LED照明技術(shù)與應(yīng)用論文

1、深圳大學(xué)考試答題紙(以論文、報告等形式考核專用)二 一三 二 一四 學(xué)年度第 二 學(xué)期課程編號1602140001課程名稱LED應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)發(fā)展主講教師余建華評分學(xué) 號2013800663姓名盧?；▽I(yè)年級2013光電信息科學(xué)與工程教師評語：題目：LED照明設(shè)計及應(yīng)用目 錄 摘要3引言3第1章 LED照明原理及特點41.1 LED的基本概述4 1.2 LED照明技術(shù)的發(fā)展51.3 LED照明原理51.4 LED照明燈具特點6第2章 LED照明設(shè)計技術(shù)82.1 LED照明設(shè)計的一般步驟82.2 LED照明設(shè)計需要注意的事項9第3章 LED路燈的設(shè)計與應(yīng)用123.1 LED路燈的基礎(chǔ)知識123.2

2、LED路燈的設(shè)計123.3 LED路燈應(yīng)用的實例13第4章 LED城市景觀照明的設(shè)計與應(yīng)用144.1 LED城市景觀照明四大特征144.2 不同場合的景觀照明的設(shè)計與組裝164.3 LED城市景照明的應(yīng)用19第5章 LED廣告燈光的設(shè)計與應(yīng)用225.1 LED廣告燈光的種類225.2 LED控制系統(tǒng)225.3 LED廣告燈光設(shè)計的實例23第6章 結(jié)論24參考文獻25LED照明設(shè)計及應(yīng)用摘要led照明原理及特點、led燈具的設(shè)計及應(yīng)用引言近年來,隨著我國工業(yè)化與城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展,能源和資源的供需日趨緊張,對我國電力供應(yīng)產(chǎn)生了一定的負面影響。LED在照明應(yīng)用中，因其具有節(jié)能、壽命長、環(huán)保、體積小、

3、響應(yīng)速度快、可靠性高、調(diào)控方便等諸多優(yōu)點，正作為一種新型照明光源并獲得越來越廣泛的應(yīng)用。本文從LED照明技術(shù)的原理及應(yīng)用著眼，具體探討新型節(jié)能光源LED的發(fā)展前景和市場需求.第1章 LED照明原理及特點1.1 LED的基本概述發(fā)光二極管簡稱為LED。由鎵（Ga）與砷（As）、磷（P）、氮（N）、銦（In）的化合物制成的二極管，當電子與空穴復(fù)合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光，銦鎵氮二極管發(fā)藍光。它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一

4、個PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦浴．斀o發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當電子和空穴復(fù)合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。圖11.2 LED照明技術(shù)的發(fā)展隨著全球?qū)Πl(fā)展低碳經(jīng)濟取得共識，LED照明產(chǎn)業(yè)憑借其在節(jié)能降耗領(lǐng)域的性能優(yōu)勢將迎來寶貴的快速發(fā)展機遇。在當前低碳經(jīng)濟形勢下，LED照明產(chǎn)業(yè)市場不斷升溫，競爭日益激烈。LED被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有節(jié)能、環(huán)保、

5、壽命長、體積小等特點，可以廣泛應(yīng)用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市景觀照明等領(lǐng)域。世界上一些經(jīng)濟發(fā)達國家圍繞LED的研制展開了激烈的技術(shù)競賽。美國從2000年起投資5億美元實施“國家半導(dǎo)體照明計劃”，歐盟也在2000年7月宣布啟動類似的“彩虹計劃”。我國科技部在“863”計劃的支持下，2003年6月份首次提出發(fā)展半導(dǎo)體照明計劃。 多年來，LED照明以其節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)勢，已受到國家和各級政府的重視，各地紛紛出臺相關(guān)政策和舉措加快LED燈具的發(fā)展；大眾消費者也對這種環(huán)保新型的照明產(chǎn)品渴求已久。1.3 LED照明原理LED光源的LED是由-族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵

6、）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。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)。進入對方區(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)合是在少子擴散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，所以光僅在靠近PN結(jié)面數(shù)m以內(nèi)產(chǎn)生。圖2理論和實踐

