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標簽 > 固態照明
固態照明（Solid—StateLighting，SSL）是一種全新的照明技術，利用半導體芯片作為發光材料，直接將電能轉換為光能，它與白熾燈的鎢絲發光和節能燈的三基色粉發光不同，半導體發光二極管（LED）采用電場發光，光電轉換效率比較高。
固態照明（Solid—StateLighting，SSL）是一種全新的照明技術，利用半導體芯片作為發光材料，直接將電能轉換為光能，它與白熾燈的鎢絲發光和節能燈的三基色粉發光不同，半導體發光二極管（LED）采用電場發光，光電轉換效率比較高。
固態照明具有節能、環保、壽命長、免維護、易控制等特點。
上個世紀，固態照明市場被白熾燈、熒光燈和氙氣燈等光源所占據。 在1879年，Swan和愛迪生分別獨立研發出了第一盞電燈，根據黑體發光原理。愛迪生發明的第一個白熾燈采用了從他妻子的縫紉箱里面拿出來的已經碳化的縫紉線，他的第一個商用的產品采用了碳化的竹纖維，功率約為60W，用了100多個小時，效率大概為1.4流明/瓦。
經過長期的發展，目前的白熾燈效率已經能夠達到15流明/瓦（120伏/60瓦），平均壽命達到1000小時。
固態照明（Solid—StateLighting，SSL）是一種全新的照明技術，利用半導體芯片作為發光材料，直接將電能轉換為光能，它與白熾燈的鎢絲發光和節能燈的三基色粉發光不同，半導體發光二極管（LED）采用電場發光，光電轉換效率比較高。
固態照明具有節能、環保、壽命長、免維護、易控制等特點。
上個世紀，固態照明市場被白熾燈、熒光燈和氙氣燈等光源所占據。 在1879年，Swan和愛迪生分別獨立研發出了第一盞電燈，根據黑體發光原理。愛迪生發明的第一個白熾燈采用了從他妻子的縫紉箱里面拿出來的已經碳化的縫紉線，他的第一個商用的產品采用了碳化的竹纖維，功率約為60W，用了100多個小時，效率大概為1.4流明/瓦。
經過長期的發展，目前的白熾燈效率已經能夠達到15流明/瓦（120伏/60瓦），平均壽命達到1000小時。
固態照明包括LED和OLED。目前OLED尚未在普通照明中得到廣泛應用，所以本文主要討論LED。隨著白熾燈的淘汰和高壓汞燈逐漸退出，傳統照明的范圍縮小，目前主要包括鹵鎢燈、熒光燈、高壓鈉燈和金鹵燈等光源及其配套電器和燈具。
評價節能的指標有光源和燈具的光效、壽命和光通維持率。環保指標是生產、運輸、運行、廢棄和回收過程中的有害物質排放量，以及運行期間所消耗電能對應的排放。LED不含汞等有害的發光物質，且光效、壽命和光通維持率均超過了傳統光源，所以在節能環保方面的優勢已為大家所公認。
在安全性方面，所有光源和燈具均需要遵循電氣安全強制標準。這里只討論光生物安全的藍光危害問題。舒適性指標有色溫、顯色指數、色容差和眩光指數等。傳統光源應用時間長，相當于在光生物安全和光品質方面設定了門檻。LED是否已經全面超越了傳統照明呢？
一、藍光危害
藍光危害已有國際標準和國家標準，危害等級和測試方法已有規范。不少研究結果已在期刊、會議和半導體照明聯盟的白皮書上發表。
根據2013年我們進行的理論和實驗研究，發現藍光危害與光源的色溫和亮度有關，LED與傳統光源相比沒有本質上的不同。在光源的色溫和顯色指數相近時，各類光源的藍光危害效率差不多；藍光危害效率與色溫成正比，所以6500 K光源的藍光危害效率為2700 K光源的2.4倍，影響并不算大。
評價藍光危害的藍光加權輻亮度與亮度成正比，而光源的亮度變化范圍可達100倍，所以藍光危害主要由光源的亮度決定。控制了光源的亮度，藍光危害也就控制住了。對于色溫低于6500 K的光源，只要其亮度不超過100kcdm-2，或照度不超過1000 lx，就是藍光安全的（0類，無危險）。對亮度更高的光源，如果分類在低危險類（1類），只要避免直視，光源的使用也不受限制。
室內照明所用的傳統光源中，直管熒光燈和緊湊型熒光燈（節能燈）的亮度最低，在普通照明的色溫范圍內均屬于0類藍光危害（無危險），屬于可以長時間直視的光源；鹵鎢燈和金鹵燈亮度高，只能短時間直視。大功率LED單顆或集成封裝器件的亮度很高，可能達到石英金鹵燈的亮度，如用于投光燈，不能直接用眼睛看。區域照明用的LED光源或燈具，需要在封裝器件外面加一層擴散板或擴散罩，把亮度降低一個數量級以上，這樣也可以實現0類藍光危害。如果一個LED光源的亮度跟節能燈差不多，那它肯定是藍光安全的。
