近年來，隨著半導體發(fā)光材料研究的不斷深入,，大功率LED制造工藝的不斷進步和新材料（氮化物晶體和熒光粉）的開發(fā)和應用，各種顏色的超高亮度大功率LED取得了突破性進展,，其發(fā)光效率得到了迅猛提高,，色度方面已實現(xiàn)了可見光波段的所有顏色，其中最重要的是超高亮度大功率LED的出現(xiàn),，使大功率LED應用領(lǐng)域跨越至高效率照明光源市場成為可能,。大功率LED照明即將引領(lǐng)未來第四代光源的跨越式革命。
一,、大功率LED用作燈具光源的性能特點
1,、發(fā)光效率高：大功率LED經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，發(fā)光效率得到了較大的提升,。白熾燈,、鹵鎢燈光效為12－24流明/瓦，熒光燈50～70流明/瓦,，鈉燈90～140流明/瓦,，大部分的耗電變成熱量損耗。大功率LED的光效經(jīng)改良后可達到50～200流明/瓦,，而且其光的單色性好,、光譜窄，無需過濾可直接發(fā)出有色可見光。
2,、耗電量少,，節(jié)能：大功率LED小電流驅(qū)動，低電壓工作,。同樣照明效果的情況下,，耗電量是白熾燈泡的十分之一，熒光燈管的二分之一,。
3,、使用壽命長：采用大功率LED光源的燈具體積小、重量輕,。大功率LED光源環(huán)氧樹脂封裝,，可承受高強度機械沖擊和震動，不易破碎,。平均壽命達10萬小時,。大功率LED燈具使用壽命可達5～10年，可以大大降低燈具的維護費用,，避免經(jīng)常換燈之苦,。
4、安全環(huán)保：發(fā)熱量低,，無熱輻射性,，低電壓工作，冷光源,，可用于一些特殊場合,；無有害金屬汞，無紅外線和紫外線輻射,。
5.體積和功率均小，設(shè)計靈活：能根據(jù)不同的使用環(huán)境,，采用不同數(shù)量的大功率LED組合可以設(shè)計不同結(jié)構(gòu)形狀的燈具,。
6.配光容易：光色柔和，無眩光,；不同波長產(chǎn)生不同彩色光,，鮮艷飽和，無需濾光鏡,，可以在大功率LED封裝時做成色溫不同的顏色,，以達到實際需要的照明效果。
目前使用的高壓鈉燈發(fā)光顏色為黃色,，色溫及顯像指數(shù)都比較低,。太陽光顯像指數(shù)為100，而高壓鈉燈的顯像指數(shù)僅為20左右（黃光）；大功率LED光源照明燈的色溫可以在4000-7000K之間靈活選擇,，顯像指數(shù)可達80以上,，燈具發(fā)光顏色更接近于自然光。
近年來,，隨著半導體發(fā)光材料研究的不斷深入,，大功率LED制造工藝的不斷進步和新材料（氮化物晶體和熒光粉）的開發(fā)和應用，各種顏色的超高亮度大功率LED取得了突破性進展,，其發(fā)光效率得到了迅猛提高,，色度方面已實現(xiàn)了可見光波段的所有顏色，其中最重要的是超高亮度大功率LED的出現(xiàn),，使大功率LED應用領(lǐng)域跨越至高效率照明光源市場成為可能,。大功率LED照明即將引領(lǐng)未來第四代光源的跨越式革命。
一,、大功率LED用作燈具光源的性能特點
1,、發(fā)光效率高：大功率LED經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，發(fā)光效率得到了較大的提升,。白熾燈,、鹵鎢燈光效為12－24流明/瓦，熒光燈50～70流明/瓦,，鈉燈90～140流明/瓦,，大部分的耗電變成熱量損耗。大功率LED的光效經(jīng)改良后可達到50～200流明/瓦,，而且其光的單色性好,、光譜窄，無需過濾可直接發(fā)出有色可見光,。
2,、耗電量少，節(jié)能：大功率LED小電流驅(qū)動,，低電壓工作,。同樣照明效果的情況下，耗電量是白熾燈泡的十分之一,，熒光燈管的二分之一,。
3、使用壽命長：采用大功率LED光源的燈具體積小,、重量輕,。大功率LED光源環(huán)氧樹脂封裝，可承受高強度機械沖擊和震動,，不易破碎,。平均壽命達10萬小時。大功率LED燈具使用壽命可達5～10年，可以大大降低燈具的維護費用,，避免經(jīng)常換燈之苦,。
4、安全環(huán)保：發(fā)熱量低,，無熱輻射性,，低電壓工作，冷光源,，可用于一些特殊場合,；無有害金屬汞，無紅外線和紫外線輻射,。
5.體積和功率均小,，設(shè)計靈活：能根據(jù)不同的使用環(huán)境，采用不同數(shù)量的大功率LED組合可以設(shè)計不同結(jié)構(gòu)形狀的燈具,。
6.配光容易：光色柔和,，無眩光；不同波長產(chǎn)生不同彩色光,，鮮艷飽和,，無需濾光鏡，可以在大功率LED封裝時做成色溫不同的顏色,，以達到實際需要的照明效果,。