7、證明，光的峰值波長與發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體材料帶隙Eg有關(guān)，即 1240/Eg（mm）式中Eg的單位為電子伏特（eV）。若能產(chǎn)生可見光（波長在380nm紫光780nm紅光），半導(dǎo)體材料的Eg應(yīng)在3.261.63eV之間。比紅光波長長的光為紅外光。已有紅外、紅、黃、綠及藍光發(fā)光二極管，但其中藍光二極管成本、價格很高，使用不普遍。1.4 LED照明燈具特點節(jié)能化研究資料表明，由于LED是冷光源，半導(dǎo)體照明自身對環(huán)境沒有任何污染，與白熾燈、熒光燈相比，節(jié)電效率可以達到90%以上。在同樣亮度下，耗電量僅為普通白熾燈的1/10，熒光燈管的1/2。如果用LED取代我們傳統(tǒng)照明的50%，每年我國節(jié)省的電量就相當于

8、一個三峽電站發(fā)電量的總和，其節(jié)能效益十分可觀。健康化圖3LED是一種綠色光源。LED燈直流驅(qū)動，沒有頻閃；沒有紅外和紫外的成分，輻射污染，顯色性高并且具有很強的發(fā)光方向性；調(diào)光性能好，色溫變化時不會產(chǎn)生視覺誤差；冷光源發(fā)熱量低，可以安全觸摸；這些都是白熾燈和日光燈達不到的。它既能提供令人舒適的光照空間，又能很好地滿足人的生理健康需求，是保護視力并且環(huán)保的健康光源。藝術(shù)化LED在光色展示燈具藝術(shù)化上顯示了無與倫比的優(yōu)勢；彩色LED產(chǎn)品已覆蓋了整個可見光譜范圍，且單色性好，色彩純度高，紅、綠、黃LED的組合使色彩及灰度(1670萬色)的選擇具有較大的靈活性。LED技術(shù)使居室燈具將科學(xué)性和藝術(shù)性更好

9、地有機結(jié)合，打破了傳統(tǒng)燈具的邊邊框框，超越了固有的所謂燈具形態(tài)的觀念，燈具設(shè)計在視知覺與形態(tài)的藝術(shù)創(chuàng)意表現(xiàn)上，以一個全新的角度去認識、理解和表達光的主題。我們可以更靈活地利用光學(xué)技術(shù)中明與暗的搭配、光與色的結(jié)合，材質(zhì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)勢，提高設(shè)計自由度來弱化燈具的照明功能，讓燈具成為一種視覺藝術(shù)，創(chuàng)造舒適優(yōu)美的燈光藝術(shù)效果?？呻S意擱置在地上、墻角或桌上，構(gòu)思簡約而輕松，形態(tài)傳達的視覺感受和光的體驗，讓燈具變成充滿情趣與生機的生命體。人性化毋庸置疑，光和人的關(guān)系是一個永恒的話題，“人們看到了燈，我看見了光”，正是這句經(jīng)典的話語改變了無數(shù)設(shè)計師對燈的認識。燈具的最高境界是“無影燈”也是人性化照明的最高

10、體現(xiàn)，房間里沒有任何常見燈具的蹤跡，讓人們可以感受到光亮卻找不到光源，體現(xiàn)了把光和人類生活完美結(jié)合的人性化設(shè)計。第2章 LED照明設(shè)計技術(shù)2.1 LED照明設(shè)計的一般步驟LED照明系統(tǒng)設(shè)計可按照確定照明需求，確定設(shè)計目標，估計光學(xué)、熱和電氣系統(tǒng)的效率，計算需要的LED數(shù)量，選擇最佳設(shè)計方案和完成最后步驟6個步驟進行：1、 確定照明需求 2、 確定設(shè)計目標設(shè)計目標是基于現(xiàn)有燈具的性能，或是基于應(yīng)用的照明需求。3、 估計光學(xué)系統(tǒng)、熱系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的效率設(shè)計目標會對光學(xué)、熱和電氣系統(tǒng)產(chǎn)生限制，根據(jù)這些限制對各系統(tǒng)的效率進行估計，將照明目標和系統(tǒng)效率結(jié)合起來，分析評估能驅(qū)動照明的數(shù)量。4、 計算需要的

