一色的國(guó)外技術(shù)，國(guó)內(nèi)只是處于下游的封裝與應(yīng)該，上游的芯片技術(shù)還掌握在國(guó)外幾個(gè)大公司手里，而且他們采用專利交換，互相授權(quán)的方法，壟斷LED上游技術(shù)，國(guó)內(nèi)企業(yè)主要技術(shù)還是集中在技術(shù)程度不高的外觀設(shè)計(jì)上，但LED核心技術(shù)掌握的少之又少.要么就是仿制別國(guó)產(chǎn)品，在本國(guó)生產(chǎn)和本國(guó)使用，出口他國(guó)就要考慮專利的問(wèn)題了.最近國(guó)家在LED上面支持力度非常大，中國(guó)已成為L(zhǎng)ED生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，國(guó)外一些巨也開始和中國(guó)合作，國(guó)一些企業(yè)也加大投資，大力度開展研制，希望中國(guó)能早日在LED上游市占一席之地。

LED 照明的場(chǎng)合可謂能用到光照的地方都可以使用LED燈，因?yàn)長(zhǎng)ED很容易做出各種顏色的燈，使用場(chǎng)合可以說(shuō)不限，但LED燈具成本還是很高，前期投入的資金會(huì)比較大，一些不需要的高質(zhì)量照明的地方，盡可能小用，一些用燈多的地方，而且屬于長(zhǎng)時(shí)間照明的地方，可以考慮使用LED 照明，因LED燈具它本身有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，就是節(jié)能，環(huán)保和長(zhǎng)壽命，使用越久，同比白熾燈或節(jié)能燈，是越節(jié)能的，代表著越使用，就越省錢，因些商場(chǎng)，酒店，醫(yī)院，圖書館，地下停車場(chǎng)，店鋪，道路，建筑景觀等是重點(diǎn)使用LED 照明燈具的地方。

LED照明就是以LED燈具來(lái)進(jìn)行照明的統(tǒng)稱，它是區(qū)別于傳統(tǒng)照明來(lái)講的，比如傳統(tǒng)的白熾燈照明的，傳統(tǒng)的節(jié)能燈照明等，LED照明也是即將替代傳統(tǒng)照明的，最近國(guó)家公布了白熾燈淘汰計(jì)劃，也是推動(dòng)普及LED 照明的一大前舉措.所以LED 照明除了代表一種產(chǎn)品，還代表了一個(gè)趨勢(shì)，那就是將來(lái)的照明使用的是一種更節(jié)能更環(huán)保的燈具.

LED 照明的分類有多種，其中最為主要的有兩種.一個(gè)是以使用LED燈具的使用地方為分，分為室內(nèi)照明和室外照明.室內(nèi)照明主要的特點(diǎn)是要照明，要求的亮度要高，顏色一致性好，顯色指數(shù)要高，通用性要高等;室外照明要求亮度高，壽命長(zhǎng)，耐惡劣環(huán)境等.還有一種分類是按使用效果分類，比如LED商業(yè)照明，LED工程照明，LED家居照明，LED酒店照明，LED景觀照明等等，一般來(lái)講，起景觀或觀賞性的LED燈具，技術(shù)要求沒(méi)有純照明用的LED燈具要求高，白光LED燈具要比彩色的LED燈具要求要嚴(yán)格的多.

隨著半導(dǎo)體照明技術(shù)的進(jìn)步，LED照明產(chǎn)品已開始進(jìn)入室內(nèi)照明領(lǐng)域。LED照明被認(rèn)為是未來(lái)照明的發(fā)展趨勢(shì)，而室內(nèi)照明巨大的市場(chǎng)也時(shí)刻牽動(dòng)著業(yè)界的心。發(fā)展是一個(gè)過(guò)程，LED大規(guī)模入主室內(nèi)照明市場(chǎng)還有多遠(yuǎn)？將經(jīng)歷一個(gè)怎樣的階段？企業(yè)應(yīng)當(dāng)如何發(fā)展？本刊與多位業(yè)內(nèi)人士溝通，希望能大致描繪出國(guó)內(nèi)LED室內(nèi)照明市場(chǎng)的成長(zhǎng)曲線，為業(yè)界提供參考。 2020年LED室內(nèi)照明產(chǎn)品市場(chǎng)占有率或可達(dá)到50%

