| 摘要：隨著大功率 LED技術的成熟，LED的發(fā)光效率得到大大提高，使半導體照明成為可能。同時經濟的發(fā)展帶來生活質量的提高，人們對照明的要求越來越高，智能照明應運而生。半導體照明與智能照明的結合，全新的數字化半導體照明必將給人類的照明觀念和照明文化帶來一場新的革命，電路板上直接芯片封裝的大功率 LED二維光源將成為這次革命的引導者。
關鍵詞：半導體照明、數字化智能照明、LED二維光源。
一、引言
自從愛迪生發(fā)明了白熾燈泡后，人類就進入了照明新時代。白熾燈是第一代電光源的代表，它是靠通電加熱鎢絲使其處于熾熱狀態(tài)而發(fā)光的，它的發(fā)光效率低，使用壽命短。熒光燈代表了電光源史上的一次革命，目前世界上 70%的人造光線來自于熒光燈，但其顯色性較差，同時有頻閃和汞污染等問題。在進入新世紀的時候，什么將是 21世紀的照明新光源？隨著半導體發(fā)光二極管（LED）芯片工藝水平的不斷提高，加上大功率 LED封裝和應用技術的成熟，LED的發(fā)光效率得到大大提高，目前 1W 白光 LED 產品的光效已經超過了 40lm/W，所有這一切都使半導體照明成為可能。
同時經濟的發(fā)展，帶來了生活質量的提高，人們對照明的要求越來越高，用戶對照明的要求也早就走出了為了照明而照明的區(qū)域。除節(jié)能外，越來越多的人還想方設法利用燈光營造出和諧、靜謐、溫馨的起居環(huán)境，于是智能照明應運而生。
半導體照明與智能照明的結合，全新的數字化照明必將給人類的照明觀念和照明文化帶來一場新的革命。
二、數字化智能照明—照明發(fā)展新趨勢
長期以來，照明設計一直是以亮度、顯色性指數等物理量為標準進行設計和照明效果的評價。隨著人們的物質與精神生活水平的提高，“智能家居”（Smart Home）已逐漸成為流行趨勢，并且成為一種生活品質的標準，相應地對照明環(huán)境不僅在數量指標方面應達到標準的要求，更希望在一個舒適、靈活、個性化并富有藝術魅力的照明環(huán)境里工作和生活，因此在光環(huán)境設計過程中，必須綜合考慮人的視覺特性、舒適感、建筑與照明藝術、節(jié)能等因素，從光文化高度，以人為本，把藝術和科學融為一體，最后求得高水平、高質量和高效能的照明效果。
燈光是營造氣氛的高手，無論是兩人世界的浪漫，還是集體派對的熱鬧，柔和、熱烈、輕松、絢麗的感覺都可通過不同的燈光盡情展現，如果能通過數字化照明設備來隨意調節(jié)房
間內的燈光變化，更能配合用戶的各種心情設置屬于特定氛圍的情感燈光，實現藝術化的燈光設計與智能化的科技完美結合是多少人的夢想。數字化智能照明已成為智能家居的重要組成部分，專家預言，在不久的將來，智能照明將取代普通照明，成為照明行業(yè)的主流。采用傳統(tǒng)燈具的智能照明系統(tǒng)存在的問題：
1．采用傳統(tǒng)燈具的智能照明系統(tǒng)，為了實現不同場景的光效，需要安裝大量的燈具系統(tǒng)，成本高，不能與建筑材料實現一體化，與家裝實現有機的協(xié)調，
2、智能照明系統(tǒng)頻繁地啟動、關斷，沖擊電壓對燈具的損害，大大縮短了傳統(tǒng)燈具的使用壽命。
3、現有的智能照明系統(tǒng)，只能實現區(qū)域照明和定時開關功能，無法實現調光，調色、場景控制等功能來，離人們的期望值還有較大的距離。
三、數字化智能照明—半導體照明進入通用照明領域的機遇與挑戰(zhàn)
隨著半導體照明技術的飛速發(fā)展，未來半導體照明應用也勢必從過去的追求發(fā)光效率，進入節(jié)能、環(huán)保、個性化、數字化、智能化、精致化的時代。半導體照明技術目前在特殊照明、城市夜景亮化工程、室內裝飾照明及顯示工程項目上的應用，已經給了人們全新的視覺享受：比如在色彩的表現能力、燈光的控制能力、環(huán)保節(jié)能等環(huán)節(jié)上，要比傳統(tǒng)的霓虹燈、白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈等具有明顯的優(yōu)勢。
