发挥LED的优势 优先发展室内照明

　　由于LED具有光效高、体积小、单颗功率小等特点，因此在节能照明中有广泛的应用前景。室内照明主要包括家庭照明、办公照明、教室、车间、商店、博物馆、展厅、摄影棚以及其它特殊要求的室内照明，就其广泛意义而言也包括交通车辆、飞机和轮船内的照明。根据环境的要求，我们不仅可以进行照明的科学设计，还可以开展丰富的艺术设计，只有充分发挥LED的优势，才能在与传统照明领域的竞争中日益壮大并最终取代传统照明！

　　1  LED的特点及优势

　　就节能而言能够和LED竞争的传统光源仅有气体放电灯，LED光源的优势是从电能转化为光能的物理过程仅限于发光器件内部，就是带电粒子、自由电子和空穴都是处于束缚态，在复合时发光。发光中心也在发光体（LED器件）内部，当然光从发光体内部出来时伴有吸收和反射损失。但是气体放电光源完全不同，发光中心在自由空间，这要求电能首先用于把电子从阴极发射出来，也就是必须有阴极区的能量损耗，这是气体放电光源的共同特点，也是比LED多损失能量的原因所在。但在自由空间自由电子产生的气体激发和电离引起的发光过程与LED的发光过程是等效的。这里没有像LED器件内部的自吸收强烈，也没有光从固体材料表面反射的损失那样大。但是气体放电中阴极区的存在是LED光效能够超越传统光源的重要原因之一。

　　气体放电光源由于阴极区的存在，大功率长放电管的阴极区的损耗占总功率就小、光效就高，反之小功率放电光源的光效就低。再者，气体放电光源的发射光谱与发光气体的气压有关，要保证一定的蒸汽压，特别是HID（高强度气体放电光源）灯必须保持适当高的温度。因此，气体放电灯适合用于大功率，即使小体积也不怕发热。

　　LED光源如前述，发光的过程在固体材料内部，固体材料的密度要比气体高得多，自吸收严重存在，单个器件不可能尺寸太大。又因为体积小不能注入太多的电能，否则会使温度急烈升高，会使光转换效率下降、光效下降。因此，LED适用于小功率，并且器件工作温度不能太高，即使LED光源可以群组成大功率，但需付出代价，突出集中表现在成本和使用的难度（散热）方面。

　　以上是我们考虑问题的出发点，即就在目前水平上，大功率光源或大面积高光通照明应选用气体放电光源，小面积照明应以LED为主。这个原则应该作为近期LED光源进入室内照明的切入点，由此起歩随LED器件（特别是国产器件）性能提髙价格下降逐步占据整个室内照明市场。

 

 

　　2  室内照明LED产品的开发

　　某些照明产品生产企业不研究照明光源总体发展现状，不重视发挥LED光源的优势，克服其不足的方面，只热衷模彷传统光源外型，不合理地推广只能暴露其缺点，而阻碍LED的发展。

　　2.1　LED球泡灯

　　显然这是为追求白炽灯外形而设计，其结果是投资在模拟白炽灯外形（包括散热的设计）更加重了成本负担，本来比白炽灯大大节能的产品被100倍以上的价格（同样光通）冲掉了人们心目中的节电优点。LED能否快速替代白炽灯的关键是设计出廉价高质量的产品而不在于是否像白炽灯。当然有着百年历史的白炽灯在人们心目中有着深刻的印象，球泡型灯市场吸引力是大的，但中国普通老百姓的购买力相对较低，价格将是阻碍这型灯现在推广的原因。尽管日本等国积极推广这种款式，我国应待LED价格有明显降低后再大量推广。

　　值得注意的是紧凑型荧光灯是LED球泡灯的竟争对象仍需政府补贴才能大面积推广。可见LED光源进入家庭的难度。应该说家庭照明是室内照明的最大市场。

　　小功率照明是LED光源的优势，10W以下的气体放电灯其光效远低於LED光源，5W以下的紧凑型荧光灯不仅光效低而且难於制造，LED光源能够填补该领域的空白。作者认为0.5-3W应为球泡灯的最初重点发展方向。能使用20mA LED的小灯珠，散热难度不大，不需要从国外进口芯片，价格便宜，市场前景应该很好。不要很久国产功率型芯片就会赶上国际先进水平，价格也下来了就可向5W以上光源发展。逐步占领紧凑型荧光灯市场。

　　2.2 管形LED灯

　　这是一种模拟荧光灯的光源。

　　如前所述，荧光灯管越长功率越大光效越高，长管型是由它的基本原理所决定的。为了组成面光源在灯具中必须并排安装多根，当然还有其它的原因。用LED可以直接组成面光源，为什么要做成直管型模彷荧光灯呢？是我国生产的荧光灯普通市场产品光效70lm/W左右，我国LED产品的光效标称值也许比这个值高。但是如需要2000-3000lm光源二者的差价大约也在100倍。

