LED照明技术

LED照明技术（共12篇）

LED照明技术 篇1

摘要：LED在照明应用中, 因其具有节能、寿命长、环保、体积小、响应速度快、可靠性高、调控方便等诸多优点, 作为一种新型照明光源并获得越来越广泛的应用。LED的照明应用, 需要科学的测试技术作为后盾, 本文对此进行了探讨。

关键词：LED,照明,测试技术

一、LED应用于照明的优点

1.高效节能:传统的照明光源存在光效低 (一般白炽灯光效20%左右, 普通节能灯只有40%~50%) 、耗电量大、光线中含有大量的紫外线、红外线辐射, 电能绝大部分转化为热能。按照通常的光效定义, LED的光效并不高, 但由于LED的光谱几乎全部集中在可见光频段, 效率可达80%~90%, 一般LED灯使用低电压、低电流驱动, 功耗低, 在相同的照明效果下比传统光源节能80%以上。2.寿命长:LED为固体冷光源, 环氧树脂封装, 抗震动, 灯体内也没有松动的部分, 不存在普通灯丝发光发热易烧、热沉积、光衰等缺点, 使用寿命可高达6万~10万小时, 是传统光源使用寿命的10倍以上。3.绿色环保:现在广泛使用的荧光灯、汞灯等光源中含有危害人体健康的汞, 这样在发光过程和废弃后都会对人体的健康和环境造成危害。而LED是冷光源, 眩光小, 无辐射, 使用中不产生有害物质, 光谱中没有紫外线和红外线, 不含汞元素, 可以安全触摸, 属于典型的绿色照明光源。4.光效高:白炽灯的光效为12~24lm/W, 荧光灯的光效为50~70lm/W, 钠灯的光效为90~140lm/W, 大部分的耗电变成热量损耗。目前LED的光效为50~100lm/W之间, 世界各国均加紧提高LED光效的研究, 按现在LED技术发展的速度预测, 到2010~2015年, 白光LED的光效将达到150~200lm/W, 远远超过其他所有照明光源的光效。5.光色纯、光束集中:传统照明光源的光谱较宽, 且发光方向为整个立体空间, 不利于配光和光线的有效利用。而LED则为分立的光谱, 谱线较窄, 色彩丰富、鲜艳, 可以有多样化的色调选择和配光, 并且LED光源发光大部分集中会聚于中心, 发散角较小, 可以有效地控制眩光, 从而简化灯具结构, 节省设计和制造成本。6.高新技术。

二、LED照明测试中存在问题与测试技术分析

LED的理论使用寿命在6万小时以上, 但在实际应用过程中, 由于驱动电源的设计及驱动方式选择不当, LED照明忽明忽暗, 使LED极易损坏。当前很多厂家生产的LED灯类产品采用阻容降压的方式向LED供电, 这样做使得效率低。并且现有的大部分驱动电源功率因数普遍偏低, 降低了电能的有效利用率。造成目前LED标准、检测、评估等工作的相对滞后, 成为影响LED半导体照明产业发展的主要问题之一。目前LED照明的测试手段主要有: (1) 光强测试:光强测试主要依据CIE127 Measurement o LEDs。随着LED光效的逐步提高, 测试误差也越来越大。一些专家提出建议取消近场测量或延长测试距离。具体到延长多少测试距离才能准确测量LED光强的准确度, 针对不同功率的LED光源也有不同的测试结果。 (2) 光通量测试:采用积分球是通常的LED光通量的测试方法, 但测试实践和研究报告说明, 受到响应时间、环境温度、LED放置方向、LED灯具尺寸等因素的影响, LED光通量测试将出现较大偏差。例如对于LED路灯、隧道灯等大功率LED灯具, 除了采用大尺寸 (2m、3m) 积分球带来的误差, 灯具表面温度、灯具外壳光扰等将进一步影响测试结果。 (3) 结温测试:由于LED结温高低直接影响到LED出光效率、器件寿命、可靠性、发射波长等, 因此对结温、热阻等热学参数进行快速准确的测试是非常必要的。目前主要的测试方法有红外热像仪法、电学参数法、光谱法等, 但还没有制定统一的测试标准。 (4) 寿命测试:LED具有长寿命的特点, 光衰特性往往又是LED应用产品的重要评价指标之一。但是实际寿命测试过程中所需时间太长, 因此需要一种加速老化进行寿命测试的方法, 目前主要的加速手段包括电压加速老化、电流加速老化、温度加速老化等, 但尚无法确定统一的测试规律。

基于上述LED测试方面存在的问题, 需要我们积极研究和探索: (1) 测试标准的制定。产品检测离不开标准规范。随着LED技术的进步和应用领域的扩大, LED标准制定工作明显落后, 一些已制定的标准中的技术内容也已过时。因此LED相关标准规范制定和LED半导体照明标准体系建设等工作显得非常迫切。2007年底标准工作组第四次成员大会决议送审“半导体发光二极管芯片测试方法”等7项半导体照明技术电子行业标准, 全国照明电器标准化技术委员会送审的12项普通照明用LED国家标准及行业标准目前已颁布7项, 显示我国LED半导体照明标准制定工作正在加快。 (2) 测试技术的研究。近年来众多的高校和科研机构都致力于LED测试技术的研究和测试仪器的开发。虚拟仪器、视觉检测、无线通讯、有限元分析等技术也被引入到LED测试研究中。例如出现一种基于线阵电荷耦合器 (CCD) , 利用虚拟仪器自动测试发光二极管 (LED) 光功率及其发散角的新方法。例如, 对于LED光源光强空间分布特性测试, 有机构提出一种新的多路光度探测器同步测试方法并研制测试装置, 取代1个光度探测器多点测试, 实现二维和三维光强空间分布特性的快速测试和立体模拟显示。开发一套LED灯具综合特性连续测试系统, 集成数据采集卡、可编程直流电源, 可编程光度计、温度传感器、光纤光谱仪等测试仪器, 同步检测LED及LED灯具的发光特性、电学特性、色度特性、热学特性等, 并可以完成LED及LED灯具随时间的发光特性、温度特性变化的自动检测以及老化特性分析。

三、结语

总之, 随着LED半导体照明的技术进步和产业发展, 测试问题也越来越突出。研究LED的测试技术, 确定LED的测试方法, 制定LED的标准规范, 是我们亟需解决的问题之一。

参考文献

[1]饶亮, 傅志中, 于英俊.LED寿命检测系统[J].仪表技术, 2009 (5)

[2]邹建, 曾甜玲, 刘婧娟.基于线阵CCD的LED光功率及发散角的自动测试.压电与声光, 2009, 31 (1)

LED照明技术 篇2

2018宁波LED照明技术会议报名启动

近年来国内照明企业强势崛起，外加“一带一路”等政策的提出，让越来越多的中国照明企业不断走出国门进军海外，其中美国作为中国照明企业最重要的海外市场一直备受关注，而近期中美之间的贸易大战不得不让LED企业对于出口谨小慎微。

与此同时，竞争日益激烈的通用照明领域迫使企业开始发展新的细分领域，景观照明、汽车照明、植物照明、工程照明等细分领域成为新的争夺热点，而智能时代的来临，也让各个照明细分领域都开始寻求智能化升级。

在这样的大背景下，为了帮助LED照明企业应对不断变化的国际形势，了解最新LED技术，进行智能化升级，大比特资讯将于5月25日在宁波举办第27届(宁波)LED照明驱动暨智能照明技术研讨会，会议将汇聚LED灯具、驱动电源、智能照明控制器等研发管理与技术工程师，共同进行技术探讨，同时会议将邀请行业专家发表主题演讲，分析LED照明行业的发展现状与趋势，探讨未来各个细分领域进行智能化升级需要解决的技术问题。

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大比特研讨会

往届照明会议会场全景

大比特LED照明会议至今已经举办了超过26届，针对国内不同地区的LED照明行业产业集群，大比特在深圳、中山、宁波、厦门都设有专场，并且每届会议都邀请不同的知名企业的资深技术人员作为演讲嘉宾，包括厦门四信、英飞凌、艾华集团、芯联半导体、晶丰明源、美芯晟、典芯半导体、明微电子、华润矽威、士兰微等业内知名企业，都会针对时下最新热点现场做出专题演讲;每届会议都聚集超过500名LED业内工程师参会，受到包括珈偉光伏照明、德豪润达、茂硕电子、九佛电器、木林森照明、勤仕达照明、日上光电、广明源光科技、三雄极光、雷曼光电、三安光电等知名企业的关注。

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大比特研讨会

此外，为了方便与会工程师现场进行沟通交流，每届会议都会设置现场展示区域，包括Dialog、PI、凹凸、奥利杰、德尔诚、恒芯、艾华、安兴、华润矽威、美芯晟、欧创芯、南通三鑫、上海宝宫、晶丰明源、奥凯普、明微、芯联、讯茂、芯飞凌、瑞之声等业内知名企业都曾在现场展示他们最新的产品和技术方案，供现场工程师观摩和交流。

此次宁波LED照明技术研讨会议专场，在演讲阵容上比起往届有所增加，邀请了必易微、美芯晟、晶丰明源、华润矽威、芯飞凌、艾华、士兰微、凹凸、芯科等业内知名企业的资深技术人员作为演讲嘉宾，届时他们将会针对LED驱动电源技术深入、LED无线调光技术方案、LED照明驱动创新技术方案、LED照明行业分析、LED智能照明整体解决方案、LED智能照明行业市场、LED照明政策、标准、测试等话题发表专题演讲，为与会人员带来更加丰富的演讲内容。

同时参与现场展示的企业更是有增加无减，包括必易微、美芯晟、晶丰明源、华润矽威、芯飞凌、艾华、士兰微、深爱、南通三鑫、凹凸、艾德克斯、奥利杰、晶讯、芯联、安兴、捷捷微、劲阳、恒芯、世强、时恒在内的国内外知名企业都将会现场带来他们的最新技术方案。

如今报名已经启动，欢迎报名参加

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大比特研讨会

LED照明技术 篇3

关键词：低空照明；技术应用；桥梁照明

南淝河大桥是环巢湖旅游大桥上第一个建成通车的景观大桥，也是安徽省最大的斜拉索桥。大桥位于规划中的环巢湖道路跨南淝河的巢湖入口处，是连接合肥市滨湖新区与巢湖市的重要桥梁，项目总投资12200余万元，技术等级为公路I级。项目由安徽极光照明科技股份有限公司承担项目景观亮化灯具的生产和供货任务，深圳市粤大明公司承担具体的施工建设任务。2014年7月该桥的亮化工程全部完成，2015年2月9日夜，南淝河大桥盛装加身，随着856盏LED护栏路灯的同时点亮，又一朵照明建筑美学上的玫瑰炫丽绽放。

