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1、浅谈LED技术在现代灯具设计上的应用 【摘 要】现代社会各种新型材料日新月异，都在不断地改善我们的生活质量。而在各种发光材料中LED这种新型材料近年间尤为备受推崇。LED技术以它高效的性能优势：体积小、可塑性强、节能、环保、抗磨损性强等。由于LED材料的多种优势其被广泛的运用与各种发光設备之中，使得现在的灯具形态和性能上都有突破性的进展。 【关键词】LED技术；现代灯具；设计；节能；环保 0.引言 在这个科技爆炸的时代，各种新型科技产品都逐步的走进我们的生活之中。在近些年运用LED技术的产品也不断地在我们的生活之中得到应用，例如LED技术应用的电视、电脑显示器以及灯具。这些各种各样的新型产品都
2、在不断地改善我们的生活质量，提高我们的生活品质，丰富我们的生活趣味。其中LED技术的兴起对于传统灯具的设计有着本质上的改革。以下将从LED的原理发展、技术优势的方面以及详细在灯具创新设计中的应用等方面来论述。 1.LED技术基础理论及其发展 1.1 LED技术基础理论 LED即发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固体发光材料。发光二极管主要由PN结晶片、电极和光学系统组成；它主要是利用固体半导体芯片作为发光材料，基本结构是一块电子发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，四周用环氧树脂密封，起到爱护内部芯线的作用。 发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，P型半导体为多
3、空穴的半导体，N型半导体为多电子的半导体，当这两种半导体结合起来的时候，它们之间就形成一个过渡层，称为P-N结。当给LED芯片加上顺方向的电压时，电子与空穴在LED芯片中移动，就会以光子的形式发出能量。这就是LED发光的原理。而在加反向电压时，由于少数载流子难以注入，所以不发光。而光的波长也就是光的颜色，是形成P-N结的材料确定的，在很大的工作电流范围内，发光二极管的亮度随电流的增大而提高。 1.1.1节约型能源化发展 随着LED技术的发展，将来LED主要能源采纳太阳能，太阳能发电和半导体照明相结合完成光电到电光的转换，是最佳的组合模式。不仅省去了相关的电线及配套设施的费用，而且还能根据节能光
4、源的尺寸、形态等精准的设计出灯具的光学系统，进一步提高灯光的有效利用率。 1.1.2集成化技术发展 随着电子化技术的快速发展，集成化技术正在与现代灯具的发展逐步接轨，各种集成扮装置和计算机限制系统对灯具和照明系统的应用取得了明显的进步。在调光、远控、限制光色等方面有了很大的改善。 1.1.3小型化多功能发展 现代科技的日新月异，光源发展也通过各种新技术、新工艺的不断发展与采纳，例如像镇流器等配件设备的小型化，现代灯具也是小型化、好用化、多元化以及多功能化的发展趋势。LED小型化方面尤为具有优势性。其构成是由环氧树脂包袱微小型集成晶片，所以其既具有环氧树脂的耐氧化、抗磨损及柔韧性高的良好平安性能
5、，也具有体积小适用范围广的优势。因而LED可以应用于小型及多功能用于灯具的设计与研发。 1.2 LED技术优势 LED技术主要包含节能、环保、体积小、寿命长、灯光色调丰富、技术先进等优点。由于LED作为半导体发光灯，它的工作电压是2-3.6V，工作电流是0.02-0.03A；它消耗的电能不超过0.1W，相同照明效果比传统光源节能80%以上；由于LED是由无毒的材料做成，所以不含汞等有害气体；LED光谱中也没有紫外线和红外线，同时也没有热量，没有辐射、眩光小、可以平安触摸，是一种可回收利用的绿色照明光源。 LED是一种固体冷光源，采纳环氧树脂封装，所以灯体内没有松动的部分，不会出现灯丝发光易烧、
