- 半導(dǎo)體LED光源環(huán)保節(jié)能的技術(shù)
- 半導(dǎo)體LED光源的市場需求
- 采用恒流驅(qū)動，消除發(fā)光頻閃
- 專業(yè)的光學(xué)設(shè)計，獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計
- 采用高品質(zhì)的交直流轉(zhuǎn)換
A、白熾燈：缺點是發(fā)熱量大、耗電、發(fā)光效率較低、使用壽命短。
B、熒光燈管：缺點是顯色性較差(光譜是斷續(xù)的)特別是它的頻閃效應(yīng)，容易使人眼產(chǎn)生錯覺，需要在設(shè)計上采取措施消除頻閃效應(yīng)，另外燈管內(nèi)存在著有毒的汞蒸汽，不環(huán)保。
本文提供了一種以半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)為光源的新型臺燈，其光源具有低壓直流驅(qū)動、無頻閃、極低功耗、光線集中、環(huán)保、使用壽命長、易于控制等諸多優(yōu)點。具體的說，研制半導(dǎo)體環(huán)保節(jié)能臺燈的必要性主要有：
1半導(dǎo)體LED是綠色照明理想的光源
與傳統(tǒng)的照明工具相比，LED照明工具，特別是GaN基白光LED照明，在功耗及壽命方面均有不可比擬的優(yōu)越性。傳統(tǒng)白熾燈采用熱發(fā)光技術(shù)，浪費了90%的能源，而發(fā)光二極管的效能轉(zhuǎn)換率卻非常高。由于半導(dǎo)體照明具有節(jié)能、長壽命、免維護、環(huán)保等優(yōu)點，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，如同晶體管替代電子管一樣，半導(dǎo)體燈替代傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈也是大勢所趨;半導(dǎo)體LED越來越被認(rèn)同是綠色照明的理想光源。
2意義簡述
目前，涉足白光LED的照明產(chǎn)品(如本文探討的半導(dǎo)體環(huán)保節(jié)能臺燈)的企業(yè)基本上處于產(chǎn)品的研發(fā)和試產(chǎn)的階段。我們與國外企業(yè)的差距并不大，只要從現(xiàn)在開始抓緊，我們在半導(dǎo)體光電子領(lǐng)域就一定能夠有所作為，這對我國照明傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)轉(zhuǎn)型和提升照明產(chǎn)品的國際競爭力有迫切而實際的意義。LED照明燈具包括半導(dǎo)體環(huán)保節(jié)能臺燈，從技術(shù)領(lǐng)域來看，也處于研發(fā)及小批量生產(chǎn)狀態(tài)。LED照明燈的技術(shù)水平，國際水平和國內(nèi)水平相差不大，基本可以說國內(nèi)及臺灣的發(fā)展水平略處于國際水平，因為LED照明燈的生產(chǎn)居于勞動密集型產(chǎn)品，在我國珠江三角洲地區(qū)正擁有世界上最豐富的燈具配套市場，因此擁有較好的技術(shù)基礎(chǔ)。
據(jù)分析，中國將可能是最大的LED照明產(chǎn)品生產(chǎn)國及出口國。國內(nèi)包括臺灣地區(qū)，各種LED照明產(chǎn)品技術(shù)及產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，絕大多數(shù)都技術(shù)含量低，產(chǎn)品質(zhì)量不高，產(chǎn)量小。而對如此大的市場，將LED照明產(chǎn)業(yè)化是當(dāng)務(wù)之急的大事。半導(dǎo)體環(huán)保節(jié)能臺燈將成為LED照明燈具進入普通家庭的重要的產(chǎn)品之一。
國內(nèi)許多地方都出現(xiàn)不同程度的用電緊張的情況，研究低功耗的半導(dǎo)體環(huán)保節(jié)能臺燈也是當(dāng)務(wù)之急。
市場需求
1發(fā)展契機