LED护栏路灯应用了极光照明公司的专利技术，在设计上通过一个反光挡板来引导LED灯光照射方向，当车辆顺行时处于反光挡板背面，光源温和，当车辆逆行时处于反光挡板正面，光源刺眼，防止了道路上的车辆逆行，提高了道路安全。

1 LED护栏路灯技术参数

第一，材质：铝合金材质、新型牢固。

第二，表面处理：静电喷涂技术处理，防腐防酸抗碱，耐新持久。采用先进的喷塑工艺，可以保證5年内不褪色、不锈蚀。

第三，灯具出光面采用PC材质，PC是一种综合性能优良的非晶型热塑性树脂，具有优异的电绝缘性、延伸性、尺寸稳定性及耐化学腐蚀性，较高的强度、耐热性和耐寒性；还具有自熄、阻燃、无毒、可着色等优点。

第四，常规外形尺寸：长度可根据要求定制，满足不同情况需求。

第五，出光方式：单面出光照明、双面出光、照明加亮化、经济实用。

第六，功率大小：常规：8w 10w 12w可根据需求定制。

第七，光源：led光源，寿命：5万小时以上。

LED护栏路灯特点：采用优质超高亮LED发光二极管组成，主要用于城市景观美彩作用。产品具有耗电小（每个不到1W）、无热量、寿命长、耐冲击、可靠性高、节能环保，光色柔和，亮度高等特点。颜色纯正、寿命长。

处于特定地形、位置因素，南淝河大桥的亮化设计不仅要联系公路大桥的技术规范，同时要结合大桥本身的运营实际，在保证实际应用效果的基础上，融入节能环保、美观便捷等现代主流元素。

2 LED护栏路灯的功效体现

本项目应用的856盏护栏路灯全部采用极光照明研发的新型产品，从施工效果看，灯具不仅满足了南淝河大桥的照明需求，设计上也彰显出光与环境的和谐，是低空照明产品、技术应用的又一力作。

LED灯光导向型护栏路灯相较于传统的桥梁路灯，具有显著的优势：

2.1 眩光控制

护栏路灯的正面设计为道路照明的发光面，采用定向照明诱导设计，弧形发光点，光布均匀完整。增加了防眩光设计，能够最大程度的防止眩光状况。设计上，执行和优化了《城市道路照明设计标准CJJ 45-2006》的要求，道路路面照度设计大于30lx，道路面均匀度≥0.4，眩光限制阈值增量TI<8%等。护栏路灯对路面照射时，路面的光斑及照度分布均匀，光线柔和明亮，安全性和舒适性高能高。行驶在南淝河大桥上，能感受到一种身心俱悦。

2.2 安全节能

首先，护栏路灯采用并联的电路连接方式，当单个线路或路灯出现故障后，不会影响整体系统的正常运行，保证照明环境的安全，不会对过路车辆的安全驾驶造成影响。当遇到的环境有着非常多的台风雷雨天气时，在选择灯具和进行安装时，应该充分考虑抗腐蚀、抗风、抗震以及比较容易维护等多个方面的因素，系统的防护应该有多重的防护，能够有效抵御电网的浪涌和感应雷击，在一定程度上避免盐雾的腐蚀和水气的入侵。当个别的设备发生一定的故障时，但系统依然可以比较稳定的运行，对低空照明系统的按时开启以及关闭没有影响或者只有比较少的影响。通常来讲，单灯可以自行稳定电压，可以有效克服电网、长距离的供电电压发生波动时对桥梁的照明以及设备造成的影响，能够在一定程度上将光源的寿命进行延长。

其次，运用智能照明控制系统对电路进行科学控制，保证路灯开启和关闭时间与大桥的交通量和气象环境相协调，保证行使通畅。除外，护栏路灯的维修方便，相对于传统路灯的大动干戈（需使用专用维修车辆，还得封路作为专用维修道），护栏路灯的安装高度一般为1.2米，维修时不需要借助大型机械起重设备，相对维护成本低，在车流高峰也不受太大影响。最后，由于安装高度低，车内的人眼的距离灯具的安装高度相差10cm以上，也就是说灯具的出光口在人眼正视范围以下（-5°） ，没有灯具的直射光射入人眼，对车辆的安全驾驶也起到了良好的保护作用。

项目采用节能环保型LED光源，功率小，照明效果优。南淝河大桥项目，单个产品解决了道路照明、景观照明及道路防护的多重功能，是传统的多样式多结构路灯叠加的路灯设计无法比拟的，在节能效果上也明显高出不少。另外，护栏路灯采用了LED低空照明技术，将护栏路灯安装于桥侧护栏管内，夜间其光线均匀投射在路面上，外侧以七彩景观点光源勾勒整个大桥轮廓，避免了传统路灯给行使人群带来的光污染。

2.3 和谐美观

桥梁照明需具备观赏性和装饰性，完美的设计是在不改变桥梁原有风格、结构、布局的同时，使之在夜间焕发异样的风采。传统的桥梁路灯设计灯杆林立，使人眼花缭乱，对昼夜的景观效果均会造成影响，由于各层路灯的叠加，使路面亮度不均。总体来看，传统路灯与建筑景点的光色和环境氛围极不协调。整体上的照明效果需要对建筑物的夜间形象进行良好的塑造，另外，灯具的位置不可以破坏建筑物在日间的形象。桥梁作为景观的一个重要部分，它的照明应该具备装饰性以及观赏性。在设计低空照明时，应高充分把握建筑师的意图以及设计风格，在基本不改变桥梁的原有结构、布局以及风格的基础上，实现在夜间使桥梁发出完全不同于白天的美好风采，做到将建筑物的比较重点部位的结构以及装饰的细节进行鲜明的展示。

比较来看，采用护栏路灯设计，照射的光斑和亮度均匀，用单一的灯品来贯穿整个桥梁的护栏结构，设计合理，能够达到功能照明与景观照明的完美结合，既满足了功能照明，又达到了景观照明的要求。充分展示出南淝河大桥在夜晚的恢宏气势。

3 结束语

LED灯与一般的照明灯具相比具有绿色、无污染、寿命长、冷光源等特点，光源寿命在3万小时以上，色温5000K左右，接近于日光，同等照度可比传统光源节能50%～70%。如何把这种具有优势功能的“光”与具体的建筑结构统一结合，是每个设计师重要的职责、使命。从前述分析，可以看出LED低空照明灯具更适合桥梁、高架照明，这种创新产品的应用也是非常符合当前市场需要的。南淝河大桥的低空照明设计为同类型的桥梁照明设计提供了一个杰出的范例，也为光与环境的和谐设计留下了可以借鉴的构想和思路。

参考文献：

[1] 张国庆.青岛海湾大桥LED低空照明应用分析[J].应用实践，2010（12）：152-153.

[2] 彭英姿.高/快速路低光照明应用分析[J].建筑照明设计杂志，2009（10）.

[3] 宋彦明. LED照明技术及其特点[J].

LED照明技术 篇4

1 LED照明的优点

(1) 不需要充气, 不需要玻璃外壳, 抗冲击性好, 抗震性好, 不易破碎, 便于运输。LED只要在温度-40～85℃、湿度≤65%的情况下都可以正常安全的使用。适合在条件恶劣的环境下使用。

(2) 灯源单元较小, 使得布灯更为灵活, 而且能够更好地实现夜景照明中“只见灯光不见光源”的效果。LED光源可以应用在建筑景观装饰、公路、桥梁、广告立体字、商业空间、机场、地铁、医院、饭店、汽车、电脑、手机等场合, 应用十分广泛。

(3) 能够较好地控制发光光谱组成, 从而能够很好地用于博物馆、展览馆中的局部或重点照明。

(4) 理论上具有与传统光源相比更高的发光效率, 理论上LED发光效率大于200lm/W, 从而具有巨大的节能潜力。

(5) 理论寿命更长, 实验室寿命可达100000h。光源可以频繁地亮灭, 而不会影响其寿命, 且启动速度非常快。如果每天使用4小时, 那么在正常情况下使用可以超过60年, 基本上可以达到一生使用无忧。

(6) 可以通过控制半导体发光层半导体材料的禁止带幅的大小, 从而发出各种颜色的光线, 且彩度更高。

(7) 光源中不添加汞, 有利于保护环境。由于LED与白炽灯、荧光灯的发光原理不同, 所以不用浪费太多热能, 不会产生有毒气体, 不易损坏, 是全球公认的新一代环保高科技产品。

(8) LED发光具有很强的方向性, 从而可以更好地控制光线, 提高系统的照明效率。尽管15W荧光灯的发光效能大约为60lm/W, 但经过灯具的折减就变为35lm/W, 如果再考虑照射到目标区域以外光线, 则只有30 lm/W。而半导体光源在这些环节上的折减则会少得多。

(9) 使用低压直流电, 具有负载小、干扰弱的优点。LED一般采用12～24V直流电, 用低电压带来高光效能, 比传统白炽灯节省电能约80%以上。目前高亮度单色光的LED与传统的灯泡相比虽然更贵, 但其节能的优点就能够弥补价格高的缺点。如果一个LED发光要特定亮度时所需的耗电功率是15W, 那么传统灯泡要达到同样亮度的耗电功率可能会高达150W。

2 目前影响LED路灯推广的因素

目前许多城市乃至小乡镇, 都有路灯示范工程, 少则几十盏, 多则成千上万盏, 通过对试点城市的分析, 影响其大面积推广的因素有以下方面。

(1) 目前LED路灯造价较高, 不利于推广普及。虽然目前价格初步有所下降, 但是过高的价格仍然会阻碍LED路灯的普及。

(2) LED路灯电源可靠性仍需加强, 由于驱动电路等原因也会造成LED路灯的失效。

(3) 无论是单点还是多点光源的LED路灯都存在着散热难的问题。一盏采用250W高压钠灯的路灯, 由于技术较成熟, 散热控制得很好, 即使工作5000小时, 光衰仍然较小, 发光效率还可以达到70%以上。以目前的技术, 相同条件下大功率LED路灯, 由于散热问题不易解决, 光衰较大, 发光效率会下降到30%。如果想用加大电压、电流的方法提高光效, 很容易造成LED芯片损毁的现象。

(4) LED路灯射程短, 因此LED路灯还需要进一步加强如何在较高高度下工作的研究。此外, 制定国家LED道路照明标准也是普及推广LED路灯非常有力的手段。

(5) 缺乏相应的行业标准, 目前LED路灯生产厂家各自为战, 各有各的生产标准, 不同厂家的产品不能通用。路灯管理部门对LED路灯生产厂家依赖性过高, 同时路灯管理部门自身风险也相对较高, 如果LED路灯生产厂家停止生产, 由于不同厂家产品不能兼容, 将面临无备件可维护的局面。