11、LED數(shù)量 5、 選擇最佳設(shè)計方案和完成6、 樣品試制和性能評估 2.2 LED照明設(shè)計需要注意的事項LED照明燈具設(shè)計應(yīng)注意的事項。 2.2.1 工作環(huán)境 LED室外照明燈具由于工作環(huán)境比較惡劣，受風(fēng)吹雨淋日曬，陽光中紫外線照射，晝夜溫差變化，空氣中沙塵，化學(xué)氣體等條件影響，燈具年復(fù)一年的受大自然時效老化處理。設(shè)計時應(yīng)充分考慮這些因素的影響。 2.2.2 LED燈具材料及散熱方式選擇 外殼和散熱器設(shè)計為一體，用來解決LED的發(fā)熱問題，這種方式較好，一般選用鋁或鋁合金，銅材或銅合金，以及導(dǎo)熱良好的其它合金。散熱有空氣對流散熱、強風(fēng)冷卻散熱和熱管散熱。 燈罩的設(shè)計選材也是至關(guān)重要，目前使用的有透

12、明有機玻璃，PC材料等，傳統(tǒng)的燈罩是透明玻璃制品，究竟選什么樣材料的燈罩跟設(shè)計的產(chǎn)品檔次定位有關(guān)，一般來說，室外燈具的燈罩最好是傳統(tǒng)的玻璃制品，它是制造長壽命，高檔燈具的最佳選擇。采用透明塑料、有機玻璃等材料做的燈罩，做室內(nèi)燈具的燈罩較好，用于室外則壽命有限，因為室外陽光、紫外線、沙塵、化學(xué)氣體、晝夜溫差變化等因素使燈罩老化壽命減短,其次是污染了不易清結(jié)干凈，使燈罩透明度降低影響光線輸出。 2.2.3 LED芯片的封裝 目前國內(nèi)生產(chǎn)的LED燈具（主要是路燈）大都是采用1W的LED多個串、并聯(lián)進行組裝，這種方法熱阻較先進封裝技術(shù)的產(chǎn)品高，不容易造出高品質(zhì)的燈具?；蛘呤遣捎?0W、50W甚至更大的

13、模組進行組裝，以達到所需要的功率，這些LED的封裝材料有用環(huán)氧樹脂封裝，有用硅膠封裝的。二者的區(qū)別是：環(huán)氧樹脂封裝耐溫較差，時間久了易老化。硅膠封裝則耐溫較好，使用時應(yīng)注意選擇。 一般的看法是：采用多芯片與散熱器整體封裝比較好，或采用鋁基板多芯片封裝再通過相變材料或散熱硅脂與散熱器相聯(lián)接，做出的產(chǎn)品熱阻比用LED器件組裝的產(chǎn)品的熱阻要少一至二道熱阻，更利于散熱。采用LED模組的燈具，模組基板一般為銅基板，它與外散熱器的聯(lián)接要使用好的相變材料，或好的散熱硅脂，保 證銅基板上的熱量能及時傳到外散熱器上去，如處理不好則易使熱量堆積造成模組芯片溫度升得太高，影響led芯片正常工作。筆者認為：多芯片封裝

14、適合制造普通照明燈具，模組封裝適合空間有限的場合制造緊湊型led燈具(如汽車主照明的頭燈等)。 2.2.4 散熱器的設(shè)計 散熱器是led燈具很關(guān)鍵的一個部件，它的形狀、體積、散熱表面積都要設(shè)計得洽到好處，散熱器太小，led燈工作溫度太高，影響發(fā)光效率和壽命，散熱器太大，則消耗材料多增加產(chǎn)品成本和重量，使產(chǎn)品竟爭力下降。設(shè)計合適的led燈散熱器至關(guān)重要。散熱器的設(shè)計有以下幾個部分： 1.明確LED燈需要散熱的功率。 2.設(shè)計散熱器用的一些參數(shù)：金屬的比熱，金屬的導(dǎo)熱系數(shù)，芯片熱阻、散熱器熱阻、周圍環(huán)境空氣熱阻等。 3.確定采用散熱的類型，（自然對流散熱、強風(fēng)冷卻、熱管散熱，以及其它的散熱散熱方式