　　谁愿意花大价钱买一个外形相同照明效果（总光通）相近的产品呢？

　　2.3　建立LED照明技术新的设计理念充实照明学科领域

　　传统光源在发展过程中都是突出自己的特点，没有受前期流行光源的束缚，如白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯（HID）在其历史发展过程中都有各自不同的设计特点，那是自身发光的物理机制所决定的。荧光灯发明大约三十年才开始仿制白炽灯外形出现了紧凑型荧光灯，又经过半个世纪才得到推广。LED在推广过程中应把握自己体积小、单颗功率小、工作电压低、光效高的特点做出自身的设计，要回避缺点（散热困难、价格高），把发展方向放在传统光源不能进入的领域，如分散布光突出艺术氛围、平面发光和立体发光灯具、小型投射形光源等。

　　随着LED光源的推广在建筑物理学科中有关建筑照明的内容应发展和填补适合LED光源的设计方案，从事灯具研究的学者也应设计出突出LED特点的灯具走出传统光源相关行业的束缚。

 

 

　　3  LED优先发展的室内照明领域

　　由前述LED体积小、单颗功率小、工作电压低的特点，它不仅首先替代白炽灯，还有排挤紧凑型荧光灯的潜力，因为小功率气体放电灯光效不高，所以室内照明LED有广阔的推广前景，具有以下几个领域可优先发展。

　　3.1　重视家庭照明的应用

　　家庭照明市场大，照明面积小不需要高通量光源，但要求照明具有艺术效果，这正是LED光源的优势，巧妙地分散照明设计或艺术类灯具对年青一代用户具有极大吸引力，当然受价格高的影响，市场的推广会有一个过程。所幸的是现在市场中能见到这种产品，希望在价格上多一些挡次供不同人群选取。

　　3.2　交通车辆内部的照明

　　汽车、火车、轮船和飞机内部照明LED也有巨大优势，这些设备的基本条件是蓄电池，利用LED光源可以不要逆变器，电源效率有可能提高，对电源波动（主要是低于正常值）仍能工作，当然光效高的因素比一般民用产品更受重视，而价格高也比民用品更能容忍。

　　3.3 宾馆酒店及娱乐场所照明

　　高档宾馆酒店、会所、ＫＴＶ等娱乐场所不需要高的光通量，讲究灯光设计的艺术效果，环境光线要使人感受特定的情调，LED灯具可实现不同色彩的光且光线柔和。目前，LED在这些场所已有应用，价格方面也能够接受。

　　3.4　特殊照明的应用

　　由于LED光源不含红外、紫外光谱成分，直流供电、发光稳定对于特殊照明就显得很重要，如文物、贵重商品、学生的台灯、医疗设备等。这里特别要指出的是这类光源要具有高的显色指数，对发光的方向都应该有合乎需要的限定。

　　3.5　办公照明、LED与荧光灯的竞争

　　LED光源用于教室与大型办公室、车间等照明灯具当前同荧光灯灯具相比优势不大，可以从面光源灯具与之竟争。

　　（1）照明环境要求光通量高，LED总体价格太高。

　　（2）荧光灯是首选光源，如前述的荧光灯由于阴极区占的能量损耗小，光效也高（以上），千流明价格大大低于LED，如无特殊原因当前不会选用LED灯具。

　　（3）面光源LED灯具可与之竟争由于不能得到大面积均匀放电，只能做成直管型放电灯，如果用分散的LED小灯珠排成面光源既美观又方便，所以LED直管灯实在没有必要。当然目前价格尚高推广还有难度，随看LED价格的下降竟争力会再提高。

 

 

　　4  与时俱进大力推广LED在室内照明中的应用

　　（1）大力提高国产器件水平，提高占有率

　　作者认为就当前技术LED功率型器件的近期光效不会超过200lm/W，我国当前市场上常见产品不足100lm/W，进口产品在100lm/W以上。在优先发展民族工业的前提下，现阶段应该大量选用小功率LED和低光通应用环境，室内照明应该大力推广。注重产品可靠性，适当照顾到价格，创造条件鼓励选用国产器件。由于某些灯具质量指标要求高不得不选用进口灯珠，建议不鼓励这类必须选用进口元件的照明设施。

　　（2）发展相关新技术的综合应用，提高照明技术科技含量

　　鼓励发展照明产品的自动控制功能，环境净化（光催化）功能，让价格偏高的节能产品再上一层科技台阶。

　　5  结束语

　　LED是当前挑战传统光源的新产品，在渲染它比传统光源具有的诸多优点的同时，也要考虑到存在的缺点。各项技术还在发展过程之中，缺点会逐步克服，前景光明。在当前阶段优先发展室内照明应用是正确的和合乎时益的。尤其在20W以下的光源具有绝对的竞争力。正确选取突破点是LED能否迅速占领照明领域广阔市场的关键。

　　随着LED光源的发展与推广，与之相关的照明技术也会突破原有的设计理念，会发展为以LED为基础的光物理、光生理学科和艺术照明理论，摆脱以传统光源为基础的照明观念，一场光源的革命即将在照明领域进行得更完全、更彻底和更深远！