3 应用前景

与传统光源相比, LED特别是白光LED在一般照明领域中的优势和节能潜力, 使它日益受到路灯管理部门及相关专业技术人员的关注, 也成为了当前半导体研究领域以及照明产业中的热点。随着LED照明技术的进一步提高, LED路灯技术的日趋完善, 将有快速的发展。考虑到我国约有2亿盏路灯这一广阔市场, 理应特别重视, 加上已有部分生产企业产品出口, 市场前景更为看好。

LED照明技术 篇5

2015年上海国际led展/2015上海led展/2015亚洲中国led展

2015led展/2015年上海led展/2015年上海国际led展览会

第十届上海国际LED照明产业技术展览会

2015年03月11日--14日

地址：国家会展中心（上海）世界规模最大最先进会展综合体

中华人民共和国商务部、上海市人民政府合作共建 国际一流会展中心

开幕式：

2015年03月11日 9:00-9:30

开放日期及时间：

2015年03月11日 9:00-18:00

2015年03月12日 9:00-18:00

2015年03月13日 9:00-18:00

2015年03月14日 9:00-14:00

主办单位：

上海市科学技术委员会

东浩集团

承办单位：

上海现代国际展览有限公司

上海新格雷展览服务有限公司

国家半导体照明应用系统工程技术研究中心

国家半导体照明工程上海产业化基地

上海半导体照明工程技术研究中心

绿色环保，照明改变生活

「上海LED照明展」搬家了！

2015年3月11-14日，位于上海虹桥商务区的全球最大会展综合体「国家会展中心（上海）」，将迎来它竣工后的首个拥有全球影响力的大型专业展览会——

中国政府大力推行节能减排和低碳政策，推动了中国LED市场的迅速发展

2011年我国LED产业产值达1540亿元，同比增长22%，产量同比增长50%。2013年在照明产品的带动下，行业产值达到了2000亿元，同比增长30%。

“十二五”期间国家将进一步推动照明领域节能减排力度，加强对LED照明产业扶持力度。高速发展中的LED产业在经历了结构调整期后，必将继续保持照明行业的主流态势，这不仅已成为行业共识，也是得到国家政策大力支持的必然结果。2014年全球半导体（LED）光源将占全球照明光源市场50%的份额；2016年半导体（LED）灯具将占全球照明灯具市场50%的份额。

展会介绍

上海国际照明展一直倡导“打造全球照明采购贸易平台”理念，成为“照明行业科技方向标”，此举不仅仅是对自身展会的追求，更是一种引领行业的态度和决心。用照明改变生活，用照明创造美好生活，让健康，环保的照明科技融入生活。正是这种期许和专业的态度，吸引了众多国内外专业照明科技厂商选择参加上海国际照明展，同时也让国内外的专业买家趋之若鹜。而“打造中高端照明展”这个目标，也使越来越多的国内外优秀照明企业在展会现场推出最新产品，作为国

内首发的宣传平台。

特色专区，格局明确，彰显层次

我们将为您打造高端LED商业照明、LED建筑照明、LED家居照明、LED酒店照明、LED景观照明等一系列主题照明示范区域，为来自国内外的展商和观众带来了一场层次高、专业性强、展品范围广的 LED 领域的盛宴。

此外现场大会还将安排“品牌参展商推广活动”，每天多场次现场开放式推广活动，参展商可以在现场就最新最佳应用技术进行演讲，并与买家现场交流。2014展会回顾

“2014上海国际照明展”、“第九届中国（上海）国际LED照明产业技术展暨高峰论坛”于2014年07月03日--06日在上海新国际博览中心隆重举行。本届展会继续秉承了“绿色环保，照明改变生活”的信念，结合国际化办展理念，精心策划，力争给广大厂商、专业买家提供一场高质量，品牌荟萃，涵盖照明全产业链的展览盛宴，打造行业科技方向标。

本次展会面积达45,000平方米，吸引了超过500家中外参展商，近33787人次的海内外专业买家赴上海观展。此外，展会现场特设高端LED室内照明、LED商业照明、LED 道路照明、LED 景观照明等一系列主题照明示范区域，设备和材料专区，LED器件及系统配套专区等，为来自国内外的展商和观众带来了一场层次高、专业性强、展品范围广的 LED 领域的盛宴。同时，现场大会将安排了“品牌参展商推广活动”，每天多场次现场开放式推广活动，参展商在现场就最新最佳应用技术进行演讲，并与买家现场交流。

在展会现场，TRIDONIC、PANSONIC、Semiconductor、Semileds、上海亚明、鼎辉、日上、国星、瑞普森、晶格欧朗、S-POLYTECH、NC-LED、Lam Research等多家知名企业在上海国际照明展上推出最新 LED 设备制造技术、LED 封装技术、LED 元件及材料等，提供经久耐用、高效环保的新型 LED 应用科技。

「上海LED照明展」的新场馆--「国家会展中心（上海）（简称：综合体）」位于上海市虹桥商务区核心区西部，由国家商务部和上海市政府合作共建，由上海博览会有限责任公司负责投资建设并运营，作为国家会展项目，她以突破性的设计，完善的功能，立足长三角，服务全中国，面向全世界，推动中国产业结构调整，促进经济发展方式转变，服务中国经济社会又好又快发展。

2011年12月26日，综合体室外展场地基工程正式开工，拉开国家会展项目建设大幕。

2012年7月28日，综合体主体建筑桩基工程开工，国家会展项目建设进入全面建设阶段。

2014年12月31日，综合体预计整体竣工。

「综合体」的整体设计造型是四叶草（又名幸运草），这也是国际公认的幸运和幸福的象征。这座绽开在虹桥西部的四叶草，它的每片叶子都有着不同的涵义：

第一片叶子代表品质，第二片叶子代表商机，第三片叶子代表便利，第四片叶子代表舒心。

来到「综合体」，即寓意您将在此收获幸运和财富。

品质

全球瞩目的顶级场馆，「综合体」总建筑面积147万平方米，其中地上建筑面积127万平方米，是目前世界上面积最大的建筑单体和会展综合体。展览面积

「综合体」可展览面积50万平方米，包括40万平方米室内展厅和10万平方米室外展场。室内展厅由13个单位面积为2.88万平方米的大展厅和3个单位面积为1万平方米的小展厅组成，全方位满足大中小型展会对展馆的需求。承重能力

万商云集的盛况

「综合体」是商务部和上海市合作的重大项目，具有较强的扩大内、外需功能，较强的拉动就业能力，符合上海“加快形成服务经济为主的产业结构”、“建设世界著名会展城市”的目标，符合我国会展业发展的宗旨和客观需求。随着该项目建设的收官，商业需求爆发在即。

展品范围

01 LED/OLED灯具

1.1 LED商业照明

1.2 LED建筑照明

1.3 LED家居照明

1.4 LED酒店照明

1.5 LED景观照明

1.6 LED公共场所照明

1.7 LED车用照明

1.8 太阳能LED灯

1.9 LED驱动电源及控制系统

02 LED/OLED应用

2.1 室内外LED显示屏，LCD拼接屏

2.2 LED广告光源，LED模组，LED发光标识，LED灯箱

2.3 LED舞台灯光

03 LED封装技术

3.1 SMD LEDs, High power LEDs, Lamp LEDs等

04 LED制造/检测设备

4.1 MOCVD设备、外延检片

4.2 芯片设备及在线检测设备

4.3 器件封装及在线检测设备

4.4 光源、模块及灯具检测设备

4.5 LED净化及除尘设备

05LED元件及材料

5.1 LED芯片，外延片、磊芯片及相关基材

5.2 LED荧光粉、有机硅、胶水、基板等

5.3 导线架

5.4 金线

06 风电互补

6.1 风电互补路灯、庭院灯

6.2 系统配套设备

观众组织：

强大的核心数据库实时完善更新整合，并检索更多新增客户

特有的网络配对服务，按需重点筛查，第一时刻为您寻找商机

专业的团队负责展会观众预登记工作，满足客户参观需求

一对一的方式重点邀请行业优质买家，覆盖全球不同地区

针对性的观众组织手段，包括电话、传真、短信、邮寄、E-mail等。观众范围：

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LED照明技术 篇6

奥的亮照明国际有限公司产品开发部总监PK Li表示：“科锐的新款XLamp LED阵列给我们留下了深刻的印象，该款阵列将优异的照明级性能与易用性完美结合在一起，让我们能够迅速开发公司的新款A19灯和筒灯产品。”

CXA20阵列采用单个均一光学系统、22mm×22mm紧凑型封装，且只需两颗螺丝就可固定，从而可帮助需要在光源设计中采用单颗器件的客户简化制造流程。在用于传统的筒灯应用时，采用CXA20的灯具亮度比26W的紧凑型荧光灯（CFL）或100W的白炽灯泡高38%，且输入功率仅为14W。

科锐公司LED元器件部副总裁兼总经理Norbert Hiller表示：“科锐将继续向市场推出最全面的照明级LED产品系列，确保为照明应用提供最佳LED光源。对期望获得科锐照明级性能，同时又想简化室内LED照明设计和制造的照明设备制造商来说，CXA系列LED阵列是理想的选择。”

LED照明技术研发壁垒探讨 篇7

LED光源具有体积小、抗震动、直流低压、安全、易调光控制、光效高、色彩丰富、寿命长、环保等优点，是照明史上继白炽灯、荧光灯、高压气体放电灯之后光源研发的一次重大飞跃。尤其是20世纪90年代初，日本研究者中村修二成功研制出掺Mg的同质结GaN蓝光LED，以及稀土黄色荧光粉的突破，为白光LED光源真正进人普通照明应用奠定了基础，引起了国内外光电子和照明产业界更广泛的关注。

随着外延生长和芯片制造技术的迅猛发展，LED的发光效率得到了大幅提高，LED器件也从早期的指示型LED (恒流20m A) 发展到功率型LED (恒流350mA, 700mA或更高) 。但LED光源要全面取代传统照明光源仍存在许多问题。据统计，2010年LED照明产品占全国照明市场比重很少，产值仅占3.2%。本文试对LED光源研发中的壁垒加以探讨，从发光效率、散热、驱动电路、非成像光学设计、成本和标准方面进行剖析，以求与同仁们讨论和获得指正。

1 技术壁垒

1.1 发光效率

众所周知，单颗LED的光通量有限，其解决途径之一是提高其发光效率。一般而言，提高LED发光效率的途径主要是改进其内量子效率和外量子效率。内量子效率 (Internal quantum efficiency) 是每秒辐射复合产生的光子数与在有源区内每秒复合的电子空穴对总数之比；外量子效率 (External quantumeficiency) 是器件每秒发射的光子数和每秒通过LED的电子数目之比。提高内量子效率的关键在于改进晶体的外延工艺、减少晶体的错位等缺陷，通过优化量子阱阱宽等措施改善量子阱结构，从而进一步提高芯片质量和改善器件性能。提高外量子效率，主要是从芯片技术角度出发，如优化衬底剥离技术、表面粗化技术和采用光子晶体结构等，这些技术措施同时也能提高芯片内量子效率。