15、。）從造價比較：自然對流散熱造價最低，強風(fēng)冷卻中等，熱管散熱造價較高，噴氣致冷造價最高。 4.確定LED燈具許可的最高工作溫度（環(huán)境溫度加燈具許可溫升）， 5.計算散熱器的體積、散熱面積。并確定散熱器的形狀。 6.將散熱器與LED燈組合成完整燈具，并通電工作八小時以上，在室溫39-40的環(huán)境下檢查燈具的溫度，看是否滿足散熱要求，以檢驗計算是否正確，如不滿足使用條件，則要重新計算和調(diào)整參數(shù)。 7.散熱器與燈罩的密封要做到防水、防塵，燈罩與散熱器之間要墊抗老化的橡皮墊或硅橡膠墊，用不銹鋼螺栓緊固，做到密封防水、防塵。第3章 LED路燈的設(shè)計與應(yīng)用3.1 LED路燈的基礎(chǔ)知識道路照明與人們生產(chǎn)生活密

16、切相關(guān)，隨著我國城市化進程的加快，LED路燈以定向發(fā)光、功率消耗低、驅(qū)動特性好、響應(yīng)速度快、抗震能力高、使用壽命長、綠色環(huán)保等優(yōu)勢逐漸走入人們的視野、成為世界上最具有替代傳統(tǒng)光源優(yōu)勢的新一代節(jié)能光源，因此，LED路燈將成為道路照明節(jié)能改造的最佳選擇。路燈與常規(guī)路燈不同的是，LED光源采用低壓直流供電、由GaN基功率型藍光LED與黃色合成的高效白光，具有高效、安全、節(jié)能、環(huán)保、壽命長、響應(yīng)速度快、顯色指數(shù)高等獨特優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于道路。外罩可用制作，耐高溫達135度，耐低溫達-45度。3.2 LED路燈的設(shè)計在確定每一個LED的功率、光束輸出角度時，可根據(jù)E（lx）=I(cd)/D(m)2(光強

17、和照度距離平方反比定律)，分別計算出各LED在基本選定光束輸出角度時應(yīng)該具備的功率，并且可以通過調(diào)整各LED的功率以及LED驅(qū)動電路輸出給每一個LED不同的功率來使每一個LED的光輸出都達到預(yù)計值。這些調(diào)整手段都是采用LED光源的道路燈具所特有的，充分利用這些特點就能實現(xiàn)在滿足道路路面的照度和照度均勻度的前提下降低照明功率密度,達到節(jié)能的目的。要想使LED驅(qū)動電路呈現(xiàn)恒流特性，采用有源電子開關(guān)電路或采用高頻電流來驅(qū)動LED，采用上述兩種方案可以使驅(qū)動電路在保持良好的恒流輸出特性的前提下，仍具有很高的轉(zhuǎn)換效率LED路燈效果圖LED路燈的設(shè)計圖圖4 還有，LED驅(qū)動電路各點對地的電氣間隙應(yīng)保持在7

18、mm以上，EMI防護的接地電容以及驅(qū)動電路的對地絕緣強度，應(yīng)達到強化絕緣（4V+2750V）的要求，這樣能使LED的驅(qū)動電路具有良好的抗差模和共模雷電感應(yīng)的能力。3.3 LED路燈應(yīng)用的實例1、廣東省從2009年起，開始大規(guī)模實施“千里十萬”LED路燈產(chǎn)業(yè)化示范推廣工程，建設(shè)總里程1500公里左右、規(guī)模約10萬盞的LED路燈示范推廣工程。2、山東省濰坊市于2006年開始實施LED照明示范工程，安裝LED路燈已超過3萬盞。今后，新建道路和公共場所一律安裝LED燈，到2011年累計安裝LED路燈10萬盞。3、將推廣使用8000盞LED路燈。其他城市LED道路照明項目都已經(jīng)陸續(xù)啟動。4、美國計劃5年

19、內(nèi)設(shè)置14萬盞LED路燈，猶他州已經(jīng)啟動LED路燈的招標；宣示三年內(nèi)更換128萬盞LED路燈。5、半導(dǎo)體照明產(chǎn)品應(yīng)用示范工程日前，由國家、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運輸部聯(lián)合組織開展的半導(dǎo)體照明產(chǎn)品應(yīng)用示范工程招標項目招標活動勝利落下帷幕。三部委為進一步推動綠色照明工程，促進我國LED照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展，9月初聯(lián)合組織開展了半導(dǎo)體（LED）照明產(chǎn)品應(yīng)用示范工程公開招標，擬選擇一批優(yōu)秀的LED照明產(chǎn)品企業(yè)進入“半導(dǎo)體照明應(yīng)用示范工程項目入圍企業(yè)”。第4章 LED城市景觀照明的設(shè)計與應(yīng)用4.1 LED城市景觀照明四大特征特征一：全面進入LED照明時代LED照明產(chǎn)品用它出色的色彩表現(xiàn)力、變光變色極

