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景观装饰照明中的LED技术

网站信息中心 发布时间：2005-09-30 10:56

多年前，联合国在一份报告中强调：人类需求快速增长造成的环境和能源等问题，已使人类出现了新的生存危机，并向全球提出了可持续发展的战略。事实的确非常严重。由于人类工农业、航运和生活需求的快速发展，煤炭、石油资源不足，数十年即将耗尽；而且，工业的增长致使排放量剧增，造成保护人类免遭紫外线伤害的臭氧层日趋稀薄，并惊现可怕的空洞，温室效应和地球变暖带来的危害已很严重；人类滥砍乱伐森林植物，致使地球的绿色覆盖面积不断缩小，土地大面积沙漠化，不少江河湖泊枯竭，植物和动物的珍稀物种不断消失。在地球上有数十个国家陆续出现了水危机（包括中国）。工农业生产和有机化学制品的滥用，空气和水质问题，已造成了人类食品链的严重污染，甚至奶制品，以及喂养婴儿的母乳中也检测出了某些有害物质；如抗菌素，杀虫剂等，人类不明病因，无从查证，无法抵御的疾病奇怪降临。畸形、痴呆、癌变、怪胎已经司空见惯。人类一方面制造琳琅满目、无比丰富的各种产品，以满足自身日益增长的生活奢求；另一方面，对能源毫无节制地消耗以及对环境造成的污染，又在给人类自己制造了新的灾难。人类的可持续发展观，要求人类在发展中要科学节能，节省自然资源，杜绝环境污染，保护大自然。因为人类只能在大自然的绿色环抱中才能健康、持续地发展。
多年来，绿色农业，绿色食品，绿色药品，绿色产品，绿色废弃……在国际范围内快速发展。绿色照明也正是在这种形势下提出来的。什么是真正的绿色照明呢？我司从探讨的角度提出看法，认为真正的绿色照明的理想境界应从以下诸多方面考察：⑴无汞：汞有毒，污染环境后患无穷；⑵节能：不仅照明要节电运行，而且光源和灯具从原材料至成品的生产过程也应有利于节能；⑶节材：光源及其附件要节约耗用黑色金属、有色金属、稀有金属和非金属材料；⑷环保的制造工艺：排放无污染和绿色生产工艺，包括采用无毒、无溶剂树脂与密封材料，提倡采用水溶性树脂；⑸无有害的射线：光源无紫外线成份等；⑹长寿命：耐用性好；⑺对环境无电磁干扰：运行时无高次谐波分量泄漏；⑻对电网无伤害：电抗分量小，功率因数高，启动时浪涌小；⑼绿色废弃：失效后废弃物可回收，无环境污染后患。按以上9项我们一起来分析，绝大部分气体放电光源（无汞荧光灯除外），包括第三代HID或更先进的HID，如果打分，评分比LED要低得多。甚至LED也不能得满分。由此可见，绿色照明的理念不能只停留在节能和高光效上，应该有一个综合性的全面评估的观点。因此，真正实现绿色照明，研究和开发的征途还很长，这是一种挑战。
2.LED在景观照明中的优势LED光源除了无汞、节能、节材、对环境无电磁干扰、无有害射线等优点外，在照明领域中，特别是在景观照明中，还有很多出类拔萃的优势。如：⑴低压供电：无高压环节，为了绝缘的开销要小很多，可*性高；⑵附件简单：无启动器、镇流器或超高压变压器；⑶结构简单：具有固体光源的最大优点，不充气，无玻璃外壳，无气体密封问题，耐冲击；⑷可控性好：响应时间快（微秒数量级），可反复频繁亮灭，基本无惰性，不会疲倦；⑸色彩纯厚：由半导体PN结自身产生色彩，纯正，浓厚；⑹色彩丰富：三基色加数码技术，可演变任意色彩；⑺轻质结构：材质对灯具强度和刚度要求很低；⑻体积小巧：大的LED灯具可看成有LED细胞组成，最小的LED仅为平方毫米数量级或更小；⑼柔性化好：LED光源的精巧，使LED能适应几何尺寸和不同空间大小的装饰照明要求，诸如：点、线、面、球、异形体乃至任意艺术造型的灯光雕塑。综合以上内容，LED照明，特别是在景观照明中有无以伦比的优势。LED不愧为21世纪绿色照明的骄子。
3.LED景观装饰灯具研发的特点由于LED具有一系列优越性，笔者认为LED在景观灯具的研发方面主要有以下几个方向：3.1常规景观灯具的升级常规景观灯具如：园林灯、步道灯、地埋灯、小型射灯、草坪灯、快车道分道地灯、壁灯等。光源采用LED，并结合变幻控制，对景观的烘托，使其更具艺术品味。3.2非标异形景观灯具的开发在景观照明中，灯具安装要保护景观，爱护环境，防止灯具有碍观瞻，要做到白天美化，夜幕下艺术亮化。这就需要灯具的结构与安装因景制宜，因建筑特色制宜，很多标准灯具是满足不了以上要求的。LED灯具设计的柔性化，特别适合因景制宜的非标灯具设计，使景观照明与景观协调，达到美化环境的新水平。