6、热沉积、光衰等问题；LED光源在恰当的电流和电压下，运用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命要长10倍以上。 由于LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理，在计算机数码技术限制下，形成不同光色的组合改变多端，可实现纯正、深厚，丰富多彩的动态色调改变效果；由于LED光源是低压微电子产品，是数字信息化产品，具有半导体光电器件“高新尖”技术；它同时融合了计算机、网络通信、图像处理、嵌入式限制等技术，所以具有在线编程、无限升级、敏捷多变的优点。 1.3 LED技术在灯具创新设计中的应用 1.3.1结构设计 在LED灯具设计中，由于LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以体积比较小，技术原
7、理简洁明白，灯具内部结构也很小巧；所以在设计的时候可以把单个LED晶片看作个体，看作平面构成或立体构成中的基本元素，运用平面构成中的渐变、发散、重复、对比、对称、密集、平衡、节奏、比例等形式法则对LED晶粒进行排列设计；再通过立体构成法则对这些排列好的LED晶片有组织有秩序地进行排列、组合、分解；最终利用各种材料把它们结合起来形成有改变、有特性的灯具造型。运用构成设计法则进行灯具设计，大大提高了设计师创意的自由发挥空间，使灯具形态更加立体多变，呈现出构成的装饰效果。 1.3.2仿生态学设计 灯具设计师许多时候会从林林总总的生命形态中摄取创建灵感，运用仿生的设计手法进行设计。下面主要介绍从LED
8、灯具形态、灯具功能、灯具结构三个方面进行仿生设计。 形态仿生设计是对生物体的整体形态或局部特征进行仿照、应用联想、移情、组合等方式进行抽象，应用于灯具形态中。此种设计方法能够使人在心理、生理、情感效果上产生呼应，以实现LED灯具的最终设计意义及功能性。形态仿生设计详细可分为具象形态和抽象形态。 所谓详细形态的仿生既是外界形态在通过投射在视网膜显像，经过视觉神经处理后产生的成像形态，在干脆再现逼真的事物特征。所谓抽象形态仿生设计是设计师对于生物形态的进行探讨、概括后以抽象形态的表现形式体现在灯具设计中的设计方式。因此其富有较高的艺术性和想象空间。 功能仿生设计主要探讨自然界生物体和自然界物质存在
9、的功能原理，并用这些原理去改进现有的或建立新的技术系统，以促进灯具的更新或新灯具的开发。 简而言之，灯具的仿生设计理念是设计师奇妙的运用生命形态学及生物工程学的无形材料手段应用处理结合新型材料与市场需求而设计出的LED灯具产品。 1.3.3模块系统化设计 模块是构成系统的、具有特定功能的、可兼容和互换的独立单元。在LED灯具设计中，模块是指把光源、散热部件、驱动电源统一集成在一起。灯具设计师进行模块化设计，要依据灯具整体形态系统，把整体功能目标系统分解成各个专业子系统模块体系，然后依据二级功能模块的要求，进一步分解功能子系统。在现代LED灯具设计中，要依据灯具总功能，在系统内进一步分解形成结构
10、单元模块，寻求系统中模块之间在形态、技术、结构之间的连接和协调。 在灯具的设计过程中对于设计师的技术、审美、艺术表达实力水平有着很高的要求。而在灯具的研发过程中也须要设计师对于灯具的性能系统特点，进行简练而明确的表达块接口特征。 在如今生活领域中灯光并不只是局限与照明，LED灯具的独创除了在正常的照明领域电子信息提示领域、并且在精神层面上的也为人们供应享受，灯光的作用在布置环境渲染气氛这一层面得到了很好地诠释。 2.结束语 LED的新型技术的应用使得电视、电脑显示器以及灯具灯具设计有了更多的想象空间。灵巧可塑的材料特性使得电视、电脑显示器以及灯具设计可以拥有更多的形态，高效节能的性能使得电视、电脑显示器以及灯具拥有更优化的性能。通过运用构成设计、仿生设计、模块化设计等设计理念结合LED技术的优越性能可以设计出较传统灯具更为人性化、舒适化、节能化、环保化的现代灯具、电视、电脑显示器。在当代这个人们都在追求生活品质的社会之中，这样的人性化、舒适化、节能化、环保化的现代LED技术所知道的灯具无疑将受到人们广泛的宠爱与欢迎。 科 第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页