但是，以 LED目前的成本價格水平，如果想要向通用照明市場領域滲透，除須進一步降低價格外，還必須充分發(fā)揮 LED的優(yōu)勢，在高端數字智能化產品領域尋求突破，并可以隨手任意調節(jié)其顏色、亮度、色溫等狀態(tài)，得到你認為最適宜的照明狀態(tài)，同時未來的半導體照明光源，應該是和建筑融為一體的，
為了實現上述目標，基于金屬基的電路板上直接封裝的半導體照明二維光源是一種行之有效的解決方案。
目前大家都知道的大功率型 LED 大多是將大尺寸 LED 芯片安放在一個熱沉上，熱沉嵌裝在一個以模塑方法制成的絕緣框內，絕緣框架上固定有光學透鏡，光學透鏡將 LED 芯片罩于其內，為解決散熱問題，通常還將熱沉安裝在一塊散熱片上。制造過程中，所用的零部件較多，結構復雜，難以保證產品質量的穩(wěn)定性。
目前 LED 燈具的應用仍以使用傳統(tǒng)燈泡型封裝形成集束型方式制作燈板，但是因為支架型與 PCB板的組合散熱較差，燈板溫度升高，降低 LED 發(fā)光效率，同時也影響燈具的壽命，并很難保證 LED 發(fā)出面積較大的均勻柔和的光。
因此在設計 LED 照明光源時，必須摒棄傳統(tǒng)的思維模式，開發(fā)具有散熱功能和均勻發(fā)光效果的半導體照明光源。 雖然大功率 LED作為固體照明光源有很大發(fā)展空間，但由于大功率 LED單燈封裝成本較高，再采用封裝好的大功率 LED二次組合設計，制成的燈具其成本更是高的驚人，直接影響了大功率 LED在普通照明市場的應用和推廣。
因此開發(fā)新型的低成本，高度集成化、一體化的半導體照明二維光源對于推廣半導體照明迫在眉睫，基于電路板直接芯片封裝的半導體照明二維光源是一個重要方向。同時輕薄的 LED二維光源能與建筑融為一體且具有個性化，符合建筑照明的發(fā)展方向。由于每種 LED都能發(fā)出一種清晰的色調，因而使用者能完全控制幾乎全部光譜。通過將不同顏色的 LED配置在一起，用戶就能調控它們的組合光。
例如，由紅、綠和藍色 LED組合成的白光能夠通過關閉較多的紅色 LED和打開更多的藍色 LED而給人以“較冷的”色調感覺。這種可調靈活性提供了一些使用燈光的新途徑。隨著建筑技術的發(fā)展，對建筑照明的智能化技術要求越來越高，尤其是是可以隨著季節(jié)的變化和心情的變化而調節(jié)燈光的色溫和顏色更是建筑智能照明的最高境界，半導體照明二維光源在這方面具有無與倫比的性能，這是傳統(tǒng)的光源無法做到的。
四、半導體照明二維光源的主要技術特點如下：
1． 可實現燈光照明的數字化控制
隨著數字化技術的突飛猛進，數字化家庭逐漸走進了人們的日常生活，傳統(tǒng)的光源如白熾燈、熒光燈和節(jié)能燈確由于自身的技術缺陷，無法實現數字化控制。LED用作光源一個顯著的特點就是在較大的驅動電流范圍內仍能維持其流明效率和光色參數，可以實現照明的數字化控制。
2．可實現個性化照明
利用 LED 發(fā)光特點，局部或全部使用 R、G、B三種光色的 LED 通過電子控制系統(tǒng)進行混光處理、或使用相同或不同光色的 LED有規(guī)律地進行跳越式變化，從而營造一個色彩斑斕的動態(tài)照明氛圍，這樣一個照明效果是傳統(tǒng)照明手段無法實現的。同時可結合個人計算機設計節(jié)目，依不同需求作更換，呈現出獨一無二的風格與氣氛。
3. 可有效的與建筑融為一體
采用芯片直接封裝，燈具可實現超薄、超輕，可有效地將燈具與建筑材料集成一體，在燈未開的情況下，讓你根本察覺不到燈具的存在，同時也可實現燈具的無處不在。
4. 可低成本、標準化規(guī)模生產
由于通過在特制的帶有散熱器的電路板上實現芯片的直接封裝，與傳統(tǒng)的采用封裝后LED再組合設計燈具相比較，既縮小了體積，顯著降低了成本，又使產品具有高可靠性。
五、發(fā)展基于半導體照明的智能化照明系統(tǒng)的意義
半導體照明產業(yè)作為新一代綠色照明產業(yè)，將對國民經濟發(fā)展和環(huán)境保護產生巨大影響，半導體照明技術，對傳統(tǒng)照明來講是一場新的革命。將大功率 LED 應用于普通照明，