目前LED光效的提高已获令人瞩目的成就。实验室研制的LED光效达到了230 lm/W，商品化量产和市场销售的LED光效已能达到85 lm/W甚至更高。LED的光效提高趋势是传统光源望尘莫及的。Philips Lumileds公司基于目前技术条件和研发水平，在2008年提出未来LED驱动电流达2A时的相关效率情况。如表1所示。

表1中显示荧光粉转换效率在未来将达到2401m/Optical Watt。对于冷白光LED而言，这是一个可以达到的数值水平；但对暖白光LED (CCT约在3 000K) ，此效率将会有10%-20%的减少。所以，通过研究更优质的LED荧光粉来提高LED的光效，将具有重要的意义。

1.2 散热问题

供给LED工作的电能70%以上会转换成热量，与传统光源不同，白光LED的发光光谱中几乎不包含红外部分，所以其热量不能依靠红外辐射释放。由于热量集中在微小的芯片内 (一般芯片尺寸在1mm×1mm～2.15mm×2.15mm范围内) ，功率型LED的驱动电流一般为350mA，甚至已达1A，这将引起芯片内部热量聚集，结区温度升高，从而明显降低芯片的出光率。如结点温度上升10°C，光效和寿命均会下降一半以上；还将导致芯片的发射波长漂移，使其与荧光粉的激发波长不匹配，降低荧光粉的激射效率，进一步地降低白光LED的发光效率，也会加速荧光粉老化，严重影响器件的光学性能。因此散热问题成为LED光源推广应用中须十分注意解决的方面。

LED的散热性能很大程度上取决于器件的封装结构和封装材料。针对传统LED采用的正装结构，为增强散热产生了芯片倒装技术。同时受硅片材料机械强度与导热性能的限制，LED传热性能的进一步提高需要新材料相匹配；如采用芯片封装在金属夹芯的PCB板上的结构及通过封装到散热片上来解决散热的方法，由于夹层中的PCB板是热的不良导体，也会阻碍热量传导。

就封装工艺应用的粘结材料、荧光粉、灌封胶、散热基板等材料而言，粘结材料和散热基板是LED散热的关键。如选用的导热胶导热特性较差，或选用的导电型银浆在提升亮度的同时发热过多，且含铅等有毒金属，则势必影响LED的性能。基板材料可以选用陶瓷，Cu/W板等合金作为散热材料。最近，韩国首尔研究所报道有热阻为一般铝材几分之一的铝合金问世，但这些合金生产成本过高，不利于大规模和低成本生产。LED封装结构、封装材料、导热胶涂敷及电极的焊接工艺都将影响芯片侧表面和上表面的散热能力，因此必须给予充分的重视和细致的考虑。

LED产生的热量绝大部分是通过热传导的方式传到芯片底部的热沉，再以热对流的方式耗散掉。所以采用新型的热管工质配方，使用高效传热的热管器件，不但散热效率高、结构紧凑、体积小，而且热管两端可自由收缩，热应力小，水蒸汽与热源之间能双重阻隔，确保安全不渗漏和烟阻小，易于清灰，减少能耗，从而使热管散热技术在大功率LED照明装置上得到广泛采用。

对于使用多个LED且其密集排列的白光照明系统，由于模块间互相影响，热量的管理问题更加重要，除了芯片层面减少管芯热阻外，还应采用高热导率的封装材料、设计更合理的热沉、优化驱动电源等以降低封装后器件的热阻，提高器件性能。

1.3 驱动电路

在一个完整的LED应用设计方案中，驱动电路的设计是核心技术之一。驱动电路的主要功能是将交流电压转换为恒流电源。功率型LED通常采用直流工作，工作电压仅为3.5V左右，但工作电流较大，在设计驱动电路时，既要考虑白光LED的单管效率，也要考虑电路的整体转换效率、复杂程度和成本。毫无疑问，驱动电路效率会影响灯具的总效率，但追求高的驱动电路效率会受成本的限制。如LED恒流开关电源有很高的效率，是目前最适宜的LED驱动电路，但它的成本较高，阻碍了其推广应用。优质的LED驱动电路设计不仅需要满足特定的电学要求，而且应具有高效率和高可靠性，并且能在较高的温度下工作，但这些要求的实现往往受成本所制约。适宜的LED光源工作电路应是将驱动、保护和控制电路，以及辅助电源传感器、无源元件封装成一个独立整体的通用性元件。

近期韩国首尔研究所宣布研制出直接用220V交流驱动的LED光源，但它的光效有缺陷，我们期待它新的进步和发展。

1.4 非成像光学设计

由于LED芯片体积小，结构紧凑，其发光面积相对来说更小，是一种180°出光的朗伯体光源，其光强分布与出光角的余弦成正比，亦即LED光源所发出的光线在被照表面上所形成的照度随出射角的增大而迅速衰减。显然这样的光源特性是很难满足照明用途的实际需求的，因此需要根据不同的应用场合和需求，针对LED光源的特性进行二次光学设计，从而实现对LED芯片所发出的光进行整形，尤其针对光强分布情况。这样的二次光学设计过程实际上已属于非成像光学设计的范畴。

与关心光源信息传输的成像光学系统设计比较，非成像光学系统设计关心的是光源能量的利用和光分布控制。由于非成像光学系统的结构简洁，能量利用率高，因此在LED照明系统设计中引起人们广泛的关注，它对LED照明系统在被照表面实现所要求的光分布能起到决定性的作用。如今已有公司推出新型的LED路灯产品，它将采用非成像光学概念设计的透明塑料盖罩放在每一单颗LED前，然后只要将这样的单颗LED安装到散热平面上，就能制成满足道路照明要求的LED路灯，而不需要再配置具有光学设计的反光镜。当然设计满足三维给定光分布应用需求的非成像光学封装系统，仍然是当今LED光源进入照明市场更多地取代传统光源的关键技术之一，这也是促进LED照明技术推广应用的良好切入点。

2 成本

成本高是LED推广应用不可回避的问题，一次性投入较大及产品性价比问题是影响LED照明普及的重要原因。要产生1 000 lm的光通量，白炽灯的成本小于5元人民币；紧凑型荧光灯的成本小于10元人民币；而对于LED光源，需要使用十颗大功率LED，成本超过100元人民币。LED的成本问题是与LED技术瓶颈的解决紧密相连的，关键技术瓶颈的突破无疑将会带来LED成本的大幅下降。2009年，我国某资助高达500万元的LED 863项目，就是要求研制完成产生1 000 lm光通量的LED光源，而其成本应为40元人民币。

3 标准

目前LED无论在产品规格或测量上均缺乏适当的标准。为了使各种不同形式及应用的LED光源能有正确、可靠且具一致性的评估标准，制定相关的LED标准便成为LED产业迫切的需求。

就产品标准而言，目前市场上的LED照明产品性能良莠不齐，产品信息大都不够准确、完整，因此LED相关产品的规格标准的制定已成为关注焦点；就测量标准而言，LED的光电及热学特性不同于传统光源，使得LED的测量方法无法完全套用传统照明光源的测量技术。

C I E在1 9 9 7年提出了编号为1 2 7的技术文件《Measurements of LEDs) (俗称CIE-127) 。在CIE-127当中，CIE提出了“平均LED光强度 (Average LEDintensity) ”的概念及作为测量LED光强度的一种参考方法，也对LED全光通量的测量方法提出了建议。然而随着LED技术的快速发展，CIE-127所提出的测量方法已不足以解决现阶段LED测量的问题，尤其对于高功率LED而言。因此，CIE陆续成立数个技术委员会以解决LED测量的相关问题，其中以修订原有的CIE 127为目标的技术委员会已完成修订工作，并已于2007年以第二版的形式公布了CIE-127:2007。在修订版中，最大的改变是提出了“部分LED光通量 (Partial LED flux) ”的概念。但CIE-127:2007仍然无法解决许多目前高功率LED所遇到的测量难题。如用于LED光强、光通量等重要光度参数测量的探测器，一般是使用硅光电二极管，探测器的灵敏度R (λ) 无法与光谱视见函数V (λ) 在所有光谱点准确匹配，特别是现有探测器在蓝、红波段误差较大，因此，用光电池探测器测量蓝光、红光LED的光通量时会产生很大误差。为了达到匹配，通常需在探测器前加一组滤光片，由于滤光片材料的限制，要达到完全一致是很困难的。而且，LED的温升也将严重影响LED的光输出性能，从而影响光参数的测量。LED封装的多样性也决定了其空间光分布的复杂性和测量的难度。

目前国际组织发布和正在审编的LED标准或技术文件如下：

(1) 国际电工委员会 (IEC) 标准

2006年公布的IEC/TS 62504:2006—LED及其模块的术语和定义，IEC 60838—2—2:2006—LED及其模块的灯座标准，IEC 61347—2—13:2006LED——及其模块的驱动电路标准；

2008年发布的IEC 62031:2008——LED模块的安全标准，IEC/TRF 62384:2008—LED及其模块的驱动电路性能要求，IEC 62560:2008—电源电压大于50V的自镇流照明用LED光源的安全标准。

国际电工委员会也正式提出许多新的规范名称，如光源以后分为“可替换光源”和“不可替换光源”等。

(2) 国际照明委员会 (CIE) 标准

2007年公布的技术报告“CIE 127-2007 LED的测试”，“CIE177-2007白色LED的显色指数测试”。还有CIE所属的技术委员会 (TC) 的标准化研究文件“TC2-46 LED光强测试”，“TC2-50 LED列阵的光学特性测试”，“TC2-58 LED的辐射度和亮度的测试”，“TC2-63高功率LED的光学测试”，“TC2-64LED的快速测试方法”，“R4-22 LED作为讯号光源应用的要求”，“TC6-47照明光源的光生物学的安全要求”，“TC6-55LED的光生物学的安全要求”。

(3) 国外其他相关标准

美国能源部 (DOE) 能源之星项目中对固体光源的灯具要求；2009年12月公布的“一体化LED灯的能源之星项目要求”，以及能源之星一体化LED灯合格标准。固态照明系统及技术联盟 (ASSIST) “照明用LED寿命的定义和测试标准”。美国国家标准“ANSI C78.377固体照明产品色度学的要求” (于2008年1月9日批准实施) 。北美照明学会 (IESNA) 发布的“IES LM-79-08固体光源产品的光电特性的测试方法”，“IES LM-80-08固体光源光维持率的测试方法”。美国“ANSI-EMA-ANSLGC78.377-2008固体光源的色特性的标准和要求”。

我国根据国外的标准制定动态，现已有26个LED相关标准在报批或开始实施，内容包括：普通照明用LED模块测试方法，普通照明用LED模块的安全要求，半导体照明术语和定义，普通照明用电压50V以上自镇流LED灯安全要求，装饰照明用LED灯，以及LED用荧光粉和蓝宝石衬底的要求等等。

