隨著國家“中國綠色照明工程”的啟動，國家經(jīng)貿(mào)委等13個部門，共同組織實施的一項旨在節(jié)約電能、保護環(huán)境、改善照明質(zhì)量的活動。“綠色照明”是指通過科學的照明設(shè)計，采用效率高、壽命長、安全和性能穩(wěn)定的照明電器產(chǎn)品來達到改善人們工作、學習、生活的條件和質(zhì)量的目的，從而創(chuàng)造一個高效、舒適、安全、經(jīng)濟、有益的環(huán)境，以期充分體現(xiàn)現(xiàn)代文明照明。
大功率LED是一種新產(chǎn)品，是國家綠色照明工程中明確推廣使用的產(chǎn)品，但在照明領(lǐng)域中 特別是民用照明領(lǐng)域中幾乎還沒有具體的應(yīng)用，LED照明光源與其它光源的原理、器件和燈具的結(jié)構(gòu)、性能等完全不同，又沒有相關(guān)的國家標準可以作為設(shè)計依據(jù)，更不能簡單地套用以前燈具原有的標準。南京漢德森半導體照明有限公司在國內(nèi)領(lǐng)先研制成功大功率LED臺燈，已經(jīng)實現(xiàn)批量生產(chǎn)并面向市場全面推廣，在市場中獲得了用戶和中間商的認可和支持。
為了能夠更好地進行大功率LED照明燈具的開發(fā)，提高大功率LED燈具的使用性能，為大功率LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣貢獻一份力量。我們結(jié)合開發(fā)大功率LED工程燈具的經(jīng)驗和這次開發(fā)臺燈產(chǎn)品中的相關(guān)設(shè)計要求，總結(jié)出大功率LED臺燈產(chǎn)品開發(fā)過程中的一些設(shè)計要點和經(jīng)驗供參考。
1、臺燈的使用要求
臺燈一般用在閱讀、書寫、設(shè)計、批閱等辦公或?qū)W習照明等場所。對于做桌面工作的人來說，保證工作區(qū)的良好的視覺環(huán)境，對提高學習和辦公的質(zhì)量，提高工作效率及保護身體健康有很大的好處。在使用臺燈的場所，如果燈光的照度低和顯色性不佳，會導致閱讀者視覺疲勞，而燈光光線長期地頻閃或有眩光會給人的視覺神經(jīng)系統(tǒng)帶來嚴重傷害，所以要特別注意照明的質(zhì)量。只有充分地分析照明的特點并選擇合適的燈具，才能讓我們的學習和工作變得更加舒適，愉快，同時使生活變得更加豐富多彩，從滿足人類照明舒適、健康的角度出發(fā)并考慮到能源的節(jié)約，良好的照明應(yīng)具備五個條件。
1.1桌面照明要有足夠的照度
以目前，我國學校及寫字樓等照明場所普遍采用的照明設(shè)計標準是80年代制定的，其中辦公、學習的桌面照度標準僅為國際標準的1/2，國際標準為300~500(lx)，而我國標準約150lx。新標準已達到國際標準水平，照度太低或太高會導致閱讀的困難，容易造成視覺疲勞，影響閱讀和工作效率。
1.2顯色指數(shù)大于80
顯色指數(shù)即為光對顏色的還原程度——顯色性。在顯色指數(shù)較低的燈光下(一般熒光燈為60~00)閱讀，眼睛對顏色的分辨能力低，容易造成視覺疲勞。一般臺燈照明的顯色指數(shù)應(yīng)大于80。
1.3光線要穩(wěn)定
如果燈光足夠“亮”，但卻在不停地“閃爍”，光線不夠穩(wěn)定，我們說它存在“頻閃”。當頻閃超過一定的范圍時，會產(chǎn)生視覺疲勞，而長期的視覺疲勞會對人的視覺系統(tǒng)造成損傷。長時間在這種照明環(huán)境閱讀或工作會損傷眼睛，并有眼脹頭痛等不適癥狀。
在電腦日益普及的今天，許多人在燈光下使用電腦，通常電感鎮(zhèn)流器熒光燈的頻閃和熒光屏的幀幅閃動(每秒更換畫面50~100次)重疊，形成光共振，對人的視覺系統(tǒng)傷害更大。所以，歐洲電工委員會早在1９９0年就禁止在有電腦熒光屏的辦公室安裝使用電感鎮(zhèn)流器的熒光燈，以保護電腦操作人員的健康。而我國目前對此尚無相應(yīng)法規(guī)，加之宣傳較少，故未引起人們的重視，但隨著“城市燈光綜合癥”發(fā)病率的日益增高，相信與之對應(yīng)的法規(guī)的出臺只是時間問題了。
1.4無眩光
人眼受到眩光影響后，會感到刺激和壓迫，失去明快舒適的感覺，時間稍長就會產(chǎn)生心情厭煩、急躁不安等情緒，對閱讀和工作都會帶來嚴重的不利影響。
1.5使用綠色照明產(chǎn)品