20、強的控制能力、體積小易隱藏及其長壽、節(jié)能、穩(wěn)定等特性，被大量應(yīng)用于景觀照明市場，迅速帶動了照明市場快速的增長，并助力景觀照明成為LED照明應(yīng)用領(lǐng)域市場份額最大的分支領(lǐng)域。而傳統(tǒng)景觀照明的一大劣勢是，無法非常好的表達建筑本身，無法呈現(xiàn)高品質(zhì)、藝術(shù)感的景觀照明。 LED色彩豐富，理論上僅用LED光源就能完全覆蓋CIE色度曲線中的所有飽和顏色，即LED通過與磷的有機結(jié)合幾乎能夠產(chǎn)生任何顏色;LED可低壓直流供電，調(diào)光方便，因此在景觀照明領(lǐng)域具有其它光源無法比擬的優(yōu)勢。特征二：定制化燈具妝點城市景觀 “定制化”根據(jù)字面含義，可以理解為量體裁衣，是指根據(jù)需要來量身打造出客戶需求的產(chǎn)品或服務(wù)?！岸ㄖ苹痹?/p>

21、頻繁應(yīng)用于服裝、鞋帽以、珠寶等領(lǐng)域，隨著時代發(fā)展，“定制”一詞的意義也逐漸被豐富起來。定制化景觀照明產(chǎn)品能最大限度發(fā)揮設(shè)計師的創(chuàng)作力和想象力，是景觀照明設(shè)計師的專用畫筆。建筑師、設(shè)計師在選擇適宜光源的情況下，還要從整個光環(huán)境效果及材料的質(zhì)感可靠性考慮，注重自然環(huán)境與照明統(tǒng)一性，定制化燈具擺脫了傳統(tǒng)的同質(zhì)化設(shè)計概念，為設(shè)計師所喜愛，并越來越多的應(yīng)用于景觀照明工程中。 特征三：智能控制引領(lǐng)科技照明 LED照明產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于國內(nèi)各大賽事及盛會場館、園區(qū)，原因之一就在于其智能控制系統(tǒng)超越傳統(tǒng)照明產(chǎn)品，達到管理與控制一體化，便于掌控照明項目實時狀況。管理與控制一體化是照明節(jié)能的一項關(guān)鍵技術(shù)，配合適當?shù)?/p>

22、控制策略，按照環(huán)境整體要求對LED進行編程控制，通過LED光色的協(xié)調(diào)，即可產(chǎn)生整體的藝術(shù)景觀效果。 管控一體化技術(shù)在LED景觀照明應(yīng)用中，主要分為兩大部分：對照明設(shè)備的監(jiān)管和智能控制?，F(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控主要實現(xiàn)對照明回路、燈具的智能控制、防盜、在線故障診斷與報警等。LED景觀照明的智能控制是區(qū)別于其他管控一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，通過智能控制系統(tǒng)可以充分體現(xiàn)LED應(yīng)用于景觀照明的優(yōu)勢，將LED燈具色彩表現(xiàn)力、變光變色極強等特性淋漓盡致地發(fā)揮出來，讓LED燈具呈現(xiàn)出亦真亦幻、精彩多姿的綺麗景象，讓景觀照明設(shè)計師的設(shè)計思想得到最真實的呈現(xiàn)。 特征四：開啟景觀照明 點亮視覺藝術(shù) 人們用燈光來表達城市夜間的藝