4 我国L E D产业发展面临的挑战

LED产业链主要包括外延片生长和芯片制造的上游产业、LED器件和LED封装的中游产业以及LED应用的下游产业。美国、日本、欧盟在LED研发领域已申请了许多材料生长、管芯制作、封装等相关核心技术专利，占据LED光源所有专利的90%以上；我国台湾地区及韩国部分光电企业经过发展也拥有了一定的自主知识产权，并占有相当的市场份额。

就我国具体情况而言，在LED产业链中面临的最大挑战是大部分企业和研发单位集中在封装和应用的产业链下游，在占LED光源65%以上利润的芯片制造上游产业的力量极其弱小，整个产业缺乏自主知识产权和核心竞争力。根据最近的不完全统计，目前我国从事LED的企业已达到6000多家。但令人遗憾的是，应用产品和配套企业占了绝大多数，有5000多家；其次是封装企业，约有600家；最少的是从事外延生长、芯片制造的企业，研究单位和生产企业总共只有40多家。尽管我国的LED外延和芯片生产近年来也有很大发展和进步，但总体仍停留在中低档水平。我国高光效、高可靠性的LED应用产品所用的高档外延芯片几乎全部依赖于进口，目前国内品牌的高光效的功率型芯片质量还没被人们认可。目前，存在一种误解，似乎只要购买MOCVD设备就能生产出高光效的芯片，以致出现了2011年我国向国外预订MOCVD设备的高潮，订货数量远远超过国际上两家最主要的MOCVD生产公司—美国Veeco公司和德国Aixtron公司年生产能力的数倍。仿佛买纺织机就能织出好布，其实制造芯片的Know-how技术才是我们该下功夫的关键。

5 总结

只有在全面了解LED灯具研发壁垒的基础上，才能较好地认清我国LED产业未来的发展方向。针对本文所论述的LED光源的现状和发展趋势，我们感到，要想使LED取代白炽灯等传统光源进入普通照明市场，有以下可行的思路：

(1) 光电领域的科技人员应学习和了解传统光源的特点和要求，而传统光源的科技人员要学习LED新知识，让半导体工业和照明工业真正融合在一起，只有双方人才合作和取长补短才能为LED照明事业作出更大贡献；

(2) 采用更先进的工艺手段、封装结构和封装材料以解决LED散热问题；

(3) 研制更高效和更可靠的驱动电路，并使所用的驱动电路装置要具有统一标准和可互换性，方便用户使用和维修，这样才能达到推广应用的目的；

(4) 在通过各种技术提高LED光效、寿命和可靠性的同时，一定要在减低成本上狠下功夫，只有在性价比上接近或优于传统光源，LED才能为人们普遍接受和认可；

(5) 完全超脱传统光源灯具的所有束缚，按照人类功效学的要求和LED光源的特点，设计出新颖美观的LED灯具以满足新时代照明的要求；

(6) 尽快开发和完善LED照明所需的二次非成像光学设计的计算机软件和相关的光学材料，使LED照明产品的设计简便快捷，从而使LED照明工程设计更容易实现；

(7) 紧跟LED产品和测量的国际标准动态，最早制定出适合我国国情并能与国际接轨的中国LED光源相应标准，尤其是光生物学的安全要求和眼睛的保护应引起我们高度的关注和重视。

参考文献

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[5]M.george Craoford, High power LEDs for solid state lighting:status.trends, and challenges[J].Journal of Light and Visual Environment, 2008, 32 (2) .

[6]Wang Jian, Huang Xian.Effect of temperature and current on LED luminous efficiency[J].Chinese Journal of Luminescence[J].2008.29 (2) :258-262.

LED照明散热专利技术综述 篇8

LED发光所产生的热量,是阻碍LED光源向高亮度、小尺寸发展的瓶颈问题。目前,用于解决LED照明灯具散热的主要技术手段包括冷却风扇、翅片散热、泡沫金属和热电制冷四种(具体定义见表1)。本文立足于专利文献的分析,对现有专利技术的发展脉络进行梳理,为LED散热的发展方向和专利保护提供参考。

2 LED 照明散热专利技术的整体情况

为了解四种散热技术专利申请的总体情况,我们将现有LED照明灯具的专利技术分成对应的四个技术分支,采用通用的专利文献IPC[IPC8] 分类号以及相关中、英文关键词进行检索,针对1999年至2013年提交的专利申请进行统计,包括全球专利申请量的发展态势(图1、图2)以及国内专利申请量的发展态势(图3)。

图1反映出全球LED照明散热技术的专利申请量的发展总体呈上升趋势,自2002-2003年起呈逐 年增长,20112012年达到顶峰。统计曲线自2013年开始呈下降趋势,原因是2013年提交的专利申请大部分尚未公开。其中,翅片散热与冷却风扇的相关专利申请量相对较高,自2005-2006年开始逐步上升趋向平稳,说明这两方面的技术已步入成熟期。泡沫金属与热电制冷技术属于新兴技术,申请量较少。图2反映出中国大陆(CN)的申请量占据全球申请量的59%,其余41% 申请量中按照所占比例大小,专利申请目的国依次是美国(US)、日本(JP)、韩国(KR)、台湾(TW)、欧洲(EP)、德国(DE)、加拿大(CA)、澳大利亚(AU)和印度(IN)。由于中国大陆的专利申请量占全球申请量的一半以上,因此图3所显示的国内专利申请量的发展趋势与全球专利申请量的发展趋势是一致的。

近十余年是我国LED照明技术的崛起和快速发展期,自2003年科技部发起“国家半导体照明工程”和“十一五”863重大项目实施以来,我国LED照明技术形成了包括上游材料、中游芯片制备、下游器件封装及集成应用等比较完整的研发与产业体系,促使自2003年后国内LED照明领域的专利申请量激增,包括大量涉及散热技术的专利申请。并且近十年来,国外企业越来越重视中国市场的开拓,因而十分重视在中国进行专利布局,通过提交大量申请以获取对其经济利益的保护。

3 LED 散热的主要专利技术简析

3.1 冷却风扇技术

冷却风扇属于LED照明散热的早期技术,其应用于早期的照明灯具及其他领域,技术较为成熟。在LED照明初期,其作为散热技术的沿袭应用于LED散热。较早的专利申请之一是飞利浦公司的申请号为DE69936375T的发明专利(申请日 :1999.9.13)。该专利涉及一种具有高光通量的连续、规则的照明灯,在支撑光源基座的支柱内设有风扇,支柱上设有定位孔。在灯具工作过程中风扇产生空气流,并通过定位孔实现空气交换,从而改善光源基座和LED的散热效果。对于大型的照明灯具,也有采用多个冷却风扇以增强空气对流的冷却效果,例如日本东芝公司提出的申请号为CA2341951A的发明专利申请(申请日 :2000.3.23)。该专利涉及一种用于光动力学疗法的LED照明装置,光源为多个LED组成的阵列,在LED阵列附近设置包含多个风扇的阵列以形成强大的空气对流。

3.2 翅片散热技术

翅片散热技术也是较早发展起来的LED散热技术。早期的专利申请例如申请号为EP84904170的发明专利申请 ( 申请日 :1984.11.15),在LED基板上安装了翅片散热器,通过提高LED灯具的散热的表面积来解决散热问题。翅片散热器技术领域一直是LED专利申请的热门领域之一,LED生产商不断对翅片散热器提出各种改进,其中涉及翅片散热器自身的散热效率的改进是专利申请的重点方向之一,包括对翅片的形状、散热器的内部结构以及材质的改进。翅片散热器内部结构的改进主要是添加热管,热管中采用空气或者冷却液作为散热介质1。核心的专利申请之一是申请号为US20050243989,针对大功率的LED路灯提出了风扇、翅片散热和热管相结合的散热技术。

3.3 泡沫金属

对于大型的高功率照明灯具,采用传统的翅片散热技术,需要大尺寸的LED光源铝基板和大型的散热器结构,材料成本较高并且拆装不便。为此,泡沫金属成为近年来代替传统翅片散热器的新兴技术,例如申请号为CN200810033325和CN200810005026的专利申请,其LED光源的支撑体为金属壳体,内部填充具有通孔结构的泡沫金属,泡沫金属材料包括泡沫铁、泡沫铜、泡沫铝、泡沫铁合金、泡沫铜合金和泡沫铝合金等。申请号为CN202647674的专利申请采取在翅片散热器内部填充泡沫金属以代替常规的吸液芯,以降低翅片散热器的传热热阻,提高散热效率。

3.4 热电制冷

热电制冷技术在近十年内被引入LED照明散热的技术领域,用以解决大功率LED灯具的散热问题,仍属于新兴技术。热电制冷元件的一个主要问题是其热端的热量散发问题会影响整体的散热效果。因此,一般采用热电制冷元件与翅片散热相结合的办法,以大幅提高散热效果。例如申请号为US20070837034A的专利技术,采用翅片散热器、热电制冷芯片以及热管相结合的综合手段解决高功率LED的散热问题。

摘要：基于对国内外涉及LED照明灯具散热技术的专利申请的统计和分析,对四种主要的散热技术进行介绍和分析,并总结专利技术的发展状况,为企业、高校和科研院所了解专利申请的现状提供参考。

LED照明灯具与传感器技术 篇9

LED照明灯具与传统的照明灯具最大的区别, LED照明灯具是一个完全的电子产品, 而传统的照明灯具仅是一个电器产品。因此LED灯具可以很方便地与各种类型的传感器关联, 从而实现光控、红外控制等多种自动控制功能。如LED路灯的自动开关, 用一个光敏传感器就可简单实现;社区夜间走道和庭院照明, 可以用红外传感器采集人类活动信息, 自动开闭照明灯具……

LED照明灯具开关自动控制

传感器作为信号采集和机电转换的器件, 其机电技术已相当成熟, 近几年MEMS (微机电系统) 技术兴起又将传感器技术向小型化、智能化、多功能化、低成本化大踏步迈进。光敏传感器、红外传感器等各种类型的传感器都可与LED照明灯具组成一个智能控制系统, 传感器将采集来的各种物理量信号转换成电信号, 可以经由集成电路化的AD (模数) 转换器、MCU (微控制器) 、DA (数模) 转换器对所采集的信号进行智能化处理, 从而控制LED照明灯具开启和关闭。人类可以籍此在MCU上设定各种控制要求, 控制LED灯的开关时间、亮度、显色、多彩变幻, 从而达到省电节能的目标。传感器与LED灯具组成的系统框图如图1所示。目前的集成电路制造技术已经可以将AD、DA、MCU集成在一个5mm×5mm或更小的封装内, 安装在灯具内既不占面积而且十分方便。

