1 前言

現(xiàn)在的地球處在溫室效應(yīng)、能源危機等狀態(tài)之中。生態(tài)環(huán)境的日益惡化時刻提醒著人們，我們生活的地球已經(jīng)疲憊不堪，因而提高能源利用率以及改變?nèi)藗兊哪茉传@取方式已經(jīng)成為當(dāng)前世人的共識。

由于在世界電力的使用結(jié)構(gòu)中，照明用電約占總用電量的19％，雖然因各國經(jīng)濟發(fā)展的水平不同，照明用電所占比重也有所差別，但是照明耗能已經(jīng)成為了各國能源消費的重要組成部分。照明節(jié)能問題也就成了各國政府及專業(yè)人員必須面對的棘手問題。

美國1998年頒布法令，計劃2012年內(nèi)淘汰白熾燈；歐盟擬2010年起，禁售白熾燈；日本2012年，全面禁止使用白熾燈；韓國擬于2012年前，替換全部的公共設(shè)施白熾燈；中國擬2016年全面禁止使用白熾燈。那么白熾燈被禁用后，其替代光源又是什么呢？

LED特別是白色光LED，因其與傳統(tǒng)光源相比所具有的理論以及現(xiàn)實的優(yōu)越性，受到各類人群的青睞。它的出現(xiàn)也為照明界開拓出了一個全新的技術(shù)領(lǐng)域，并為照明節(jié)能設(shè)計提供了更多的選擇。

2 LED照明器具的安全測試及設(shè)計中需要注意的問題

LED光源具有抗沖擊性好，抗震性好，防水，散熱量低，能夠較好地控制發(fā)光光譜組成，易于調(diào)光，方向性強，使用低壓直流電，具有負載小、干擾弱等優(yōu)點。對于使用傳統(tǒng)光源的照明器具來說，如何盡快把LED的優(yōu)勢真正發(fā)揮出來也就成為現(xiàn)在相關(guān)從業(yè)人員所必須要面對的技術(shù)難題。而要真正開拓出一個全新的半導(dǎo)體照明時代，還要從以下幾個方面努力攻克技術(shù)難題以及進一步規(guī)范半導(dǎo)體照明市場。

（1）銘牌和說明書信息不全面、不規(guī)范

銘牌和說明書是照明器具的身份證，要盡量詳細地對照明器具進行描述，同時學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)IEC60598和8750，避免小差錯。

LED照明器具功率標(biāo)識即需要標(biāo)識出器具消耗的總功率也要標(biāo)識出單個LED的功率以及LED的個數(shù)；照明器具的額定電壓、額定電流、額定頻率要與其使用的驅(qū)動電源不匹配；照明器具的Zui高環(huán)境溫度（ta）未考慮驅(qū)動電源額定Zui高工作溫度（tc），導(dǎo)致正常工作時驅(qū)動電源溫度超標(biāo)；驅(qū)動電源的銘牌不能代替照明器具本身的銘牌；說明書未按照明器具對應(yīng)的特殊標(biāo)準(zhǔn)給出照明器具的一些參數(shù)。例：如圖1所示，照明器具額定電壓為90~264V，超過了驅(qū)動器額定電壓范圍，二者不匹配。

當(dāng)驅(qū)動電源為非獨立式時，該電源不能用在照明器具的外表面（如圖2所示）。

（2）LED的驅(qū)動電源

LED光源本身的壽命很高，但是LED驅(qū)動電源使用的元件較多，受環(huán)境影響大，失效的幾率高，室內(nèi)電源的壽命大約是LED壽命的一半。驅(qū)動電源的輸出效率和穩(wěn)定性直接決定了LED照明器具的質(zhì)量，好的驅(qū)動電源價格雖然昂貴，但也應(yīng)該作為選擇元件時的。例：如圖3所示，該驅(qū)動器是用塑料皮將驅(qū)動電路包裹起來，其工作時發(fā)熱量高、防水效果差、電擊抗性差，導(dǎo)致溫度測試、防水測試、耐壓測試的結(jié)果不合格。

（3）LED的散熱器

LED的散熱問題是影響LED照明器具質(zhì)量的一個重要因素。LED芯片結(jié)點處的溫度TA直接影響到LED的使用壽命，因此LED的散熱能力強弱就限制了LED功率的大小，以及安裝使用環(huán)境的溫度。LED散熱主要有降低LED熱阻和完善LED散熱器兩個方面。在LED封裝工藝中，使用的填充物（硅膠）和芯片載體（PCB）使LED的熱量發(fā)散出來，再由散熱器將熱流散發(fā)。因此，LED照明器具開發(fā)時在散熱器材料的選擇和外形的設(shè)計上既要注意減輕重量節(jié)約成本更重要的是注意其散熱效率，LED電源要注意其外殼材質(zhì)的耐熱、耐燃、耐腐蝕性和電源本身的異常工作保護，而透光罩要觀其使用環(huán)境來決定其材質(zhì)和外形。例：如圖4所示，此散熱器溝槽較淺，LED模塊間的距離較近，而導(dǎo)致其緊靠在散熱器后部的驅(qū)動電源和導(dǎo)線正常工作時溫度超過其限值（90℃）。