按照目前的技術(shù)水平和發(fā)展趨勢，半導(dǎo)體照明普通市場開始啟動的時間大約會在2006年前后，在未來的5至10年內(nèi)，這種半導(dǎo)體燈具很可能成為下一代照明的主流產(chǎn)品。與此同時面對半導(dǎo)體照明的巨大商機，世界各國紛紛行動，以美國、日本、歐盟等國也紛紛開展半導(dǎo)體照明計劃，將半導(dǎo)體燈代入普通的日常照明領(lǐng)域。我國也于去年開始了國家半導(dǎo)體工程，LED行業(yè)迎來春天。計劃到2005年年底之前的這段時間將是半導(dǎo)體照明工程項目的緊急啟動期，從2006年的"十一五"開始，國家將把半導(dǎo)體照明工程作為一個重大工程進行推動。這也為半導(dǎo)體環(huán)保節(jié)能臺燈的推廣應(yīng)用提供了良好的發(fā)展契機。
2半導(dǎo)體環(huán)保節(jié)能臺燈的吸引點
市場對于臺燈的要求可以從兩個方面劃分：一是追求個性化，由于書桌在居住環(huán)境中的地位越來越重要，因此，書桌上的重要擺放也成為主人個性及愛好的體現(xiàn);二是多功能性及保健性，無頻閃。半導(dǎo)體環(huán)保節(jié)能臺燈將充分體現(xiàn)上述兩大賣點。
3環(huán)境現(xiàn)狀的分析
目前國內(nèi)缺電的現(xiàn)狀2～3年內(nèi)不能徹底解決，電力供應(yīng)緊張勢必造成電價的提高及節(jié)能電器產(chǎn)品的熱銷。半導(dǎo)體環(huán)保節(jié)能臺燈最重要的一個特點也即將會促成熱銷的一項便是其低耗省電性能。
[page]
主要技術(shù)特性與構(gòu)造
1光源分布
半導(dǎo)體環(huán)保節(jié)能臺燈作為局部照明如讀書寫字之用，要求的照度和照度均勻度比較高，需要把許多發(fā)光二極管串聯(lián)或者串、并聯(lián)結(jié)合使用，這就涉及到光源的分布問題。根據(jù)LED的發(fā)光強度、發(fā)光角度以及體積小等的特性，可以把多顆LED按照一定陣列(如矩形陣列、圓形陣列等、復(fù)合陣列等等)整合在一塊適當(dāng)?shù)碾娐钒迳?，再安裝在相應(yīng)的造型結(jié)構(gòu)里，從表面上看整個平面就形成一個發(fā)光面，故把這樣的一個裝有LED的平板式的結(jié)構(gòu)稱之為LED發(fā)光板。
可以把發(fā)光板看成是由一些規(guī)則的或?qū)ｉT設(shè)計的發(fā)光單元(模組)通過插接或別的聯(lián)結(jié)方式而構(gòu)成。該發(fā)光單元可以由一顆、兩顆或多顆LED按一定規(guī)律排列而組成，如4顆LED可以設(shè)計成一個2×2LED的矩形陣列的發(fā)光模組，這些發(fā)光模組可以很方便的拼裝成大的發(fā)光板。簡單的說，發(fā)光單元(模組)其實就是一個小的發(fā)光板。
2電源
LED屬于低壓直流器件，其正向?qū)妷旱牡湫椭?.0V～4.0V，驅(qū)動電流為20mA。LED作為一種電流型器件，根據(jù)LED伏安特性可知道。為了使LED正常在穩(wěn)定、可靠的工作狀態(tài)，則必須為LED提供恒定電流。
所以，恒流電源被認(rèn)為是研發(fā)半導(dǎo)體環(huán)保節(jié)能臺燈的一項重要內(nèi)容。照明臺燈所用到的LED一般多為白光LED，可以用作白光LED驅(qū)動電源的集成器件品種較多，大致分屬恒流源、電荷泵和開關(guān)電源三種類型，但專為LED照明系統(tǒng)配套的恒流電源目前還屬欠缺，主要存在幾個擬解決的技術(shù)難點及目標(biāo)：電流檢測負(fù)反饋功能、較寬的電壓波動范圍、較高的電源轉(zhuǎn)換效率、高安全高可靠性以及較低的成本。
3照度
LED臺燈光源的方向性與傳統(tǒng)燈泡及熒光燈管的大面積照射不同。根據(jù)筆者所在的深圳市沃科半導(dǎo)體照明有限公司所研發(fā)的LED臺燈檢測的結(jié)果顯示，LED臺燈處于正常工作位置時，以光源光中心在桌面上的垂直投影點為中心，測量到正中心處的照度一般可以達到700lx以上。照射范圍也能夠滿足閱讀、寫字的要求;在有效的照射范圍之內(nèi)，其照度均勻，無頻閃。照度和照射范圍跟采用的LED的參數(shù)、數(shù)量和排布有關(guān)。
4色溫
色溫是用來表示光源顏色的量。當(dāng)光源發(fā)射光的顏色與黑體在某一個溫度下輻射的顏色相同時，黑體的溫度稱為該光源的顏色溫度。在閱讀時色溫偏高和偏低都會對人的眼睛產(chǎn)生不良影響。最適合閱讀的色溫一般在3300～5300K。半導(dǎo)體環(huán)保節(jié)能臺燈的色溫選擇范圍比較大，可以很方便的通過對LED的選擇而設(shè)計成接近自然光的色溫。