光敏传感器与LED灯具组合

风光电LED路灯是一种高度智能化和无人值守的道路照明灯具, 利用风力、阳光发电, 用蓄电池储能, 因此能源的自动管理十分重要。光敏传感器是比较理想的因天亮、天暗 (日出、日落) 时照度变化而能控制电路自动开关的电子传感器。图2所示是一种光敏传感器的外貌。图3是光敏传感器的光敏电阻板, 它对光线的明暗亮度十分敏感。图4是光电转换的基本原理图。光控LED灯具照明系统工作原理如图1所示。

光敏传感器可根据天气、时间段和地区自动控制商场LED照明灯具开闭。在明亮的白天通过减少其输出功率来降低耗电量, 与使用荧光灯时相比, 店铺面积为200m2的便利店最大可降低53%的耗电量。寿命也长达约5～10万小时。一般情况下, LED照明灯具的寿命为4万小时左右;发光的颜色也可采用RGB (红绿蓝) 多彩变幻的方式, 使商场灯光更多彩, 气氛更活跃;与配套使用黄色荧光体的原蓝色LED相比, 配套使用红、绿、蓝三色荧光体的紫色LED的演色性更高。

红外传感器与LED灯具组合

红外传感器是靠探测人体发射的红外线而工作的。主要原理是:人体发射的10µm左右的红外线通过菲涅尔滤光透镜增强后聚集到热释电元件PIR (被动式红外) 探测器上, 当人活动时, 红外辐射的发射位置就会发生变化, 该元件就会失去电荷平衡, 发生热释电效应向外释放电荷, 红外传感器将透过菲涅尔滤光透镜的红外辐射能量的变化转换成电信号, 即热电转换。在被动红外探测器的探测区内无人体移动时, 红外感应器感应到的只是背景温度, 当人体进人探测区, 通过菲涅尔透镜, 热释电红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的差异, 信号被采集后与系统中已存在的探测数据进行比较以判断是否真的有人等红外线源进入探测区域。

被动式红外传感器有三个关键性的元件:菲涅尔滤光透镜, 热释电红外传感器和匹配低噪放大器。菲涅尔透镜有两个作用:一是聚焦作用, 即将热释红外信号折射在PIR上:二是将探测区内分为若干个明区和暗区, 使进入探测区的移动物体/人能以温度变化的形式在PIR上产生变化的热释红外信号。一般还会匹配低噪放大器, 当探测器上的环境温度上升, 尤其是接近人体正常体温 (37℃) 时, 传感器的灵敏度下降, 经由它对增益进行补偿, 增加其灵敏度。输出信号可用来驱动电子开关, 实现LED照明电路的开关控制。图5是红外传感器外貌, 图6是红外传感器内部结构与内部电路图。图7是带红外传感器的LED照明灯具, 这是一款E27标准螺口灯头的灯具, 其电源适用范围是AC180V-250V (50/60Hz) , 红外传感器检测范围大约在3m～15m, 其标准产品IFS-Bulb 3W灯具达80 lm, 5W灯具达140 lm。在LED光源模块的中央部分嵌入红外线传感器。一旦红外传感器检测到人的体温, LED电灯泡将会在50s内自动开启与关闭。适用于任何一种室内应用, 如走廊、储藏室、楼梯和大厅入口处。

与红外传感器应用相仿的超声波传感器近年在自动探测移动物体中得到更多的应用。超声波传感器主要利用多普勒原理, 通过晶振向外发射超过人体能感知的高频超声波, 一般典型的选用25～40kHz波, 然后控制模块检测反射回来波的频率, 如果区域内有物体运动, 反射波频率就会有轻微的波动, 即多普勒效应, 以此来判断照明区域的物体移动, 从而达到控制开关的目的。图8是超声波传感器和微处理器组合的应用方案。

超声波的纵向振荡特性, 可以在气体、液体及固体中传播, 且其传播速度不同;它还有折射和反射现象, 在空气中传播频率较低、衰减较快, 而在固体、液体中则衰减较小、传播较远。超声波传感器正是利用超声波的这些特性。超声波传感器有敏感范围大, 无视觉盲区, 不受障碍物干扰等特点, 这项技术已经在商业和安全领域被使用25年多了, 已经被证明是检测小物体运动最有效的方法。因此与LED灯具组成系统可灵敏控制开关。

由于超声波传感器灵敏度高, 空气振动、通风采暖制冷系统及周围邻近空间的运动都会引起超声波传感器产生误触发, 所以超声波传感器需要及时校准。

温度传感器做LED灯具的过温保护

温度传感器NTC (负温度系数) 做LED灯具的过温保护被比较早的广泛应用。LED灯具如采用大功率LED光源, 就必须采用多翼的铝散热器, 由于室内照明用的LED灯具本身空间很小, 散热问题到目前还是最大的技术瓶颈之一。LED灯具散热不爽的话, 会导致LED光源因过热而早期光衰。LED灯具开启后热量还会因热空气自动上升而向灯头富集, 影响电源的寿命 (图9) 。因此在设计LED灯具时, 可以在铝散热器靠近LED光源方紧贴一个NTC, 以便实时采集灯具的温度, 当灯杯铝散热器温度升高时可利用此电路自动降低恒流源输出电流, 使灯具降温;当灯杯铝散热器温度升高到限用设定值时自动关断LED电源, 实现灯具过温保护, 当温度降低后, 自动再将灯开启 (图10) 。

结语

正因为LED灯具是一个完整的电子产品, 随着LED灯具结构多样化、应用扩大化, 随着LED照明灯具设计的更多的创意、创新, 将有更多的传感器被结合应用在LED照明和亮化工程的系统中去。一个智能化的LED照明新时代正在到来, 人类的照明生活将越来越亮堂和舒适。

摘要：探讨了传感器在LED照明灯具中的应用, 包括方案、工作原理和关键技术。

关键词：LED照明灯具,光敏传感器,红外传感器,超声波传感器,温度传感器

参考文献

[1]颜重光, 等, 编.新型实用传感器应用指南[M].电子工业出版社, 1998

[2]颜重光.TPMS专用传感器模块技术剖析[R].2006-8-28

[3]颜重光.绿色照明LED灯具驱动技术[R].2008-9-16

[4]颜重光.LED灯具低压驱动技术[R].2008-9-18

LED照明技术 篇10

LED照明即利用固体半导体芯片作为发光材料, 在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射, 从而直接发出多种颜色的光。近年来, 由于节能已成为我国多个行业发展潮流中的一个热点, 从而使绿色LED照明技术在各行各业中得到广泛的推广和应用。同时, 在市场经济条件的影响下, 客观经济规律所引发的竞争驱使各个行业在应用节能材料, 减少能源消耗这一方面下足功夫, 因为它是促使企业自身实现稳健经营、实现国家节能规划目标、防范经营风险的一个必要条件[1]。就我国的智能绿色LED照明技术应用现状来看, 还有很大的空间, 无论是资源、环境的现实压力, 还是人们对房屋居住环境舒适度的迫切要求, 智能绿色LED照明技术的应用都被寄予厚望。

1 智能绿色LED照明技术的应用现状

由于我国各行业的节能工作起步较晚, 但在经历了多年的艰苦探索后, 智能绿色LED照明技术取得了全方面的提升。主要体现在: (1) 出台了一系列智能绿色LED照明技术的相关政策和举措, 各行业的节能组织管理得以进一步规范化; (2) 制定了多套智能绿色LED照明技术的相关标准和规范, 节能技术标准化得以不断升级; (3) 专业的智能绿色LED照明技术实施人才队伍得以初步建立; (4) 智能绿色LED照明相关产品及整体配套得以开发和推广应用。近年来, 我国的智能绿色LED照明技术越来越得到各行各业的重视, 且在今后, 我国的各行业在其发展过程中会继续贯测节能理念, 充分应用智能绿色LED照明技术和各种节能技术的互补性, 推出更多的环保新型照明产品。

2 智能绿色LED照明技术的特点和优势

2.1 新型绿色环保光源

智能绿色LED照明技术的发光效率可达200lm/W, 电光功率转换可接近100%, 与传统照明产品相比, 其相同照明效果可节能80%以上。另外, 智能绿色LED照明运用冷光源, 眩光小, 在使用过程中不会产生辐射, 也不会产生有害物质, 可安全触摸, 能有效避免婴幼儿烫伤事件的发生, 且可回收, 是一种安全环保的绿色照明光源。

2.2 使用寿命长

由于智能绿色LED照明为固体光源, 利用环氧树脂封装, 因此具有抗震动的优点, 且其等体内无松动的部分, 不会在使用过程中出现部件松落的现象而影响寿命。另外, 智能绿色LED照明与传统照明产品相比, 不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点, 通常情况下, 其使用寿命高达6万小时, 是传统照明产品的10倍之多, 且性能稳定, 在-30℃-50℃的环境下仍能正常工作。

2.3 变幻效果好

智能绿色LED照明技术可通过计算机技术的控制, 利用红、绿、蓝三基色原理, 赋予这这三种颜色256级灰度并可任意混合产生多种颜色 (256×256×256=16777216种) , 从而形成不同光色的组合, 且可随意变化, 实现缤纷多彩的颜色动态变化和各种颜色组成的图像, 在各个行业中得到广泛的应用。

2.4 高新尖

智能绿色LED照明是一种低压微电子产品, 成功融合了多种技术, 如计算机技术、图像处理技术、网络通信技术及嵌入式控制技术等。一般情况下, LED照明芯片尺寸在1.00mm×1.00mm以上, 比传统的照明产品大0.75mm×0.75mm以上, 且加上其裸片成型的工作台式结构和倒金字塔结构以及倒装芯片设计, 能有效提高其发光效率。另外, LED照明封装设计的高新尖体现在其具有高传导率金属块基底、裸盘浇铸式引线框等, 通过这些高新尖的设计, 使LED照明照度更大于传统照明产品, 且其驱动技术在拓扑结构、功率、效率因数校正方面更成熟于传统照明产品。

3 智能绿色LED照明技术的应用

3.1 在通用照明中的应用

据大量的研究和统计表明, 在同一栋建筑中, 照明用电耗能量占能源消耗的40%以上, 可见, 如想真正实现节能, 应从减少照明用电耗能入手[2]。鉴于智能绿色LED具有多种优势, 可应用于多种场合的照明中。如在多地的宴会厅中, 尤其是宴会前迎宾时, 可利用智能绿色LED营造出明亮、欢快、舒适的灯光效果。在宴会开始时, 可利用智能控制将光线集中在桌面, 强调正餐的色、香、味, 并通过智能控制将不同的灯光角度和亮暗程度搭配形成立体的视觉效果, 以适应宴会不同进程的灯光需求。宴会结束后, 智能绿色LED会自行关闭。又如在多种建筑中, 智能绿色LED通过中央集中控制调光, 在规定的时间内将LED日光补偿控制关闭, 此时为完全利用自然光源并通过红外线人体感应将LED的照明时间和亮度同时降低, 且节假日无人时只开基本的照明灯, 而人多时又可同时将照明时间和亮度调高, 达到高效节能的目的。