對(duì)于受多種因素影響，同時(shí)快速發(fā)展中的國(guó)內(nèi)LED室內(nèi)照明市場(chǎng)，很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)其產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率，采訪中很多人認(rèn)為至2012年LED室內(nèi)照明的市場(chǎng)占有率或可達(dá)到10%,2015年或可達(dá)到30%,而至2020年則或可達(dá)到50%.不過(guò)，中國(guó)半導(dǎo)體照明網(wǎng)針對(duì)LED照明普及時(shí)間進(jìn)程的調(diào)查結(jié)果顯示，也有很多人持相對(duì)樂(lè)觀的態(tài)度。歐司朗相關(guān)人士認(rèn)為2020年LED室內(nèi)照明的市場(chǎng)占有率或可達(dá)到50%，而且由于LED的設(shè)計(jì)空間巨大，除照明市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大外，也將帶動(dòng)相關(guān)市場(chǎng)的發(fā)展，整體市場(chǎng)規(guī)模巨大。

盡管目前已可以看到多種室內(nèi)照明產(chǎn)品，但在業(yè)界很多人看來(lái)，作為一種新型光源，目前國(guó)內(nèi)的LED室內(nèi)照明市場(chǎng)還剛剛起步，無(wú)論是LED室內(nèi)照明產(chǎn)品本身還是相關(guān)的技術(shù)、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、消費(fèi)者的觀念都需要一定的時(shí)間去發(fā)展，目前LED室內(nèi)照明的工藝、產(chǎn)品等都還不夠成熟，還不適宜大規(guī)模推廣。

而對(duì)于國(guó)內(nèi)LED室內(nèi)照明的發(fā)展階段，四川新力光源有限公司常務(wù)副總裁張立認(rèn)為，目前LED室內(nèi)照明尚處于技術(shù)準(zhǔn)備階段，這一階段或?qū)⒊掷m(xù)兩到三年。之后隨著消費(fèi)者對(duì)LED照明產(chǎn)品認(rèn)知度的提高，規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)體系的建立、生產(chǎn)工藝的成熟等會(huì)進(jìn)入產(chǎn)品相對(duì)成熟的初級(jí)推廣階段。而2015年后隨著世界經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)，消費(fèi)者經(jīng)濟(jì)承受力的提高，同時(shí)受能源緊缺、電價(jià)提高等影響，可以預(yù)期LED室內(nèi)照明產(chǎn)品的推廣會(huì)比較快。’至2025年LED室內(nèi)照明產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率有可能達(dá)到70%~80%’張立說(shuō)。

2014年以后LED燈泡商機(jī)爆發(fā)勢(shì)頭將相當(dāng)強(qiáng)

目前國(guó)內(nèi)LED的室內(nèi)照明主要集中在裝飾照明，比如一些娛樂(lè)場(chǎng)所、商業(yè)照明和公共照明比如地下停車場(chǎng)、星級(jí)賓館走廊等，尚未真正進(jìn)入市場(chǎng)巨大的普通家用照明。主要室內(nèi)照明產(chǎn)品有商業(yè)日光燈、筒燈、射燈、替代白熾燈的球泡燈、冰柜燈等。工業(yè)和信息化部半導(dǎo)體照明技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作組副組長(zhǎng)彭萬(wàn)華指出，根據(jù)國(guó)外一些國(guó)家發(fā)展LED室內(nèi)照明的計(jì)劃，預(yù)計(jì)從2010-2012年主推商業(yè)照明，而從2012-2015年將主推普通照明，即普通家用照明。從技術(shù)的角度，目前光的質(zhì)量，比如光色等方面還不是很好，而家用照明對(duì)光的要求很高，因此最近幾年不宜提倡住宅照明。