23、術(shù)形態(tài)，被民眾們鑒賞和品味，藝術(shù)具有鮮明的個性，城市景觀也需要個性化照明藝術(shù)來渲染。在照明設(shè)計師看了，景觀照明從規(guī)劃到設(shè)計、從整體到細節(jié)都需要建立秩序，塑造美感，滿足視覺藝術(shù)。 城市景觀照明視覺藝術(shù)的提升，不僅提升了城市形象，另生活在這個城市里的人們能感受到更美的夜間環(huán)境，更具自豪感，同時，也為城市的發(fā)展帶來了經(jīng)濟效益。城市旅游帶來的推動作用不可小覷。4.2 不同場合的景觀照明的設(shè)計與組裝優(yōu)質(zhì)的燈具是照明工程的質(zhì)量保障和基礎(chǔ)，由于LED與傳統(tǒng)光源的發(fā)光原理不同，因此它的燈具設(shè)計從內(nèi)部的結(jié)構(gòu)到外部的造型也都需要從符合LED器件本身的角度出發(fā)進行特殊設(shè)計與制造。LED燈具透鏡的設(shè)計 LED燈具的變

24、色原理在于RGB的LED顆粒的混光效果。然而，如果人們能清楚地看到燈具中LED發(fā)光顆粒，其混光的效果就會大打折扣。因此，通常此類燈具的透鏡需要進行模糊處理。半透明的材料（如乳白色磨砂玻璃）可以較好地實現(xiàn)混光，但燈具的表面亮度會降低。因此多會采用表面刻花的做法。但是，稀疏的刻花不但不利于混光，有時反而更加突出了單顆LED的不同色彩。即便不考慮混光的問題，線狀或點狀的LED燈具中看到單顆的LED也是令人不悅和不適的。因此，在一些較近距離的視看空間，比如一、二層的建筑外立面、建筑入口廣場等區(qū)域中選用LED裝飾性嵌入式燈具，應(yīng)著重考慮燈具表面的混光效果。在不確定是否能滿足需要的情況下，現(xiàn)場試驗是最好的

25、辦法。 另一種避免直接看到LED發(fā)光點的辦法就是將LED安裝在燈具的側(cè)向，LED顆粒側(cè)向出光，避免眩光。這樣的做法在一些近人尺度的空間尤為適合。 透鏡的設(shè)計還將影響LED燈具的表面亮度，我們曾對實際工程中使用的LED裝飾性燈具的表面亮度進行測量，發(fā)現(xiàn)此類燈具的表面亮度至少在󰀒00 cd/m2以上，甚至有的燈具達到600 cd/m2。作為裝飾性燈具，它們與周圍環(huán)境產(chǎn)生極大的亮度對比，很容易產(chǎn)生眩光。因此從這個角度考慮也需要認真處理表面透鏡的問題。LED燈具的配光設(shè)計 燈具市場上現(xiàn)有不少直接將LED顆粒安裝在燈 盤上作為投光燈使用的案例，或是將多顆LED做成白熾燈泡或PAR燈的形式

26、用來直接替換傳統(tǒng)光源?？墒荓ED的發(fā)光原理和傳統(tǒng)的光源完全不同：傳統(tǒng)光源或是點光源或是線光源，它們在作投光使用時其燈具是需要有反射器、透鏡等光學(xué)元件來進行配光的；而LED是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，在半導(dǎo)體中通過載流子發(fā)生復(fù)合，放出過剩的能量而引起光子發(fā)射，再通過在發(fā)光芯片前放置的小透鏡將光線調(diào)整為平行光。因此，傳統(tǒng)光源所用燈具中的反射器對于LED光源就失去了意義。但如果認為LED發(fā)出的是平行光而不使用透鏡，不作任何二次光學(xué)設(shè)計，直接使用成組的LED發(fā)光顆粒作為投光燈的光源，就很容易在被照物體上形成一個個較為明顯，缺少亮度變化生硬的亮斑，投光效果差強人意，更不要說混光變色的投光效果了。

27、LED燈具的模數(shù)化 城市景觀照明中使用的燈具需要考慮其白天的視覺效果，而LED燈具由于更多地被大量用于裝飾性嵌入式燈具，與建筑景觀相協(xié)調(diào)的問題就更為突出。在我們調(diào)研中發(fā)現(xiàn)不少LED產(chǎn)品作為裝飾性嵌入式燈具在環(huán)境中顯得較為突兀。這種情況的出現(xiàn)主要是燈具尺寸的問題。通常建筑材料的尺寸是模數(shù)化的，燈具生產(chǎn)廠商如果缺少這方面的了解，僅從便于加工的角度出發(fā)設(shè)計產(chǎn)品，其產(chǎn)品就難以與建筑飾面材料相匹配。在實際工程中，也就因此出現(xiàn)切割拼貼的建筑飾面材料，影響整體效果。因此，LED裝飾性燈具需要在尺寸設(shè)置上考慮建筑模數(shù)化，與建筑飾面材料的尺寸相配合。當然并不是LED燈具才需要考慮模數(shù)化問題，主要是LED燈具在尺