3.2 在景观照明中的应用

景观照明的目的是实现景观与照明的相互协调来突出景观的特色, 其更侧重于环境的美化效果[3]。其在景观照明中的应用有: (1) 自动开关灯具, 即根据系统预先编制的时间表, 通过广电传感器检测日光来控制开、关灯; (2) 动态地自行调光:即智能系统先通过网络获取当地当天的天气情况和人流量以实行对照明场景的照明时间、亮度、色彩的动态控制, 如在下雨天, 照明控制系统会自洞增加亮度;在冷天, 能自行增加红光的比例, 营造出一种缓和的灯光效果;在夏天, 能自行增加蓝光的比例, 营造出一种清凉、舒适的灯光效果; (3) 使用绿色清洁能源:即通过应用太阳能、风能等能源对多种LED灯具进行充电供其夜晚工作, 如LED洗墙灯、LED草坪灯、LED数码管、LED显示屏、LED灯带、LED埋地灯、LED地砖、LED喷泉灯等; (4) 故障智能诊断及报警:即在LED照明过程中, 如某个灯具出现芯片故障, 或是出现亮度过高、过小时会自行诊断和报警, 以通知相关人员及时进行修理; (5) 方便的无线系统:即与物联网技术结合, 将各灯节点组合成局域网。如在住宅区、城市公园中, 利用无线局域网将所有照明系统连接在一起, 达到统一控制、集中控制的目的。

3.3 在显示屏中的应用

智能绿色LED照明技术在显示屏中应用的主要优势有两种, 一是硬件低功耗化。即提高红、绿、蓝三基色LED管芯的发光效率;研发低导通电压驱动芯片, 为降低整屏的工作电压提供了条件;将同步整流等低功耗技术引入显示屏开关电源中。二是智能驱动技术。即能根据周围环境光强自动控制显示屏的亮度;与监控摄像头、传感器结合, 应用图像识别技术在显示屏服务范围内达到一定的人流密度时才会开机播放内容;能自动检测故障。

4 结束语

总而言之, 智能绿色LED照明技术除了在通用照明、景观照明、显示屏中能发挥着不容小觑的作用外, 它的应用也会越来越广泛。随着未来几年智能绿色LED照明的增长和普及, 智能绿色LED照明技术将会降低我国各个行业的能源消耗和照明成本, 同时, 它能开启多种新的照明发展机遇, 这是传统照明产品所不能实现的, 有利于我国环境保护工作的顺利开展, 对各行业的可持续发展也产生了积极的推动作用。

摘要：近年来, 随着我国市场经济秩序的不断完善和科学技术的不断进步, 智能绿色LED照明技术得到了前所未有的发展, 其在通用照明、景观照明及显示屏中的重要作用也日益突显。文章就智能绿色LED照明技术的应用现状、其特点和优势进行分析, 并研究其在通用照明、景观照明及显示屏中的应用。

关键词：智能绿色,LED照明技术,特点和优势,应用

参考文献

[1]刘冬春, 程杰.智能绿色LED照明技术在市政道路照明中的应用[J].建材与装饰, 2014 (8) :61-62.

[2]曾妍.基于Zig Bee+GPRS智能控制的LED路灯绿色照明低碳经济新技术探讨[J].电脑知识与技术, 2013 (35) :8166-8167.

LED智慧照明的未来 篇11

6月6日，业内权威专家和行业精英齐聚海尔洲际酒店，共同探讨LED智慧照明的未来发展趋势，“低碳智慧照明高峰论坛”拉开了照明领域低碳智慧变革的帷幕。

本届论坛旨在分享智慧照明的创新理念，面向行业未来，展示发布世界领先水平的智能照明控制产品和光照明解决方案，共同分享智慧照明产业让城市更靓更美的思想盛宴。

智能化和节能减排成为照明发展方向

孙夕庆：“光智慧城市”是趋势

“我们在做光源而不是灯泡；我们已经进入智慧照明时代，而非以前所熟知的灯光照明时代。”论坛中作为国家行业标准的制定单位，也是世界第一座LED城市的缔造——AOD中微光电子董事长孙夕庆如是说。

随着智能化和节能减排越来越受到市场的关注，AOD中微照明将LED结合灯光控制可以同时达到实用及节能的两种需求，智慧化已经成为LED的未来发展趋势。

未来两年，AOD中微照明公司将依托山东半岛蓝色经济区核心区龙头城市的区位优势，积极融入青岛申办自由贸易区的发展战略。全面提升品牌形象，大力拓展新兴市场，布局发展2000家加盟门店及代理商。AOD中微总部按照既定计划在美国本土上市，在更为广阔的资本市场汲取力量，加快公司国际化进程，整合全球资源，开拓新兴国际市场，在中国面向亚太合作战略中独树一帜，以科技创新为引领，彰显中国智造。

张松岩：“低碳节能”

照明消耗约占全球整个电力消耗的20%，降低照明用电是节省能源的最直接也是最重要的途径。LED节能照明比传统照明大幅降低能源消耗，具有环保低碳的明显优势，成为照明领域转型升级的必然趋势。

世界各国对能源供应安全的担忧和应对气候变化的行动，推动了世界范围内可再生能源技术和节能产业的迅速发展，LED产业就是在这种背景下诞生并快速发展的。在当今电能需求与生产日趋失衡的条件下，最有效的途径就是提升能源利用能效，运用新技术，用更少的电能来执行相同的任务或功能。

目前我国每年用于照明的电力约2500亿度，若全部采用LED照明，每年可节电2200亿度，这个数字是三峡电站年发电量的3倍。与传统方案相较，LED照明系统至少可以节省80%的电力，从根源上节约了能源消耗和大幅度降低了二氧化碳排放量。

LED照明行业驶入黄金期

陈怀彤：光污染解决方案

21世纪，解决光污染，是照明技术亟待突破的课题，在现代都市中，大功率气体放电灯、泛光照明、霓虹灯、灯箱广告等光源所产生的光污染，已经对自然环境造成危害。

随着国内节能减排工程的推进，LED照明应运而生，作为节能效果最为明显、耗电量最低的照明产品，LED灯具也逐步被各地列入推广目录并开始逐步替代节能灯。LED照明取代传统照明将是目前最好的解决途径。随着国内LED市场迅速扩容，LED照明行业进入了黄金期。

孙轶卿：LED走向深蓝

据美国Strategies Unlimited公司的统计，LED照明市场正处于替换需求快速增长的“爆发期”，行业趋势已然走向深蓝。

2013年国内照明行业总产值达4700亿元，其中出口达360亿美元。照明产品的出口增幅达商务部制定的商品总体增幅近3倍，引起了商务部的高度重视并约谈了照明行业的相关人士。从产品品类的出口变化上看，固定式灯具去年增长13.2%，可移动式灯具则高达200%的增幅，LED产品的出口也呈逐年上升的趋势。

LED商业照明市场2014年爆发力度惊人。据统计，2014年第一季度我国LED行业总产值达到746.8亿元，同比增长25.9%，行业整体开局表现良好。其中LED路灯招标总额已超过200亿元，部分省市截至目前的招标金额，已经远超2013年全年水平。随着LED技术日趋成熟，产品价格将呈下降趋势，政府推广的成本也会越来越低，包括LED路灯在内的商业照明的高增长可以期待。与此同时，随着Haitz定律的一再被验证，LED照明的发光效率大幅提升，综合成本的降低，将无疑加快取代节能灯的进程，逐渐成为商业及家庭接受的替代光源。随着2014年LED照明将加速替代传统照明，行业将进入爆发式增长期。

肩负起智慧照明变革重任

陆弘亮：尖端科技引领光照变革趋势

LED照明被美国《时代》杂志评为20世纪人类的三大发明之一。最早研制的LED只能发出红色的光，用于电子设备中的指示灯。如今，LED已能发出各种颜色的光束。在我国各大城市，已经到处可见用于装饰和亮化的LED，它已逐步渗透并已经改变我们的生活和工作环境，而高亮度用于照明的LED的出现更具有划时代意义，它将是人类继爱迪生发明白炽灯泡之后最伟大的发明之一。

林军礼：全国首座AOD中微照明体验中心青岛落成

备受业内关注的AOD中微LED照明体验中心在经过了两年多的筹备与策划后，在青岛市市南区福州南路正式落成。

AOD中微光环境体验中心是AOD中微全球领先照明科技和解决方案的重要展示平台与体验中心，价值2700万欧元的300余项技术专利将集中在此展示。同时该中心也是一个创新产品、技术和应用的研究和试验平台。这一平台将强化AOD中微光为客户提供创新解决方案的能力，特别是LED的应用和推广。

这个拥有着世界尖端核心技术的体验中心，完美诠释了从户外到室内的最新照明创新应用以及从光源到灯具，从智能化照明控制到整体照明的解决方案的全面展示，肩负着立足青岛引领全国LED智慧照明变革的重任。

LED照明技术 篇12

21世纪是生态农业的世纪,而物理农业是实现生态农业的主要技术途径之一,在众多的物理技术手段中,光学技术起着至关重要的作用,现代农业“光的世纪”已悄然而至。尤其是电光源的应用无处不在,农业科研、生产活动与光密切相关[1]。节能、高效光源研发是实现人工光设施植物生产发展需要解决的首要问题。迄今,在农业照明领域使用的人工光源大多存在光效低、能耗大等缺点。另外,这些光源的光谱相对固定,对植物无效波长较多、产生的热量大,无法近距离照射植物。因此,开发高光效节能光源是农业领域人工光植物栽培的重要课题。

随着光电技术的发展,LED(Light Emitting Diode,发光二极管)研制成功,使得低能耗LED光源在农业种植领域的应用成为现实。LED是由Ⅲ~Ⅳ族化合物,如砷化镓(Ga As)、磷化镓(Ga P)、磷砷化镓(Ga As P)等半导体材料制成。与其他传统光源相比,LED光源不仅具有光电转换效率高、体积小、寿命长、耗能低等优势,而且光谱(红/蓝光比例或红/远红光比例等)易于组合与调控。随着光电技术的不断革新,LED应用的性价比快速提升,为这一新型光源的普及与应用提供了重要条件。

LED应用于农业领域,能够给社会和人类带来真实的物质财富和经济效益,不同于亮化照明只带来的视觉感受,两者具有不同的区别和意义。采用高效、绿色环保的LED光源、适宜的光照策略和智能光控方法,能够解决不适合光环境对农业生产活动的制约,促进植物生长发育,达到增产、高效、优质、抗病、无公害的目的,这对于增强农业产出能力、改善民生、保障农产品安全、加快我国农业现代化发展具有非常重要的现实意义,同时能够为半导体照明产业开拓广阔、持久和更为巨大的消费市场,促进我国LED产业的可持续发展。LED在农业种植领域的应用发展势头迅猛,被认为是21世纪现代农业领域最有应用前景的人工光源。

