4 LED 照明的应用探讨

　　近阶段，伴随LED 光效的提升及各项光电参数的改善，加之LED 照明生产企业对LED 发光特性的进一步了解，研发的LED 照明产品在光质量方面有了很大提高，使得LED 照明产品应用于普通照明领域的条件已经具备。在节能减排任务重的背景下，社会各界对高效的并已具备进入普通照明领域条件的LED 照明产品的关注程度更是达到一个新的高度，形成了比之前LED 路灯还热的新的LED 室内照明热。今年六月的广州国际照明展览会上，2800多家参展企业中，超90% 以上的展位中展出了LED照明产品。与过去几年不同的是，今年展出的是室内LED 照明产品，不是LED 道路照明产品，从展会我们会深切的感受到LED 室内照明热有多高。

　　面对着当前国内LED 室内照明热，LED 生产企业如何保持清醒的头脑，避免重蹈LED 道路灯具的覆辙，就成为每一家企业思考的问题。

　　目前国内LED 照明生产企业在开发及生产LED照明产品的过程中更多是出于替代的目的，因此作为LED 生产企业首先要了解被替代对象的基本情况，如传统光源的光效、色温、显色指数及这些指标所起的作用，各类灯具的性能现状，不同场所对照明要求等。通过对传统照明产品的了解和使用场所的分析，规划LED 照明产品的开发顺序和市场推广的路线图，是LED 照明生产企业当前最需要做的工作。表1 列举了目前主要光源的光效值和显色指数值。

　　表中光效值说明: 对传统光源来说，光效是指含有镇流器功耗在内的光源光效。LED 是指封装后含有驱动电源功耗的能效。

　　对表中数据分析，传统光源中，卤素灯由于采用新的技术，未来几年光效还将有一定提升空间，据预测可达到38lm /w 的水平， 其它光源的光效基本稳定，已没有太多提升空间。LED 光源的提升空间很大，某国际公司LED 芯片的光效在去年就已宣布达到208lm /w，封装量产可达168lm /w。

　　针对LED 照明产品的应用，我们可从两方面论述: 产品研发和市场推广。

　　4. 1 LED 照明产品开发路径

　　LED 照明产品的开发可从如下三个方面考虑

　　( 1) 视LED 光效发展，规划LED 光源的开发顺序。

　　开发LED 光源，首先应保证LED 光源的光效与传统光源光效相比具有明显优势才能具备替代条件。

　　表1 中的光效数据给出了一个很宽的范围，这与光源的功率和技术有很大关系。一般情况下，对传统光源来说，功率越高，发光效率越高，技术和先进工艺也可有效提升光效， 但价格也会高一些。作为生产企业的技术人员，要开发LED 照明产品首先应加强对传统光源的光效了解，然后根据LED 光效发展的进展，规划出LED 光源的开发顺序。LED光效发展趋势可见图1。　

　　对表1 中包括LED 在内的各光源光效值分析，我们会得出结论，目前LED 光源替代白炽灯及一体化节能灯有明显的节能优势，因此应优先开发这类产品，如LED 的球、尖泡， LED 的MRII、MR16，PAR 灯系列，LED 筒灯灯具用光源等，目前这类产品的市场销售已经有了一定量，也取得了一些市场经验。

　　其次，根据LED 光效发展趋势，开发直管类的LED 灯管及类似产品。

　　最后考虑开发目前采用HID 光源的各类灯具中用到的LED 光源。

　　需要注意的是，因为LED 发光原理与传统光源不同，所以在设计时， 要充分考虑LED 的发光特性，开发出适用不同环境和要求的LED 光源。

　　图1 描绘了各类电光源的光效走势，由图中可看到未来白光LED 在2012 年后，其光效将超过目前所有常用光源的光效， 光效提升速度快、空间大。

　　( 2) 根据灯具特性，开发各类LED 灯具产品。

　　传统的光源，其发光角度是360°，LED 发光角度一般在120°左右。发光角度的不同，决定了LED灯具与传统灯具在灯具效率方面有了明显差异。由于传统光源是360°发光，其部分光要通过反射才能照到被照面，因此，反射器材料的反射率、反射器的配光、灯具结构是否合理，决定了灯具效率的高低。LED 发光是120°左右，不需通过反射就可将光照到被照面，但需要通过合理设计的透镜来满足被照面的光需求。从光输出形式判断，LED 的光利用率要远远大于传统光源。

