白光LED在实际应用中需注意的问题
上传人:Tom(整理) 上传时间: 2011-08-16 浏览次数: 252 |
为了进一步改善LED 灯具的散热效果,一般采用在LED 基板上涂抹导热硅脂或是导热硅胶的方法。这种方式虽然成本比较低,但是存在涂抹不均匀又不容易固定、导热性能差( 导热系数较低,往往低于5W/m·K) 等问题。导热垫片是一种性能更优的导热材料,它的导热系数可以达到10W/m·K,且其导热效果与其整体面积成正比。另外,减小LED 与散热片的间距,将LED 固定在散热片上,使散热垫片作为中间载体也是一种不错的选择。
4 光线分布
单片1W 级大功率LED 芯片可近似视为点光源。大部分LED 的配光曲线都是呈朗伯( Lanmbertian distribution) 形分布,即中心光强比较强,而且是对称的圆形光斑分布,不可直接用于照明。
在实际生活中,需要的是一种有效发光面积大,光强度和照度均匀的面光源,同时又避免产生眩光。
为了更好地利用LED 进行照明,需要对其光线进行重分布和改善。商品化的照明白光LED 采用内置的反射器和封装树脂等已经形成了一次光学系统,使得其光输出具有固定的形式。尽管如此,其光出射角度还是很小,难以满足正常照明的需求,因此有必要对其进行二次光学设计。
首先,对于LED 而言,增大其光出射角度可以组合使用反射罩和透镜,常用的反射罩形状有抛物面、椭球面、双曲面、半球面等,其反射原理如图5 所示。
有时经过反射罩后,输出光线角度扩大,光线经过足够的混合后,出射的光强度和照度也达到均匀性要求。但是,对于大多数情形,这是远远不够的,没有充分利用光输出量,同时在出光面的边缘也会产生眩光等令人不舒服的光线。基于上述原因,需要进一步使用控光元件,如光透镜、均光片以及遮光器等。常用的光透镜有凸透镜或菲涅尔透镜、凹透镜或楔形透镜等,其光线方向转变如图6 所示。
为了进一步保证光照度的均匀性,也常常通过添加均光片的方法,通过其漫反射的作用,将单片或多片组合发光不均匀的LED 的光输出进行均匀处理,获得均匀的照度。另外配合使用遮光器,可以防止不必要的眩光刺眼以及进行光输出的二次分配,提高被照明环境的舒适度。
目前单片1W 级LED 高端芯片产品的发光效率约为100 lm /W 左右,作为照明光源,其光亮度是不够的,此时需要多片组合。白炽灯的发光效率是10lm /W,家庭用60W 的白炽灯照明即已足够,对比可知用6 片1W LED 串联组合( 亮度要求高时可以串联更多) 形成的LED 阵列更利于光照度的均匀,同时还能保证较高的亮度。
针对LED 阵列的实际情况,可以配合着使用反光罩和光透镜。对于出现的刺眼眩光,可以相应使用遮光器来消除。其中需要注意的是,在经过多次反射使光线混合均匀的过程中,为防止过多的光损失,提高发光效率,需要在散热片上喷上反光漆,同时在反光罩的内侧面镀上反射率高的膜。
结合LED 发光特性设计出合适的灯具,既能有效提高光源的利用率,又能减少光污染,保护人眼健康,使LED 作为下一代绿色照明光源成为可能。
5 结语
LED 照明光源具有独特的电、光、热等特性,在其应用设计中需要综合考虑驱动方式、合适电流的选择、散热、改善光线分布等等因素,本文较为详尽地介绍了目前解决上述问题的种种方案。在具体使用中,需要结合相应的使用环境加以应用。可以相信,随着LED 技术的不断发展、进步以及LED 照明灯具设计的日臻完善,更多更新更好的照明产品将层出不穷,真正迎来LED 光源在照明领域的革命浪潮。
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