1 LED植物照明技术分析及技术优势

1.1 LED植物照明关键技术

近年来,随着设施农业的快速发展,对植物照明的研究越来越多。由于植物生长对光环境有特定要求,因此需要严格把控光学参数,使其符合相应植物的生长需求,以此选择出合适的光源、确定光源的数量及排布,根据植物对光的合理需求为光源研制应用提供适宜的方案。

LED植物照明技术发展需要重点考虑以下几个关键要素:

(1)光谱分布

大量的研究表明红光和蓝光是植物生长最重要的两种光谱。植物一般依靠叶片中的叶绿素吸收照射光,其吸收波段一般处于蓝光和红光区域,如图1所示。吸收光在植物体内经光合作用转换为有机能量,用以生长繁殖。因此,对于植物照明产品,首先应考量其吸收波段的辐照度,一般为400~500nm蓝光和600~700nm红光波段的辐照度,以及需要确定所选组合植物照明的光谱组成、范围、峰值波长和色温等[2]。

(2)光照度

植物接受光照度不同,将直接影响植物的生长发育和结构特征。研究发现,光照度影响光合速率。随着光照度增大,光合速率将不断上升,直至光饱和点。同时,光照度影响作物的形态结构、花芽分化和果实产量。光照度影响作物的生长发育,其影响程度因作物的种类和特性而不同,因植物对光照度需求的不同,可将植物分为阳生植物、阴生植物及中生植物,这些植物都需要合适的光照度才能良好生长。

(3)光均匀度

由于LED发光具有较强的方向性,且可能存在空间光色分布不均匀性,因此,在大面积种植场合,还应考察植物受照面上辐射照度均匀性,以获得高质量的均匀照明环境。

(4)昼长(光周期)

光照度和特定的光谱波长显著地影响着植物的生长发育,同时光周期也对植物的生长发育产生着深远的影响。不仅影响植物的花芽分化、成花诱导和花性分化、植物的休眠,还影响植物的营养生长和生理分化。不同植物对光谱的需求不同,不同生长阶段对光谱的需求也不同,设施农业中的人工补光必须遵循植物的光生理特性,才能达到最佳的补光效果。因此,不仅需要准确测量LED光源的光谱组成,还要能够知悉照度随时间变化的情况。

1.2 LED植物照明技术优势

光是植物生长发育最为重要的环境因素之一,对于植物的光合作用和生长发育新陈代谢都有着直接的调节作用。目前已知的环境因素,比如相对的潮湿、温度、光强度和光质量都对植物的生长和发展有着密切的影响。而在这些因素中,光谱分布则直接影响植物干的生长,侧分枝,叶扩展和色素的沉积等主要的生长指标。近几年来,LED植物照明技术广泛应用于农业领域主要源于以下几点优势:

(1)具有光波长与植物要求吻合的优势

LED植物生长灯具一直以来都被看作是未来植物照明领域的主流产品。LED的光谱域宽在(±20)nm左右,波长正好与植物光合作用和形态建成的光谱范围吻合。植物光合作用在可见光光谱380~760 nm范围内,所吸收的光能约占生理辐射光能的60%~65%,其中主要为波长610~720 nm的红、橙光和波长为400~510nm的蓝、紫光。LED能够发出植物生长所需要的单色光光谱,光能有效利用率可达80%~90%,并能对不同光谱和发光强度实现单独控制。表1列出了不同类型光源的灯具在各类植物照明场合的适用情况。

注:○适用×不适用

(2)具有宽幅可调性

目前植物工厂使用的光源大部分都是复合光谱,其光谱比等一些光环境因素难以调节,无法满足不同植物的需求。LED作为单色光光源,可以有效调节红蓝光谱比、远红外光谱比等一系列的光环境因素。同时LED本身的光照强度也具有很多调节方式,如直流电源调光、脉宽调制(PWM)调光、分段式开关调光等。根据不同植物的需求,可以自由调节光环境因素,形成最适宜植物生长发育的光环境。

(3)提高空间利用率

对于植物工厂而言,空间利用率的大小也是决定其产能的一个关键因素。由于选择单色大功率LED,可以有效控制光谱中红外和远红外光谱分布,从而可以实现对植物进行近距离照射而不会发生灼伤植物的现象。同时由于LED光源体积小,可以自由设计照明系统的形状,大幅度提高光源利用率和空间利用率,适用于多层多段紧凑式的栽培模式,在如今耕地面积不断减小的形势下具有积极的意义。

2 国内外LED植物照明产业发展状况

2.1 全球LED植物照明发展概况

多年来,国内外学者围绕LED光源在植物照明领域的应用进行了不懈的探索,取得了重要进展。首先,就红蓝光及其组合光源对植物生长发育的影响进行了研究,充分证明了红蓝光作为光源栽培植物的可行性。到目前为止,LED已成功用于植物的栽培,并在植物补光、组培、植物工厂以及太空种植领域取得重要进展。国际有关LED照明在植物生产中应用的研究主要侧重于不同光谱能量分布对植物生产的影响。研究主要着眼于不同光质的LED照明对植物生长、光形态建成、光合作用、叶绿素荧光特性、次生代谢及产品品质的影响,进而从分子生物学的角度探究植物对不同光质反应的分子机理。

全球LED植物生长灯产值从2013年起已开始呈现高速成长态势,从不足1 000万美元规模增长至2014年的3 500万美元左右,2017年更有望达到3亿美元。LED作为植物照明光源可以广泛应用于设施栽培、组培培养、植物工厂等众多领域,具有促进植物生长、调节植物形态以及节能环保等多方面优势。其中,植物工厂集现代生物技术、信息技术、人工环境控制等多种高技术于一体,不仅产量高于陆地栽培多倍,而且还可以在戈壁、荒漠、海岛、水面甚至城市大楼里等非可耕地上进行生产,也被认为是未来解决人口、资源、环境等问题的有效技术手段。目前国际上各大知名照明产品制造商均已涉足LED植物照明领域的技术研发和生产布局并各具发展优势。

2.2 国内LED植物照明产业状况分析

我国LED植物照明起步晚,但发展迅速,在设施园艺、畜禽养殖、渔业植保等方面具有推广应用的潜力。CSA Research的数据表明,2015年我国仅植物照明产品产值为1.9亿元,预计到2018年达到5亿元。目前我国从事植物半导体照明的企业数约为150家,2014年LED植物照明产品出口额为1 100万美元,,相对于3 000多亿元的LED半导体照明产业仍是非常小的份额。据估算,未来我国从事农业半导体照明的企业数在250~400家,产值在10亿元以上。国内进军LED植物照明领域的厂商以具有一定研发实力的成长型企业为主。从目前进入LED植物照明领域企业的情况来看,主要有以下特点:首先,我国LED应用企业数量众多,但LED植物照明是一个新兴领域,2005年以后我国相关机构才开始进行该领域研究,因此进入LED植物照明领域的企业和机构并不多,还没有一家企业在此领域具备明显的优势。从区域分布上来看,我国涉及植物照明产品企业主要集中在广东、江浙地区和北方尤其是北京地区。其次,多数企业对该领域的发展还处在观察和洽谈阶段,并没有在植物生长核心技术和下游销售渠道建设等方面进行大量投入,产品的发展规划不太明确。再者,LED植物照明在多数相关企业中并没有作为企业的支柱产品,而只是结合示范工厂联合推广、小规模的试制LED植物照明灯具产品。

总体来说,由于市场发展阶段的原因,企业间的竞争并不是十分激烈,具有技术优势(包括植物栽培技术和LED核心技术)的企业,在竞争中将居于十分有利的地位。但随着未来LED成本的降低和LED照明栽培技术的成熟,行业内的竞争将日趋激烈。

3 结语

发展现代农业,保障粮食安全和农产品有效供给是我国的长期方针政策,也是应对人口增长、资源减少、环境污染、气候变化等问题的重要举措。光照是设施农业动植物生长发育和优质高产的关键环境要素,随着LED光源的发明和推广应用,使得设施农业得以彻底全面地调控光环境(光强、光质和光周期),

LED光源的特性优势和已有研究基础均表明,LED可以广泛应用于植物栽培、温室补光、植物组培、植物工厂,是植物照明光源未来重点发展方向。我国LED植物照明起步较晚,仍处于研发合作或示范推广阶段,整个市场竞争格局并不明显,成规模有绝对市场优势的企业寥寥无几,市场空白有待填补。

国内LED植物照明产业经过这些年的推动,尽管已经取得了较快的发展,但仍然存在诸多问题,例如:同质化严重,企业缺乏核心竞争力。产业链间缺乏配套与协作,研发力量待整合。财政支持力度不够,行业标准体系不完善,科普知识未普及,传统观念未转变等。

为解决当前LED植物照明产业存在的问题,应立足于未来LED植物照明市场发展需要,理清技术、产品、市场、应用与标准之间的关系,达到有时间性和阶段性地实施战略新兴产业技术和标准规划,加快构建产业标准体系和促进产业健康快速发展,可采取以下几点措施和对策:(1)重点培育龙头品牌企业。建议国家相关部门根据产业发展布局,重点培育有较好研究基础和较强技术实力的企业,充分发挥龙头企业的引领和带动作用。企业应抓住机遇,结合自身实际科学规划,制定长期发展战略;加大人才投入,建立固定的研发团队,加快自主核心技术研发与创新。(2)加大对行业内共性技术问题的研究力度。充分实现政府政策指引、科研机构规划引导、企业技术创新与实践、高校理论研究与支撑的有机融合,联合国内外致力于LED植物照明技术创新、应用、标准化、检测和研究的相关企业、科研院所和各大院校,积极整合、协调LED植物照明产业及社会资源,努力推动技术创新,组织重大技术联合攻关。(3)加大政府财政资金扶持。建议国家持续关注并加大力度扶持LED植物照明产业发展,制定LED植物照明专项扶持政策,设立专项产业扶持基金,并联合民间资本力量共同研究和推广LED植物照明技术。(4)加快将创新成果转化为技术标准。共同研究和研发形成的技术沉淀与积累,在条件成熟时,在试点企业中开展数据验证等工作,使得标准的制定更加科学、高效,适时上升为地方、行业、国家甚至国际标准。积极借鉴国外LED照明产品技术标准制定,与国际接轨,尽快打通走向国际市场通道。(5)加强相关科技舆论推广宣传。建议在政府的主导下,企业配合政府通过多种渠道途径加强相关科技舆论推广宣传,例如:通过电视网络等大众媒体加大科普知识宣传、通过召开会议讲座、安全示范引导国人观念改变等。

参考文献

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