當然，由于LED光源和燈具的亮度要大一些，做照明設計的時候要特別注意控制眩光。總體來看，普通照明用白光LED光源和燈具只要控制住亮度，其藍光危害就在安全范圍內。
非視覺生物效應還沒有很明確的標準。國內外已有的研究結果表明，光源的節律效率同樣與色溫成正比。為順應人體的自然節律，晚上室內照明應該用低色溫的光源，這樣不會干擾人體的睡眠。
二、光品質
舒適性由光源的光品質決定指標，包括光譜、色溫、顯色指數、色容差、空間顏色均勻性、眩光指數、頻閃和壽命期間的顏色穩定性等。
在幾百萬年的進化過程中，人類的眼睛已適應了自然界的連續光譜，包括太陽光、天空光和月光。早期的人造光源都是連續光譜，如火把、蠟燭和油燈，以及第一代電光源白熾燈和鹵鎢燈。隨著光效更高的氣體放電光源的出現，光譜有不同程度不連續的熒光燈、高壓鈉燈和金鹵燈等出現在人們的生活中，但其使用時間不到80年，在人類歷史長河中只算是一瞬間，還不足以從遺傳的角度影響人類眼睛的視覺。從師法自然的角度，在室內照明中采用連續譜光源始終是更加自然的選擇。
目前主流的LED是采用藍光芯片激發黃色熒光粉來產生白光，在可見區內屬于連續光譜，但綠光區較弱，紅光區較少。所以LED的光譜連續性明顯強于熒光燈，但沒有超過陶瓷金鹵燈。一般LED的紅色特殊顯示指數（R9）只要求》0，無法很好地還原深紅色。所以人民大會堂用LED做照明改造后，紅五星還是用鹵鎢燈來照明。如果要提高深紅色的顯色性，應該在LED封裝器件中增加紅色熒光粉或紅光芯片。
室內場合的顯色指數很重要。如果向鹵鎢燈和陶瓷金鹵燈看齊，LED的顯色指數需要做到90以上，同樣需要增加紅色熒光粉或紅光芯片。
在壽命期內，光源的色溫和色坐標一定要穩定。這對LED熒光粉和封裝硅膠的耐老化性能提出了很高的要求。
空間顏色均勻性對傳統光源不是問題，但對LED就比較難解決。由于LED芯片的藍光仍有約1/3會射出并參與混合成白光，而芯片和熒光粉的空間出光均勻性有差異，這將導致空間色坐標偏移，甚至白光周圍出現彩色光。這個問題對智能照明的多色LED混光燈具更嚴重，是今后需要重點解決的難題。
照明的舒適度還需要考慮頻閃問題。目前的交流LED方案是將市電整流之后直接點LED燈，存在頻率100Hz的頻閃，且電流過零時LED不發光。這需要增加電容濾波，降低光的波動深度。
結論
LED能否包打天下？我個人認為未來也許可以，特別是出現光譜很連續的多芯片復合LED之后，但目前還不可能。LED已經是最節能環保的光源之一，但光品質方面仍有一些不足需要改善。不同的應用場合需要不同的照明解決方案，采用最合適的光源就是明智的選擇。
目前在固態照明領域已經取得了相當大進展，自從能源部2000年大力研發固態照明技術以來，支持了很多研發項目，取得了多項成就。以下是所取得的重要成果：
·2008年9月，CRRE公司研發出標準冷白光發光二極管，效率是107 lm/W @ 350mA.
·2008年9月，佛羅里達大學演示了藍光磷光OLED，流明效率高達40流明每瓦，外部峰值量子效率為25%。采用了無外部光提取技術。
·2008年6月，飛利浦和CREE公司共同開發了暖白光多芯片LED鍍鋁反光燈，效率為69 lm/W，能夠發出681流明的光通量。
·2008年6月，Universal Display演示了壽命為8萬小時的OLED。該OLED的效率為50 lm/W @1，000 cd/m2. 。
·2008年6月，Universal Display公司演示了白光磷光OLED，流明效率達到了創紀錄的102 lm/W @1000 cd/m2.
·2007年9月，CREE開發出LED陣列，效率為95 lm/W @ 350 mA 。
·2007年9月，通用電氣全球研究中心開發出了方案處理型（solution-processed） 白光OLED器件，總功率轉換效率峰值超過了14%。未來的目標是開發出45 lm/W的照明級OLED，使得近期可以在某些應用中取代白熾燈。
·2007年9月，Universal Display制造出了6平方英寸的OLED面板，產生了100流明的亮度，效率為31 lm/W，亮度為3，000 nits。比目前的熒光燈要亮。
·2007年6月，柯達開發出了全新的白光OLED器件，提取效率達46%，比以往的器件有了很大的改善。
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