特別是低成本、高可靠的半導體照明二維光源的產業(yè)化技術，將會對半導體照明工程的進展
產生極大的影響：
1．傳統(tǒng)的大功率 LED封裝形式已基本被國外的專利所占領，國內企業(yè)難以實現專利上的突破，實現技術創(chuàng)新的難度越來越大，通過半導體照明二維光源技術的突破，將更好地發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，為我國自主開發(fā)下一代半導體照明提供核心技術支撐，實現我國照明工業(yè)的跨越式發(fā)展。
2．目前的大功率 LED封裝形式再組合設計成傳統(tǒng)燈具的樣式，存在著散熱困難，光學二次設計成本高的難題，因此未來應用于通用照明的半導體照明燈絕不是現在燈具的模樣，半導體照明二維光源徹底摒棄傳統(tǒng)燈具的設計模式，采用創(chuàng)新的設計思維，將極大地推動半導體照明的發(fā)展。
3．從半導體照明燈具的發(fā)展方向和趨勢來看，采用大功率芯片直接封源是重要的發(fā)展方向。開發(fā)芯片直接電路板封裝的半導體照明二維光源，成本，還能提高自動化生產水平，使產品標準化和模塊化，這往往是一項場上取得成功的關鍵。
4．基于電路板直接芯片封裝的半導體照明二維光源的發(fā)展將會對相關性的技術推動作用，包括 LED全彩顯示屏、大屏幕 LCD背光源等領域。
六、LED數字化智能照明系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)
1．半導體照明產業(yè)是半導體電子技術在照明領域新的應用，因此需要半導體行業(yè)與照明行業(yè)緊密合作，才能使研發(fā)進程加快，導體領域的開發(fā)與照明領域的應用要互相促進。
2. 半導體照明產業(yè)是個朝陽產業(yè)，國內的技術基礎還比較差，缺乏核心競爭力，與國際市場尚有差距，但已過早地陷入了價格戰(zhàn)的市場環(huán)境，忽略了新產品研發(fā)，導致整個行業(yè)的發(fā)展受到制約。
3. ＬＥＤ行業(yè)的普遍問題是ＬＥＤ的選擇問題，為追求低成本，造成亮度不理想、可靠性不穩(wěn)定的缺點，同時由于沒有專業(yè)的設計人才，在設計上也存在一些問題，造成消費者對ＬＥＤ失去信心，從而影響整個行業(yè)的健康發(fā)展。
4. 現有很多ＬＥＤ企業(yè)還沒有意識到走品牌發(fā)展的道路。同時，隨著 LED行業(yè)的日益發(fā)展，競爭的逐漸加大，LED行業(yè)重新洗牌的日子也不會遙遠。筆者認為，半導體照明企業(yè)必須看清這一點，品牌才是企業(yè)最終發(fā)展的道路，我們應提前走出第一步。
5. LED數字化照明與燈飾應該是一個有機的結合體，只有兩者有機結合起來，才能產生示范效果和情景模式，才能讓消費者切身體驗 LED智能照明所帶來溫馨、幽雅、多變、可隨心所欲調控的光環(huán)境。一旦 LED智能照明系統(tǒng)被廣泛運用到奧運工程以及國內各大城市的示范照明工程中，其對家居 LED智能照明的帶動作用將不可限量。至少智能照明將引起國家相關部門以及各大媒體的極大關注，同時 LED智能照明的概念也將由此深入人心。
南京漢德森科技股份有限公司是一家專業(yè)化的從事 LED顯示屏、半導體照明應用產品開發(fā)、生產、銷售的高科技企業(yè)，擁有堅強的研發(fā)團隊，在 LED應用產品設計和配套軟件開發(fā)方面具有豐富的經驗，正致力于推進智能化半導體照明系統(tǒng)的開發(fā)，目標是成為未來新光源的創(chuàng)造者，目前已在該領域取得了可喜的進展，與業(yè)界人士共同探索上述問題，筆者認為對提高半導體照明產品的應用水平，促使 LED光源首先在高端應用領域能逐步取代傳統(tǒng)光源，對加快半導體照明工程的實施進程是非常有意義的。只要行業(yè)內的上、中、下游產業(yè)鏈的同仁們共同努力，LED光源進入千家萬戶，并逐步取代傳統(tǒng)光源的進程將會比預期的更快。 |