目前使用的高壓鈉燈發(fā)光顏色為黃色，色溫及顯像指數(shù)都比較低,。太陽光顯像指數(shù)為100,，而高壓鈉燈的顯像指數(shù)僅為20左右（黃光）；大功率LED光源照明燈的色溫可以在4000-7000K之間靈活選擇,，顯像指數(shù)可達80以上,，燈具發(fā)光顏色更接近于自然光。
7.前期投資較大：受封裝工藝的限制,，大功率LED光源要比傳統(tǒng)光源昂貴,，但是用一年時間的節(jié)能收回光源的投資，從而獲得4～9年中每年幾倍的節(jié)能凈收益,。
二、幾種典型的大功率LED應用方案：
目前,，以白光大功率LED做為光源的手電筒和礦燈已得到了廣泛理想的應用且形成規(guī)?；１姸嗟臒艟邚S家都在發(fā)揮各自的優(yōu)勢采用不同設(shè)計方案,，以期白光大功率LED光源在隧道燈,，路燈等方面有所突破。現(xiàn)應用較多的有以下三種方案：
1. 多顆小功率支架大功率LED型：燈具設(shè)計時，采用多顆支架型小功率Φ5～Φ10白光大功率LED來做光源,。目前市場上有1～5W的燈泡,、15～20W的管燈及40～60W的路燈、地燈等就是采用這種方案,。一般使用了幾十到幾百顆Φ5～Φ10白光大功率LED,，陣列式排布，電源驅(qū)動可以采用電容降壓來實現(xiàn),。設(shè)計上無需考慮過多,，不存在散熱問題，結(jié)構(gòu)上很容易實現(xiàn),；但生產(chǎn)工藝復雜,、可靠性差、故障率高,、外殼尺寸大,，并且如果做路燈等大型燈具亮度不夠理想。
2.大功率LED基座型：在一些公共照明方面,，如路燈,、隧道燈，可以采用幾顆甚至多顆大功率LED基座型作為燈具光源,。這種設(shè)計思路在進行燈具設(shè)計時光學部分設(shè)計靈活性較大,，但不同的燈具其針對性較強。
大功率LED光源是光強分布近似朗伯源的點光源,，如果還是簡單地匯集大功率LED光源來做道路照明,，則無法真正利用大功率LED冷光源的優(yōu)勢。必須通過二光學設(shè)計才能實現(xiàn),。由于目前大功率LED的發(fā)光角度受限,，半光強角度最大的也只能到120度，多顆組合后,，雖然照度可以滿足要求,，但達不到國家照明標準的均勻性要求。通過理論分析,，光分布很難達到均勻,。并且大功率LED光源的直向性，即使通過透鏡等光學設(shè)計也有一定的困難,。
這種燈具設(shè)計時,，如果不加反光罩，一部分直射光會勢必造成浪費,。即使反光罩設(shè)計時如何調(diào)整角度,，經(jīng)反射后光帶總會存在,，這也是目前困擾其應用的主要障礙。
采用這種方案的燈具在電源驅(qū)動可以采用開關(guān)恒流驅(qū)動電路,，效率較高,，可達80%上。但燈具要有良好的散熱結(jié)構(gòu),，才能保證燈具的使用壽命,。
用基座型大功率LED做光源的燈具其價格比白熾燈、日光燈,、節(jié)能燈要高得多,，但它的節(jié)能效果及壽命比其他燈具也高的多。如果用在路燈上,，其一次性投資較高,，但長期的節(jié)電效果及經(jīng)濟性都是值得期待的。
3.單顆或者幾顆多芯片集成型
多芯片集成型白光大功率LED具有獨特的優(yōu)勢：通過不同的串并聯(lián)組合,，可以實現(xiàn)各種不同的額定電壓和電流,，更好地適應驅(qū)動器設(shè)計，提高整體發(fā)光效能,，降低成本,；單位面積的芯片數(shù)可多可少，可以封裝成各種不同的點和面光源,。
這種燈具安裝工藝簡單,，由于多點發(fā)光，二次光學設(shè)計的難度大,。由于一般單顆就能作到20W甚至到200W,，所以對燈具的散熱要求也比較苛刻。燈具設(shè)計時靈活性不大,，受芯片局限性大,。
由于大功率LED芯片到目前為止還沒有國產(chǎn)化，從國外或臺灣進口,，價格很高,，而小功率芯片國內(nèi)貨源充足，組合成同樣的功率,，其價格相對較低,。所以通過封裝多個小功率芯片組合成集成型白光大功率LED，用做燈具光源具有價格上的優(yōu)勢,。
三,、結(jié)論：
通過對目前幾種大功率LED光源應用的簡單分析，大功率LED光源用做城市道路照明系統(tǒng)作為一個新的技術(shù),，在應用上還有許多難題,，要使大功率LED照明系統(tǒng)達到道路照明要求，其中最關(guān)鍵的是相關(guān)的光學系統(tǒng)設(shè)計,，也就是要在大面積上實現(xiàn)光照的均勻性,，來滿足國家標準的要求。
同時使我們認識到要想將大功率LED廣泛的應用到照明領(lǐng)域,，除了對燈具的光學及結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計外,，更重要的是將照明燈具設(shè)計中面臨的光學及散熱兩大難題需要通過大功率LED研制單位來得以改善，以共同推動我國大功率LED照明產(chǎn)業(yè)的健康平穩(wěn)發(fā)展,。