作為未來(lái)照明的發(fā)展趨勢(shì)，LED大規(guī)模進(jìn)入室內(nèi)照明的進(jìn)程是怎樣的？在當(dāng)前眾多LED室內(nèi)照明產(chǎn)品中，LED燈泡是重要形式之一。根據(jù)拓產(chǎn)業(yè)研究所對(duì)全球照明燈泡市場(chǎng)的相關(guān)研究，燈泡市場(chǎng)短期內(nèi)至少到2017年以前，都是傳統(tǒng)光源，白熾燈、熒光燈以及新光源如LED燈泡等共同主導(dǎo)市場(chǎng)。LED燈泡仍需歷經(jīng)一段時(shí)間代換各種主流的傳統(tǒng)及節(jié)能光源，目前LED燈泡仍處在市場(chǎng)導(dǎo)入階段。

預(yù)計(jì)2014年以后LED燈泡商機(jī)爆發(fā)性將相當(dāng)強(qiáng)勁，在2018年以后需求將大幅度領(lǐng)先熒光燈等光源。

總體來(lái)看，可將LED燈泡在照明市場(chǎng)的成長(zhǎng)大致分為三個(gè)階段：2012年以前白熾燈、熒光燈及節(jié)能燈將是燈 泡照明的主要光源，而LED價(jià)格偏高，處于示范階段，主要是替換白熾燈。2012-2014年，隨著全球白熾燈禁產(chǎn)禁用政策的依序落實(shí)，使得白熾燈在2012年后在市場(chǎng)上將逐漸消失。此階段，節(jié)能燈市場(chǎng)預(yù)計(jì)開始進(jìn)入成長(zhǎng)高峰期，將占據(jù)照明市場(chǎng)主要份額。但預(yù)計(jì)至2014年LED燈泡將大幅替換白熾燈、熒光燈等進(jìn)入成熟時(shí)期。與此同時(shí)，LED燈泡的成本正不斷下降，隨著近年投入LED的廠家不斷增多，其價(jià)格下滑速度將會(huì)更快，LED市場(chǎng)的爆發(fā)也有可能會(huì)提前1~2年。

LED室內(nèi)照明市場(chǎng)的前景毋庸置疑，面對(duì)今后的市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)如何行動(dòng)以待時(shí)機(jī)？’目前應(yīng)加強(qiáng)專利、技術(shù)攻關(guān)，也要進(jìn)行一定的宣傳，提高消費(fèi)者對(duì)LED的認(rèn)識(shí)。同時(shí)也應(yīng)推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，最終讓消費(fèi)者能在20~50個(gè)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品之間進(jìn)行選擇，而不是在上千種標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品之間選擇，否則消費(fèi)者會(huì)無(wú)法找到替換的產(chǎn)品很麻煩?！瘡埩⑷缡钦f(shuō)。而雷士照明上海研發(fā)中心總經(jīng)理周詳表示，就企業(yè)來(lái)說(shuō)，企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)自身的研發(fā)力度，掌握更多具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)。其次要真正靜下心來(lái)做好產(chǎn)品。。

驅(qū)動(dòng)方案一般來(lái)說(shuō)有兩種: 線性驅(qū)動(dòng)和開關(guān)型驅(qū)動(dòng)。

線性驅(qū)動(dòng)應(yīng)用是一種最為簡(jiǎn)單和最為直接的驅(qū)動(dòng)應(yīng)用方式。在照明級(jí)白光LED應(yīng)用中,雖然存在著效率低、調(diào)節(jié)性差等問(wèn)題,但是由于其電路簡(jiǎn)單、體積小巧,能滿足一些特定的場(chǎng)合應(yīng)用較多。

開關(guān)型驅(qū)動(dòng)可以獲得良好的電流控制精度和較高的總體效率,應(yīng)用方式主要分為降壓式和升壓式兩大類。降壓式開關(guān)驅(qū)動(dòng)是針對(duì)電源電壓高于LED的端電壓或者是多個(gè)LED采用并聯(lián)驅(qū)動(dòng)情況下的應(yīng)用。升壓式開關(guān)驅(qū)動(dòng)是針對(duì)電源電壓低于LED的端電壓或者是多個(gè)LED采用串聯(lián)驅(qū)動(dòng)情況下的應(yīng)用。

一般認(rèn)為,隔離型驅(qū)動(dòng)安全但效率較低,非隔離型驅(qū)動(dòng)效率較高,應(yīng)按實(shí)際使用的要求來(lái)選。

