LED照明光源的主流将是高亮度的白光LED。目前,已经商品化的白光LED多是二波长,即以蓝光单芯片加上YAG黄色荧光粉混合来产生白光。未来被看好的是三波长白光LED,即以无机紫外光晶片加红、蓝、绿三颜色荧光粉混合产生的白光,它将取代荧光灯、紧凑型节能荧光灯泡及LED背光源等。
白光LED光源就像许多新型技术一样拥有许多诱人的缺点,但它要想占据照明光源的主流,目前还需要解决一些技术难题,尤其是在功能照明普及应用方面仍存在一些技术性的问题。
(1)光通量不足,使用效率不佳,还有待提高。虽然市场上有些厂家的产品已经相对的稳定,但是市场上仍有相当部分厂家的灯具产品实际光通量不足,使其应用效果不佳;或者初始光通量足够但是光衰严重,这些都大大限制了人们对LED功能照明的信任程度。这一问题需要通过提高功率芯片的光效、优化热管理和灯具系统设计来进行解决。LED的工作状态和散热设计直接关系到LED的实际光效,也关系到其实际使用寿命,从而影响单灯具能达到的光通量及光通量的稳定时间。
(2)LED灯具的实际使用寿命还有待考验。目前实验室测试的LED芯片寿命远远超过很多其他光源,但将LED芯片封装、大规模生产制造为应用产品,在各种各样的户内外环境中,直面酷暑、雷暴、灰尘等自然环境的考验时,LED的寿命还有待考验。当LED应用于功能照明时,光强密度更高的LED也要散发出更多的热量,优化热管理仍然是LED使用寿命以及使用效果问题待以解决的关键。
LED灯芯寿命随温度的升高而呈指数降低;温度每升高10℃,电解电容的寿命降低一半;MOS温度升高,内阻增加,损耗增加,温度又会升高(横流模式),最终会被烧毁。当然,国内的厂商没有给出具体LED灯具的寿命,宣传时只是提到LED灯芯寿命为10万小时,但是LED的寿命瓶颈在系统驱动板,往往LED灯芯没有损坏,系统驱动已经坏了。
另外,由于LED的光衰是非常严重的,所以灯具的寿命应该也要考虑视觉感受,一般经过长时间灯具的亮度降低到视觉上觉得暗的程度,由此可以认为寿命到了,客户也会考虑更换灯具,这个寿命厂商没有给出来,但是却非常重要。
(3)颜色参数不够理想的问题。目前白光LED的两种发光方式,即蓝光荧光粉或RGB三色组合的形式,都在一定程度上存在颜色参数不够理想的问题,如色域不够宽、色温偏高、色差太大、色稳定性不够等等,需要通过挑选更优质的荧光粉和涂覆技术,以及RGB调光驱动和混光控制电路的优化设计来解决。但是LED发出的光与自然光仍有一定的差距。白炽灯具有非常强的黄色光成分,给人一种温暖的感觉。而LED白光带有蓝色光的成分比较多,在这种光的照明下,人们的视觉很不自然。
(4)配光不够理想,容易形成炫光,或者造成作业面均匀度不够。这对LED的二次光学设计,甚至是一次光学设计提出了很高的要求,需要根据应用场所的不同设计相应的配光。
(5)散热。LED的耐热差是人所共知的,这必然会带来灯芯寿命的问题。现有的LED灯的散热设计往往难以达到要求,如在一个散热要求非常苛刻的领域,它却使用十分低劣的被动散热方式,而且多是风冷,甚至是封闭式的风冷。又如一些灯具在驱动板和铝散热片之间要加塑料套管以增加绝缘的可靠性,还需要灌散热硅胶以提高散热能力,而T8的灯管还是封闭的,灯芯只能依靠空气对流传热到灯管背面的铝管上进行散热。一般这类灯的内部温度都会有七八十摄氏度。另外,要是兼顾散热,质量又是问题;兼顾质量,散热又是问题,这在设计中是两难的选择,尚没有可行的标准。