（4）LED的光生物安全性

過去低亮度、小功率的LED出射光不會對人體造成危害，但是近年來，由于LED產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，高亮度、大功率的LED不斷涌現(xiàn)，人們不得不開始關(guān)注LED產(chǎn)品的光生物安全性。為此出臺了IEC/EN62471，針對現(xiàn)在LED產(chǎn)品進行風(fēng)險評級，而現(xiàn)在LED產(chǎn)品不再被Zui新版本的激光安全標(biāo)準(zhǔn)IEC/EN60825-1:2007所涵蓋。

由于LED光源可以很好地控制其光譜，而且現(xiàn)今的LED光源多為中色溫的，因此只存在強光造成的視網(wǎng)膜光化學(xué)損傷和視網(wǎng)膜熱損傷的可能性。例：對白光LED燈泡、鹵鎢燈炮、節(jié)能燈泡進行藍光光化學(xué)危害試驗得到光譜圖（如圖5、圖6、圖7所示）得到視網(wǎng)膜藍光危害有效福照度為：白光LED燈泡EB=7.07μW/cm2、鹵鎢燈炮EB=0.644μW/cm2、節(jié)能燈泡EB=3.17μW/cm2.由數(shù)據(jù)可知，白光LED燈泡對視網(wǎng)膜造成傷害的能力Zui強、鹵鎢燈Zui弱。因此，白光LED燈泡不適合用在容易被近距離直視的場所，并且在設(shè)計LED燈具時必須增加透光罩，來減小這種危害。

高亮度、大功率的LED產(chǎn)品會造成視網(wǎng)膜光化學(xué)損傷和視網(wǎng)膜熱損傷，但其實傳統(tǒng)光源和燈具中同樣存在這些損害，有的更嚴重。如金鹵燈和鹵素?zé)糁懈鼑乐氐淖贤饩€，鹵素?zé)糁械募t外線，高壓汞燈和很多高色溫的熒光燈中的藍光都會對人體造成各種傷害。因此，LED在光生物安全性上仍然占有一定優(yōu)勢。

（5）LED芯片

LED的制備先制造半導(dǎo)體襯底，再由金屬有機物化學(xué)氣相沉積法做出LED的外延片，將外延片切割成LED芯片，經(jīng)過封裝做成成品LED。因此芯片是LED的核心，LED的發(fā)光效能受到它的內(nèi)部量子效率高低的影響，芯片產(chǎn)生熱量的多少由非輻射復(fù)合率決定，因此提高內(nèi)部量子效率并且減少無輻射復(fù)合率是提高LED芯片質(zhì)量的關(guān)鍵，選擇合理的芯片結(jié)構(gòu)并且控制芯片的缺陷密度是優(yōu)先選擇的辦法。

LED芯片的外延片晶格的缺陷密度主要受制備工藝、外延片與襯底的晶格常數(shù)以及熱漲系數(shù)是否匹配所影響。大多數(shù)情況下，外延片晶格的缺陷密度會減少載流子密度導(dǎo)致發(fā)光輸出率降低，嚴重時可能會形成無輻射復(fù)合中心，其結(jié)果就是導(dǎo)致芯片LED的連續(xù)工作壽命縮短。因此，選擇合理的芯片結(jié)構(gòu)，控制好晶格缺陷密度才能提高LED芯片的質(zhì)量。

LED的封裝應(yīng)該盡量增加LED的發(fā)光率，也就是盡量使更多的光線能夠透射出來。方法就是減少光線在LED內(nèi)部的反射，增加襯底的反射率，提高LED的外部量子效率。選擇封裝材料時要注意因為老化而引起的封裝材料變色。

3 結(jié)束語

目前，我國還沒有針對LED照明產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，盡快建立和健全符合我國LED照明器具的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和測試方法評價體系，規(guī)范現(xiàn)有的檢測系統(tǒng)，使不同企業(yè)的產(chǎn)品依據(jù)統(tǒng)一的測試方法檢測，只有這樣才能真正了解我國LED照明產(chǎn)品的技術(shù)水平，進而推動我國LED照明工業(yè)的技術(shù)進步，促進行業(yè)發(fā)展。

從目前國內(nèi)外的技術(shù)發(fā)展來看，LED照明進入室內(nèi)是一個必然的過程?，F(xiàn)階段，LED已經(jīng)可以在很多場所代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源使用，特別是大功率LED的出現(xiàn)，更是加速了LED取代傳統(tǒng)照明光源的速度，也使得LED在室內(nèi)照明的大面積應(yīng)用變得現(xiàn)實，因此對于LED照明器具的安全性監(jiān)管也越來越重要。在照明設(shè)計過程中，我們應(yīng)該以一種理性的態(tài)度去看待LED的應(yīng)用，應(yīng)該在真正了解LED性能前提下，根據(jù)環(huán)境的條件，合理地選擇使用LED，才能真正創(chuàng)造出一個節(jié)能而優(yōu)質(zhì)的照明光環(huán)境。