推廣采用節(jié)能光源一直是我國的節(jié)能政策，提倡綠色照明就是指對環(huán)境友好，要使照明產(chǎn)品不對環(huán)境造成不利影響，同時又能體現(xiàn)現(xiàn)代文明的照明文化。綠色照明的核心是選擇高效、節(jié)能、環(huán)保的光源、附件及燈具。只有充分節(jié)約能源，才能減少發(fā)電廠對大氣ＣＯ2，ＳＯ2和ＮＯX的排放，從而減緩“溫室效應(yīng)”，減少酸雨的產(chǎn)生，避免人類長期生活在一定濃度的SO2和NOx空氣中而產(chǎn)生的呼吸道類的疾病。同時綠色照明產(chǎn)品制造過程和廢棄過程對環(huán)境破壞要小。
2大功率LED臺燈特點
大功率LED臺燈產(chǎn)品的應(yīng)用是一個多個學科的融合，影響產(chǎn)品的因素很多，主要包括大功率LED的性能和參數(shù)、工業(yè)造型設(shè)計、光學設(shè)計、熱設(shè)計、電路設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、加工工藝、生產(chǎn)工藝等環(huán)節(jié)。在設(shè)計和生產(chǎn)過程中必須充分考慮相關(guān)因素，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)偏差都會影響產(chǎn)品的性能和效果。
2.1大功率LED
LED是典型的綠色照明光源產(chǎn)品，作為國家綠色照明推廣使用的產(chǎn)品，由于目前常見的支架式和片式LED熱阻大、光衰大、光通量小，很難勝任作為照明光源的重任，所以大功率白光LED光源是必然的選擇。
其產(chǎn)品特點如下：
(1)效率高：大功率LED的發(fā)光效率已>45lm/w，更由于LED的光譜幾乎全部集中于可見光波段，光效遠遠大于白熾燈并逐步接近節(jié)能燈和熒光燈；
(2)光線質(zhì)量高：由于光譜中沒有紫外線和紅外線，故沒有熱量，沒有有害輻射，不會給人眼帶來負面影響，長時間閱讀或工作不會有眼睛發(fā)疼發(fā)脹的現(xiàn)象；
(3)顯色性好：與熒光燈相比，大功率LED臺燈的顯色指數(shù)高，通常在80左右。這樣有利于減輕人眼的疲勞程度，對保護視力有很大幫助；
(4)維護成本低：LED壽命長，光通量半衰期壽命>5萬小時以上，一般正常使用30年以上。抗沖擊和抗震能力強，沒有鎢絲、玻殼等易損壞的部件，非正常報廢的可能性很小；
(5)體積小：可以使燈具小巧精致，更適合不同的使用場所；
(6)與蓄電池配合，很容易把臺燈做成應(yīng)急燈。當在停電或緊急情況下，能幫助人們疏散和照明；
(7)綠色環(huán)保：廢棄物可回收，沒有污染；不含有汞成分。
2.2電源的選用和要求
LED驅(qū)動方式有多種，在臺燈產(chǎn)品中我們采用低壓恒流驅(qū)動，這是比較理想的LED驅(qū)動方式，它能避免LED正向電壓的改變而引起電流變動，同時恒定的電流使LED的亮度穩(wěn)定。一般采用交流電驅(qū)動的光源具有頻閃效應(yīng)會使視覺神經(jīng)受到不斷變化的強光刺激容易疲勞，采用恒流驅(qū)動的LED能夠發(fā)出穩(wěn)定的光線，完全無頻閃現(xiàn)象，閱讀舒適。臺燈為低電壓輸入，是安全電壓，避免了普通燈具因電路故障帶來的安全隱患。
2.3高效能的燈具光學系統(tǒng)
一個優(yōu)質(zhì)的燈具還要有高效能的光學系統(tǒng)，而高效能的光反射器是最有技術(shù)含量的部件之一，也是最不容易被人拷貝的部件之一。它應(yīng)該具有高反射性、良好的控光角度和反射出來光的均勻度。我們通過計算機模擬來設(shè)計燈具的光學系統(tǒng)，使得從LED發(fā)出的光線通過反射器或透鏡等光學器件重新分配，達到設(shè)計要求，使之配光合理。采用反射效率高、耐久性好的反射器，反射器經(jīng)過陽極氧化處理使反光效率完全發(fā)揮出來，提高反光器的反光性和可靠性；用透光率高的混光材料做燈罩。既保持了光學系統(tǒng)的高效率，又減少了眩光。
在平時選購臺燈作為學習、工作的照明燈具時，我們應(yīng)特別注意燈具的眩光問題，不要讓光線直線投射于眼睛。因為光線直接投射于眼睛，眼睛會有畏光感而容易感到疲倦，且使瞳孔縮小因而感覺周圍變暗，導致視線不清。長時間在這種照明環(huán)境下看書、寫字，視力就會大大受損，長此以往，會引起近視等各種眼疾。用眼衛(wèi)生，首先應(yīng)從高質(zhì)量的照明開始，這就要求我們在選購臺燈時更要注意發(fā)光質(zhì)量。
