摘要从上个世纪60年代初出现的LED(发光二极管)至今已有50年的历史了,LED有很多特点和优点,其中之一就是它的色彩非常丰富,但非常遗憾 的恰恰缺乏普通照明使用的白光。鉴于这个现实,最初的LED应用只是在显示照明的方面,一直到上一世纪90年代初找到了白光LED合成的方法后,才逐步进 入普通照明的领域。本文就白光LED的本质、从属的标准框架、LED产品的差异、对传统照明理论的挑战和使用特点,阐明了作者的一些看法。
关键词 LED光源 标准框架 创新发展
一、LED本质是电光源
LED的本质就是电光源。什么是电光源呢?就是利用电能做功,产生可见光的源叫电光源。传统的电能发光有电阻发光、电弧发光、气体发光和荧光粉 发光四类,对应的光源就是白炽灯(含卤素灯、碘钨灯)、碳精灯、气体放电灯和荧光灯。LED的工作原理是:注入一定的电流后,电子与空穴不断流过PN结或 与之类似的结构面,并进行自发复合产生辐射光的二极管半导体器件。由此可见是经过电子跃迁做功而产生光辐射,所以LED在本质上就是电光源。
二、普通照明LED的标准框架
LED作为电光源进入普通照明领域后,使用LED的各类普通照明用的灯具,灯泡、LED的控制装置、LED的联接器等产品和附件在国际上主要是 归属于国际照明学会(CIE)和国际电工委员会(IEC)34灯泡和相关产品的技术委员会(以下简称IEC TC 34)。前者涉及到LED的光性能、检测方法和检测仪器的要求的研究,后者涉及到使用LED和LED附件的安全和性能要求和检测。对应的国家标委会是全国 照明电器标准化技术委员会,其秘书处设在北京市电光源研究所,其灯具分技术委员会秘书处设在上海市灯具研究所。从LED开始进入照明的领域,各相关的照明 标委会就密切跟踪了,并在相关的产品标准上进行了修订。
早在1999年颁布的IEC 60598-1:1999/GB 7000.1-2002就在标准适用范围由原来的“本标准适用于使用电压不超过1000V的钨丝灯、管形荧光灯和其他气体放电灯的灯具”修改为“本标准规 定了使用电光源、工作电源电压不超过1000V的灯具的一般要求”。从而把灯具使用光源的范围扩大到所有的电光源,当然也包括了LED。
在LED的使用过程中,由于LED有可替换和不可替换的两种结构形式从而不适合现有的灯具的标准。针对这种情况,正在起草、投票中的第8版 IEC 60598-1 增加了“光源”、“不可替换光源”、“可替换光源”的定义,对不可替换光源的灯具提出了结构要求,根据可替换光源与不可替换光源两种形式,对原先标准中 提及的打开灯具更换光源的相应条款加以细化。将使灯具标准更加符合目前灯具使用的电光源的现状。
灯具的光输出比,亦称灯具光效率,为灯具出射的光通量与灯具内光源光通量之比,是衡量灯具品质的一个参数。但这个参数明显地不适合不可替换的 LED灯具。针对这种情况,IEC/PAS 62722-1:2011《灯具性能-第1部分:一般要求》提出了灯具效能的定义:“灯具总光通输出与其额定输入功率的比值,不包括任何寄生功率损耗,以 流明/瓦来表示。”这样就很好地解决了由于LED的广泛使用而产生的新的问题。
以上仅是灯具采用了的LED后产生的问题后得到IEC高度关注,从而使标准得到完善。在其它的照明附件中由于LED的特性也制定或修订了相关的标准,如LED驱动装置、LED联接部件,LED灯泡等等涉及到安全、性能、电磁兼容、能效、光生物安全等标准。
所以,采用普通照明LED的灯具等照明器件的标准还是在传统的照明标准的框架内, 只不过得到了发展和完善。
三、区分单颗LED和LED照明产品的差异
普通照明使用的LED极限光效,理论计算约在300~330lm/W,这己经