　　表2 列出的是部分典型传统灯具的灯具效率。需要说明的是，我国的标准体系与国际电工委员会( IEC) 保持一致。之前由于IEC 对灯具安全以外的性能要求没做具体规定，所以国家标准对灯具性能没做具体规定，后根据市场需要，国家标准化委员会灯具标分委制订了部分灯具的性能标准，其中包括灯具效率指标。性能在我国属推荐性标准，一般不做强制性要求。现实的情况是。在实际执行过程中，多数企业的指标低于标准要求，这与多数国内灯具生产企业的设计能力、制造能力、检测能力有很大关系。表中灯具效率有两类，一类是现有标准规定值，另一类是没有标准的实测值。对表中的数值分析，筒灯的灯具效率最低，这和灯具形状有关。因筒灯灯具灯体较深，作为360°发光的光源，其大部分光没有被有效输出。目前筒灯灯具的灯具效率多数集中在40% ～ 50% 之间。支架的灯具效率虽然比较高，但因灯具为敞开式，部分光为上射光通，实际光利用率并不高。其他各类灯具的灯具效率多在75% 以下，教室灯具与黑板灯具因场所特殊，灯具效率要求较高。

　　以9 ～ 14W 和15 ～ 24W 两个规格达到一级能效的节能灯筒灯灯具为例( 这两个规格节能灯配套灯具在普通建筑中用量最大) ， 一级能效规定的光源初始光效值分别为62lm /W 和69lm /W，选取两个规格中最大功率计算，总光通分别为:

　　62 × 14 = 868lm ( 功率为14W)

　　69 × 24 = 1656lm ( 功率为24W)

　　如灯具效率为50% ，灯具总输出光通分别为:

　　868 × 0. 5 = 434lm

　　1656 × 0. 5 = 828lm

　　最终得出灯具的光效分别为:

　　434 ÷ 14 = ≈31lm /W

　　828 ÷ 24 = 34. 5lm /W

　　而表中LED 的能效最低可达到50lm /W，说明LED 筒灯灯具在光效方面全面替代传统筒灯类灯具已具优势。

　　因此根据表中的传统灯具效率值，在开发LED灯具时，应优先开发LED 筒灯类灯具产品，包括天花灯具、射灯灯具等。这类产品多以普通白炽灯、卤素灯、节能灯为光源，光源本身光效低，同时考虑到灯具效率，开发出的这类LED 灯具与同类传统灯具比，在光效方面具有明显优势。

　　其次是LED 一体化支架、暗槽灯具、壁橱用灯具和各类家居照明灯具，这类灯具，多以直管荧光灯或环型灯为光源。目前，虽然LED 制成灯管形式后的光效与传统的T5 灯管比优势并不明显，但因其发光角度小，光利用率高，在某些场合与支架配套加控制后就能体现节能效果。暗槽灯具和壁橱灯具一般为辅助照明，照度要求不是很高，用LED 替代可减少暗区，而且安装方便。

　　作为景观照明用LED 投( 泛) 光灯具，过去的几年中已得到较多使用，但作为功能性投( 泛) 光灯具，如用于体育场馆或重点建筑的照明灯具，还有包括路灯、隧道灯，另外还包括用于办公、医院、学校及商业品牌店的专业照明产品等，应视LED 光效提升及对LED 照明产品技术研究的进展再进行有的放矢的开发。

　　针对某些领域中应用已经比较普遍的LED 照明产品，生产企业应认真总结几年来应用的经验，分析其效果，进一步改进和整合这类产品，以充分发挥LED 的优势。