3.3景观灯具开发灯具本身就是一种造型艺术，而LED光源将更能使景观灯具的艺术创意达到更高境界。由于LED的可控性好，色彩丰富，与微电子技术实现智能化控制，可以构思出各种色彩缤纷，动感节奏欢快，旋律优美的景观灯具。如：LED霹雳灯，比气体放电型霹雳灯要长寿得多，并且不易损坏，而且色彩丰富。又如：LED风车灯，只需微机智能控制，就可实现“无风时”飞速旋转，并且还能实现自动变速和换色的美妙变幻。类似这样的构思，只要有灵感，艺术创意较优，均能实现。3.4灯光雕塑的开发任何仿真的、仿生的、漫画的、卡通的、商业的、旅游的等等的各种灯光雕塑，均可结合LED和音响技术以及微电子控制，必要时还可再加上机电一体化技术，开发出一系列吸引人们眼球的景观灯雕塑。
4.LED景观照明的智能化控制技术LED景观照明的智能化控制技术，属于模拟或数码技术，或微机控制技术领域，多数为紧凑型或嵌入式系统4.1特点⑴可*性高，价格优；⑵常常批量不大；⑶变化花样名目繁多；⑷既有单灯控制，又有群控模式；⑸非标设计很多；⑹长或超长灯具多（如：长光带，很多壁灯线状布局情况）；因此，这与LED显示屏技术有很多不同之处。4.2变幻控制模式根据景观美化要求，变幻控制模式应该丰富多彩，旋律优美，节奏欢快，有时还要有撼动人心的强烈刺激视觉。4.3色彩构成的控制根据LED可控性好，色彩构成丰富的优越性，按照三基色原理加数字灰度控制技术，原理上可演变出几乎超越大自然存在的任意色彩。例如：三基色LED，如只采用二级灰度控制，即：明和暗，可实现8种色彩演变；又如：三基色LED，采用三级灰度控制，即：明、中、暗，可实现27种色彩变幻；再如：三基色LED，如都采用8为数码的灰度控制，色彩种类竟达到了另人吃惊的程度，达1677万种，连每一种颜色的名字你都来不及命名。当然色彩太多，有时对景观美化不一定有意义。4.4电子控制特点目前，LED灯具的电子控制结构，主要有5大类或更多：单灯控制、群灯控制、长或超长跨距灯控制、声响控制、感应控制。LED微电子控制电路优化设计的焦点在于：可*、价优，采用通用元器件。对于长或超长跨距灯的控制有以下要求：数十米、百米乃至千米以上的光带或线状布局的点光源。优化设计的目标还有：在运动控制上，要色彩丰富，变幻多姿，既含跳变，又有渐变，同时还要求最大限度地减少讯导线。当然有很多规范可以采用，例如：C-BUS系统，IEEEStandard802等等，但很多场合不一定用得上，且价格高，市场竞争力差。为此，我司成功开发了一种性价比优越的全新系统。
5.LED发展中要攻克的主要问题LED进入照明领域是新生事物，具有划时代的意义。但是，与任何新技术一样，LED还存在一些急需完善的方面。5.1研发LED高功率点光源国际上，Philips、GE、OSRAM等大公司都有双端的球形HID产品，这是目前世界上最先进的大功率HID光源，特别是Philips公司基于这种光源的体育场馆灯具，灯具效率和配光曲线非常优秀。尽管LED有很多独特的优势，但目前这方面却是空白。高功率密度的点状光源对基于半导体发光原理的LED可能是一个很大的技术难点。当然，人们可以说：一个短跑世界冠军不可能同时又是世界游泳冠军。因此，对这个问题暂时是一种期待。5.2发展高效率、高功率因数、价优的紧凑型模块化LED电源LED供电简便，既可直流供电，又可脉冲供电。没有HID和高压霓虹灯的一系列麻烦。目前，低效率的供电系统拖了LED的后腿，节能水平大打折扣。5.3发展新型LED混光、混色技术LED光源单位体积小，有很多场合明显是优点，但有时又是缺点。如：LED平面型光源上，通常出现点状光斑以及混色不均匀现象。目前，混光、混色存在的问题是混光、混色的均匀水平与透光率的矛盾。这个问题也是拖LED后腿的因素，主要是材料的原因，急待攻克，对LED景观灯具的实用性有很重要的意义。
6.结束语LED进入照明领域是照明技术的革命性飞跃。LED对绿色照明发展的历史性贡献将丝毫不逊于电子管时代到晶体管时代的飞跃，评价为如同晶体管跨越到大规模集成电路的巨变一样，也毫不夸张。在景观照明方面，如本文所述，LED有着更为独特的优势，可以深信LED景观灯具将沿着多学科交*融合的大道，朝着艺术化、智能化、柔性化的方向快速发展。LED正孕育着无限商机。

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