目前設(shè)計(jì)一般的基本LED驅(qū)動(dòng)器照明應(yīng)用相對(duì)較簡(jiǎn)單,但是如果還需要其它功能如相位控制調(diào)光和功率因子校正(PFC),設(shè)計(jì)就變得復(fù)雜。無(wú)功率因子校正功能的非調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器通常包含一個(gè)離線式開關(guān)電源,用于恒定電流下調(diào)節(jié)輸出。

LED驅(qū)動(dòng)器的后端架構(gòu)包含一個(gè)具有短路保護(hù)功能的電流調(diào)節(jié)電路?？梢岳镁€性調(diào)節(jié)電路達(dá)到這一目的,然而這種方法本身效率低下,因此適用低輸出電流,通常不會(huì)應(yīng)用到多級(jí)架構(gòu)中去。替代方法是使用簡(jiǎn)單的、具有電流回饋功能的降壓穩(wěn)壓器電路,以便限制了輸出電流超過(guò)期望的LED驅(qū)動(dòng)電流。其抵消了總LED正向電壓隨溫度和器件容差的變化,還限制了出現(xiàn)短路或其它故障條件時(shí)的電流,從而能夠保護(hù)驅(qū)動(dòng)器免遭損壞。

波長(zhǎng)：光的色彩強(qiáng)弱變化，是可以通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)描述，這種數(shù)據(jù)叫波長(zhǎng)。我們能見到的光的波長(zhǎng)，范圍在380至780nm之間。單位：納米（nm）

亮度：亮度是指物體明暗的程度，定義是單位面積的發(fā)光強(qiáng)度。單位：尼特（nit）

光強(qiáng)：指光源的明亮程度。也即表示光源在一定方向和范圍內(nèi)發(fā)出的可見光輻射強(qiáng)弱的物理量。 單位：燭光（cd）

光通量：光源每秒鐘所發(fā)出的可見光量之總和。單位：流明（Lm）

光效：光源發(fā)出的光通量除以光源的功率。它是衡量光源節(jié)能的重要指標(biāo)。單位：每瓦流明（Lm/w）。

顯色性：光源對(duì)物體呈現(xiàn)的程度，也就是顏色的逼真程度。通常叫做"顯色指數(shù)"，室內(nèi)顯色性通常表示為Ra，以數(shù)值表示。Ra100為日光下的顯色性。

色溫：光源發(fā)射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時(shí)，黑體的溫度稱為該光源的色溫。（只有白光才有色溫） 單位：開爾文（k）。

眩光：視野內(nèi)有亮度極高的物體或強(qiáng)烈的亮度對(duì)比，所造成的視覺(jué)不舒適稱為眩光，眩光是影響照明質(zhì)量的重要因素。

同步性：兩個(gè)或兩個(gè)以上LED燈在不規(guī)定時(shí)間內(nèi)能正常按程序設(shè)定的方式運(yùn)行，一般指內(nèi)控方式的LED燈，同步性是LED燈實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)變化的基本要求。

防護(hù)等級(jí)：IP防護(hù)等級(jí)是將燈具依其防塵、防濕氣之特性加以分級(jí)，由兩個(gè)數(shù)字所組 成，第一個(gè)數(shù)字代表燈具防塵、防止外物侵入的等級(jí)（分0-6級(jí)），第二個(gè)數(shù)字代表燈具防濕氣、防水侵入的密封程度（分0-8級(jí)），數(shù)字越大表示其防護(hù)等級(jí)越高。

光周期：自然界或人造的能夠影響生物有機(jī)體的亮暗循環(huán)。; T/ i" S5 s; ]8 z

光度測(cè)量' ：根據(jù)給定的光效函數(shù)，如V(λ)和V’(λ)，測(cè)量輻射量的方法。7 G% u9 g+ t1 P/ x* S　光強(qiáng)分布：光源或者燈具在空間各個(gè)方向的光強(qiáng)分布。6 e5 p. t% s: \5 }- U　