28、寸設(shè)計上相較其他光源有著更大的靈活度來匹配建筑模數(shù)。例如用作地面鋪裝的埋地LED燈具尺寸如果能采用地面鋪裝材料的模數(shù)，設(shè)計為󰀒50 mm×󰀒50 mm；200 mm×200 mm；200 mm×󰀒00 mm；300 mm×300 mm等，就能很好地與其他建筑鋪裝材料配合使用，便于設(shè)計師選用，也給予設(shè)計師更大的靈活度和設(shè)計空間。一些國內(nèi)外的燈具廠商已經(jīng)在做這項工作了，他們從地面鋪裝的尺寸出發(fā)來設(shè)計自己的燈具系列，甚至選擇某種常用飾面材料作為原型，制作同樣大小、同樣形式的LED埋地?zé)艟?，獲得了較好的效果。4.3

29、 LED城市景照明的應(yīng)用    城市景觀照明追求的不是亮度，而是藝術(shù)的創(chuàng)意設(shè)計，LED產(chǎn)品應(yīng)該能夠找到它的用武之地。發(fā)光角度小的LED方向性強，可作局部重點照明；在封裝材料中添入散射劑可以實現(xiàn)175度的發(fā)光角適合較大范圍內(nèi)的照明。 4.3.1 裝飾草坪燈、景觀燈、球泡在城市街道或綠地中，將發(fā)光的部位設(shè)計成環(huán)狀、帶狀等各種結(jié)構(gòu)，局部照亮草坪; 同時成為白天環(huán)境中的裝飾元素。常用產(chǎn)品額定工作電壓AC220V，控制方式多為內(nèi)控（在需要同步變化的場所可利用同步線實現(xiàn)強制同步）。實際工程中常與氣體放電燈光源配合作為裝飾性照明使用，利用草坪燈、景觀燈、球泡等各種不同造型、不同

30、功能的LED光源可以組合成色彩絢麗的燈光幻影。這種“多色彩，多亮點，多圖案”的變化，體現(xiàn)了LED光源的特點。圖5 裝飾草坪燈4.3.2 水下燈LED水下燈放在水下，用于水體的照明，防護水平應(yīng)達到IP68。額定工作電壓DC12V。LED的低電壓工作特性使其比以往的任何燈具都要安全，壽命長的優(yōu)點也使維修起來更加方便，產(chǎn)生的照明效果也比常用的PAR燈、氣體放電燈更為豐富。圖6 水下燈4.3.3 地面燈具：地埋燈、發(fā)光地磚、石燈等地面燈具使用LED光源可以將尺寸小型化。一方面可以用作環(huán)境照明，另一方面可以作為發(fā)光裝飾照明或引導(dǎo)性功能照明。依據(jù)具體的地面鋪裝結(jié)構(gòu)燈具的出光口面積可大可小。嵌入式石燈、地磚

31、燈以切邊加工的方式與鋪裝的石材取得一致，達到環(huán)境與光源和諧統(tǒng)一的效果。目前部分產(chǎn)品已實現(xiàn)模數(shù)化設(shè)計，例如作為地面鋪裝層照明的發(fā)光地磚，產(chǎn)品的尺寸與地磚的尺寸相協(xié)調(diào)，即符合模數(shù)的要求：150×150; 200×200；200×100；300×300；400×200等。圖7 地面燈具第5章 LED廣告燈光的設(shè)計與應(yīng)用5.1 LED廣告燈光的種類戶外廣告牌、燈箱、樓宇大字、LED發(fā)光字、霓虹燈廣告、廣告牌、招牌、指示牌、標志標識、燈箱、dm直投、夾報、工地圍擋、道旗、金屬字、室內(nèi)燈箱等5.2 LED控制系統(tǒng)目前控制系統(tǒng)主要有以下幾種方式。 （1）以單片機為控制器的LED顯示屏，因為受到單片機運算速度及通信速率的限制，動態(tài)顯示的刷新率不可能太