2.4燈散熱系統(tǒng)
散熱是影響臺燈LED使用的主要因素，大功率LED應(yīng)用過程中，器件和燈具的散熱顯得很重要。我們對LED封裝和二次散熱進行充分設(shè)計時，保證提高所有環(huán)節(jié)的散熱性能。我們設(shè)計二次散熱裝置，來降低器件的熱阻。整體考慮導熱、散熱特性，以獲得良好的整體熱特性。
2.5整體結(jié)構(gòu)要求
優(yōu)秀的燈具不僅有高品質(zhì)的LED、高品質(zhì)的電器組件、高效能的反射器、合理的結(jié)構(gòu)，還要有好的產(chǎn)品造型設(shè)計。我們在大功率LED臺燈產(chǎn)品設(shè)計時就充分利用大功率LED的特點和優(yōu)勢，在滿足實用需求和最大限度地發(fā)揮光源光效的前提下，對燈具進行小型化設(shè)計，將燈具整體設(shè)計成小巧精致使它可以適合不同的使用場所。對燈具采用工業(yè)造型設(shè)計，使燈具在外觀造型上具有美觀、舒服、耐用等美學效果又能夠和環(huán)境相協(xié)調(diào)。燈具的結(jié)構(gòu)件全部采用金屬材質(zhì)，金屬材料給人以結(jié)實耐用和高檔次的感覺，體現(xiàn)出產(chǎn)品的檔次和現(xiàn)代感。由于LED本身的優(yōu)勢以及高品位的燈具結(jié)構(gòu)，我們將大功率LED臺燈定位為高檔臺燈產(chǎn)品，廣泛適用于辦公和學習場所。
3、目前市場上的臺燈狀況
目前市場上的臺燈按其種類可分為三種：一種是普通的白熾臺燈，一種是鹵素臺燈、另一種是熒光臺燈。采用普通的白熾燈泡或鹵素燈的臺燈，其優(yōu)點是價廉、發(fā)光的連續(xù)性能好，缺點是耗能多，尤其夏天會使人感到熱。由于燈絲發(fā)光較集中，如果其功率稍大就會產(chǎn)生眩光，反之，又會造成照度不夠。另一種普通熒光燈的臺燈，因熒光管發(fā)光面較大，從而被照射面光線較均勻，被照射物后影形較小，對眼睛有較小干擾。但它的顯色指數(shù)低，且其頻閃效應(yīng)使眼睛容易疲勞。
這里需要強調(diào)的是，對臺燈要做系統(tǒng)和科學的評價，而不能輕信某些廠家達到了某一項指標就自稱為“護目燈”、“護眼光源”。
現(xiàn)在在市場中還沒有其他廠家推出大功率LED臺燈的應(yīng)用產(chǎn)品，普通的顧客對LED臺燈的認識還需要進一步普及提高。
從照明產(chǎn)品的壽命全過程來看，目前產(chǎn)品制造過程和廢棄過程完全沒有受到重視。至于壽命結(jié)束的含汞燈，不應(yīng)該隨便廢棄和破碎，應(yīng)集中處理以回收有害物質(zhì)。這一點國外有些國家已有立法，也希望中國這個燈具使用大國早一點提到日程上來。
4、大功率LED臺燈技術(shù)指標
南京漢德森半導體照明有限公司生產(chǎn)的大功率LED臺燈是用金屬結(jié)構(gòu)配合大功率發(fā)光管制成的。該產(chǎn)品能夠結(jié)合裝飾照明效果，性能穩(wěn)定，安全環(huán)保，耗能極低，是非常理想的新一代環(huán)保臺燈產(chǎn)品。
4.1功能及特點
(1)節(jié)能：光源采用大功率LED，能耗低，效率高。功率：3W/4W；
(2)環(huán)保：無污染、紫外線、紅外線和熱輻射；
(3)保健護眼：采用低壓恒流電源，無頻閃，無眩光，照射面積廣，亮度均勻，視覺效果好。真正做到了發(fā)光柔和、平穩(wěn)、連續(xù)，接近自然光，是真正的理想光源；
(4)經(jīng)久耐用：LED燈的壽命長達50000h。采用金屬結(jié)構(gòu)，金屬質(zhì)感強，結(jié)實耐用；
(5)照度充足：在臺燈發(fā)光部位距桌面350~400ｍｍ條件下，桌面照度可達到500lx以上。
5、大功率LED臺燈的市場前景
由于目前大功率LED臺燈正處在市場開拓階段，價格偏高，且客戶對其了解甚少。但其市場潛力巨大。考慮到它的諸多優(yōu)點，如護眼、省電、環(huán)保和壽命長，可以預(yù)計，在不久的將來，隨著大功率LED臺燈成本的不斷下降，它的市場會有廣闊的發(fā)展。到時，大功率LED臺燈將進入千家萬戶，成為我們每天工作生活的好伙伴。