LED的特点是体积小、重量轻、驱动电压低、色彩全、寿命长、效率高、耐振动、光控容易,为设计不同场所和用途的照明系统提供了极好的条件。人们习惯于在阳光下看东西。对于一般照明,人们主要需要接近太阳光质量的光源,因此白光LED是半导体照明技术的重要指标。由于单个LED功率小、亮度低,不适合单独使用。因此,必须将多个 LED 组装在一起才能设计出实用的 LED 照明系统。但是,条形灯厂家认为白光LED与一般照明要求还有一定距离。
1) 照明系统的热管理
LED一般被称为冷光源,因为LED发光的原理是电子通过复合直接发射光子,不需要热量。但是,由于焦耳热的存在,LED发光时伴随着热量,对于大功率和多LED的应用,发热量也不容小觑。LED不同于白炽灯和荧光灯等传统照明。光源,温度过高会缩短甚至终止其使用寿命。此外,LED是一种温度敏感器件。当温度升高时,其效率急剧下降。因此,系统结构设计和散热技术开发也是LED应用需要面对的问题。
2) 提高显色性
目前,白光LED一般采用蓝光LED与受蓝光激发的发黄光的钇铝石榴石(YAG)荧光粉叠加合成白光。由于其发光光谱只包含蓝色和黄色光谱,存在色温高、显色指数低的问题,不符合一般照明的要求。人眼对色差的敏感度远高于对光强的敏感度。对于照明来说,光源的显色性往往比发光效率更重要。因此,添加适量的发红光荧光粉并保持较高的发光效率是LED白光照明的重要问题。
3) 照明系统的二次光学设计
传统灯具长期以来一直以白炽灯和荧光灯作为参照物来确定灯具的光学和外形标准。因此,LED照明系统应考虑摒弃传统灯具和LED发光模组。LED光源专为不同的灯具而设计。光学系统的设计主要包括以下几个方面: ①根据照明物体和光通量的要求,确定光学系统的形状、LED的数量和功率的大小;② 组合数个LED发光管设计点光源、环形光源或面光源的“二次光源”,按组合二次光源计算照明光学系统;3.
由于LED发出的光束比较集中,更容易控制,而且不需要反光板来聚焦光线,有利于减少灯的深度。例如,采用平面镜光学系统,只需1-2个LED就可以照亮一个大的表面,而灯具的深度却很薄;采用光导技术,将LED直接安装在光导旁边,可以大大减少光源和其他部件。占据体积,制成超薄灯具。