光強(qiáng)曲線圖（表）：光強(qiáng)由極坐標(biāo)或者圖表給出，表中的數(shù)值為光源在每1000流明光通時(shí)產(chǎn)生的光強(qiáng)。對(duì)于光強(qiáng)非對(duì)稱分布的情況，可采用兩個(gè)不同平面內(nèi)的光強(qiáng)分布圖來(lái)表示該燈具的光強(qiáng)分布情況。

LED照明燈具里，底燈，吊燈，投射燈等裝飾用，反射用途的LED照明燈具可以完全勝任于任何場(chǎng)合，包括美術(shù)館，博物館等對(duì)顏色度要求較高的場(chǎng)所。但是對(duì)于商場(chǎng)，寫字樓等大規(guī)模設(shè)施來(lái)說(shuō)，作為大范圍照明的LED燈具雖然已經(jīng)誕生，但是其指向性(LED芯片發(fā)出的光是直線，發(fā)散性不好)太高，造成大面積內(nèi)設(shè)計(jì)平均的照度很困難。燈管型LED照明燈具排列過(guò)密，設(shè)計(jì)成本過(guò)高，失去節(jié)能效果。因此，現(xiàn)階段裝飾用途場(chǎng)合，LED照明燈具完全可用，大面積室內(nèi)照明還不成熟。

1）、信號(hào)指示應(yīng)用:信號(hào)照明是LED單色光應(yīng)用比較廣泛也是比較早的一個(gè)領(lǐng)域，約占LED應(yīng)用市場(chǎng)的4%左右。

2）、顯示應(yīng)用:指示牌、廣告牌、大屏幕顯示等，LED用于顯示屏幕的應(yīng)用約占LED應(yīng)用的20%—25%，顯示屏幕可分為單色和彩色。

3）、照明應(yīng)用:

①便攜燈具:手電筒、頭燈、礦工燈、潛水燈等； ②汽車用燈:高位剎車燈、剎車燈、轉(zhuǎn)向燈、倒車燈等，大功率的LED已被大量用于汽車照明中。

③特殊照明:太陽(yáng)能庭院燈、太陽(yáng)能路燈、水底燈等；由于LED尺寸小，便于動(dòng)態(tài)的亮度和顏色控制，因此比較適合用于建筑裝飾照明。

④背光照明:普通電子設(shè)備功能顯示背光源、筆記本電腦背光源、大尺寸超大尺寸LCD顯示器背光源等，LED作為手機(jī)顯示的背光源是LED應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。

⑤投影光源:投影儀用RGB光源；

⑥普通照明:各類通用照明燈具、照明光源等分為商業(yè)照明和家居照明；

不含汞、鉛等對(duì)環(huán)境污染很大的重金屬,發(fā)光時(shí)會(huì)產(chǎn)生紫外線，因此LED照明不會(huì)象傳統(tǒng)的燈具那樣有很多蚊蟲圍繞在光源旁使環(huán)境變得更加干凈衛(wèi)整潔；金屬殼恒流驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)使產(chǎn)品電能轉(zhuǎn)換成光效率非常高。 ? ?

LED照明的LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的I-N特性，即正向?qū)?，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進(jìn)入對(duì)方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光。 假設(shè)發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價(jià)帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外，還有些電子被非發(fā)光中心（這個(gè)中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復(fù)合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。發(fā)光的復(fù)合量相對(duì)于非發(fā)光復(fù)合量的比例越大，光量子效率越高。由于復(fù)合是在少子擴(kuò)散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，所以光僅在靠近PN結(jié)面數(shù)μm以內(nèi)產(chǎn)生。

理論和實(shí)踐證明，光的峰值波長(zhǎng)λ與發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體材料禁帶寬度Eg有關(guān)，即 λ≈1240/Eg（mm）

式中Eg的單位為電子伏特（eV）。若能產(chǎn)生可見光（波長(zhǎng)在380nm紫光～780nm紅光），半導(dǎo)體材料的Eg應(yīng)在3.26～1.63eV之間。比紅光波長(zhǎng)長(zhǎng)的光為紅外光?，F(xiàn)在已有紅外、紅、黃、綠及藍(lán)光發(fā)光二極管，但其中藍(lán)光二極管成本、價(jià)格很高，使用不普遍。