采用三基色的半導(dǎo)體環(huán)保節(jié)能臺燈的色溫可以調(diào)節(jié)，色溫可調(diào)的半導(dǎo)體環(huán)保節(jié)能臺燈一可以作為閱讀燈具，此時的色溫應(yīng)調(diào)節(jié)在3300～5300K的范圍之內(nèi);二可以作為家居燈光裝飾燈具，色溫可調(diào)節(jié)在3300K以內(nèi)，此時的顏色特征屬于暖色，給臥室等環(huán)境增加一些浪漫的暖和舒適的氣氛。
5功率
普通的半導(dǎo)體環(huán)保節(jié)能臺燈功率一般在3W以內(nèi)，如一個采用了20顆LED的臺燈，其所耗的功率也僅僅為1.6W左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比白熾臺燈和熒光臺燈要低。當(dāng)然，單只大功率LED器件的功率一般在0.9W～2W之間，也可以用在臺燈上，比如光源用了5顆大功率LED，總的耗電功率也在10W之內(nèi)，但其發(fā)光效率、發(fā)熱量卻不太理想，價格也相應(yīng)要高很多，即綜合性價比不高。
6構(gòu)造
與傳統(tǒng)臺燈結(jié)構(gòu)構(gòu)造區(qū)別最大的是光的重新分布部件。傳統(tǒng)照明光源為白熾燈或熒光燈等，其發(fā)光特點是光輻射幾乎占據(jù)整個空間，因此需要用反射器將其它方向上的光收集起來，投向要求的區(qū)域。通常采用的是拋物面反射器形成近似于平行的光束。而半導(dǎo)體環(huán)保節(jié)能臺燈，往往根據(jù)LED發(fā)光強度不同，在其中分布幾個至幾十顆LED。
由于LED發(fā)出的光線集中于一個較小的立體角范圍，在某些場所已經(jīng)可以滿足局部照明的需要，但如果需要更大的照射范圍，那就要使這些LED產(chǎn)生的光在通過一系統(tǒng)透鏡，而產(chǎn)生我們所要求的光分布。擬采用聚碳酸酯等新型材料制作光學(xué)透鏡做為研究創(chuàng)新突破點，目的和原則是在達到光學(xué)指標(biāo)情況下，進一步降低半導(dǎo)體環(huán)保節(jié)能臺燈的成本，進一步提高半導(dǎo)體環(huán)保節(jié)能臺燈局部照明的經(jīng)濟性。
隨著綠色照明概念的提出，研制新型的環(huán)保節(jié)能臺燈成為當(dāng)務(wù)之急。深圳市沃科半導(dǎo)體照明有限公司立足于科技服務(wù)社會，不斷努力，業(yè)已研發(fā)出一系列半導(dǎo)體環(huán)保節(jié)能臺燈，成為國內(nèi)將半導(dǎo)體LED用于室內(nèi)照明的最重要的先驅(qū)廠家。其推出的實用新型的臺燈，由于以發(fā)光二極管為光源，再配以專門設(shè)計的外形結(jié)構(gòu)，可極大限度地利用光的效率，給人以溫馨或者恬靜的感覺，特別適用于家庭、賓館以及辦公室等環(huán)境的工作、學(xué)習(xí)、休息等照明與裝飾的需要，由于基本消除了頻閃，使得燈光對視力保健更有效果，同時，還具有節(jié)省電能的效能。
具體包括：
①采用恒流驅(qū)動，消除發(fā)光頻閃，能有效的保護視力，預(yù)防近視;
②專業(yè)的光學(xué)設(shè)計，獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計，充足的照明空間，使學(xué)習(xí)、工作、居住環(huán)境更加舒適，更加安全;
③采用高品質(zhì)的交直流轉(zhuǎn)換與3.5W以內(nèi)的LED矩陣的完美匹配，其光衰系數(shù)非常小，燈具使用壽命更長久;
④采用高顯性能LED使得物體更亮麗、逼真、光線更柔和，適合于工作、閱讀、書寫等局部照明與娛樂之用;
⑤配置有儲電裝置，可反復(fù)充電，平時由市電供電，當(dāng)市電供應(yīng)斷開時，可轉(zhuǎn)為由儲電裝置供電。綜上所述，本實用新型臺燈提供的光線照度均勻、無閃爍，并且產(chǎn)品使用壽命長、省電、反應(yīng)速度快、環(huán)保、防爆、冷光源、安全性高，適合一般的工作、學(xué)習(xí)、居住等局部照明之用。
相信隨著科技的發(fā)展，未來的照明光源將以環(huán)保節(jié)能的半導(dǎo)體發(fā)光器件為主，更易控制和實現(xiàn)多功能化和智能化。
