時間:2017年01月11日 來源:本站原創(chuàng) 點擊:次

　在這個科技爆炸的時代，各種新型科技產(chǎn)品都逐步的走進我們的生活之中。在近些年使用LED技術的產(chǎn)品也不斷地在我們的生活之中得到應用，例如LED技術應用的電視、電腦顯示器以及燈具。這些各種各樣的新型產(chǎn)品都在不斷地改善我們的生活質量，提高我們的生活品質，豐富我們的生活趣味。其中LED技術的興起對于傳統(tǒng)燈具的設計有著本質上的改革。以下將從LED的原理發(fā)展、技術優(yōu)勢的方面以及具體在燈具創(chuàng)新設計中的應用等方面來論述。

　　1.LED技術基礎理論及其發(fā)展

　　1.1 LED技術基礎理論

　　LED（Lighting Emitting Diode）即發(fā)光二極管，是一種能夠將電能轉化為可見光的固體發(fā)光材料。發(fā)光二極管主要由PN結晶片、電極和光學系統(tǒng)組成；它主要是利用固體半導體芯片作為發(fā)光材料，基本結構是一塊電子發(fā)光的半導體材料，置于一個有引線的架子上，四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護內(nèi)部芯線的作用。

　　發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導體和N型半導體組成的晶片，P型半導體為多空穴的半導體，N型半導體為多電子的半導體，當這兩種半導體結合起來的時候，它們之間就形成一個過渡層，稱為P-N結。當給LED芯片加上順方向的電壓時，電子與空穴在LED芯片中移動，就會以光子的形式發(fā)出能量。這就是LED發(fā)光的原理。而在加反向電壓時，由于少數(shù)載流子難以注入，所以不發(fā)光。而光的波長也就是光的顏色，是形成P-N結的材料決定的，在很大的工作電流范圍內(nèi)，發(fā)光二極管的亮度隨電流的增大而提高。

　　1.1.1節(jié)約型能源化發(fā)展

　　隨著LED技術的發(fā)展，未來LED主要能源采用太陽能，太陽能發(fā)電和半導體照明相結合完成光電到電光的轉換，是最佳的組合模式。不僅省去了相關的電線及配套設施的費用，而且還能按照節(jié)能光源的尺寸、形狀等精準的設計出燈具的光學系統(tǒng)，進一步提高燈光的有效利用率。

　　1.1.2集成化技術發(fā)展

　　隨著電子化技術的迅速發(fā)展，集成化技術正在與現(xiàn)代燈具的發(fā)展逐步接軌，各種集成化裝置和計算機控制系統(tǒng)對燈具和照明系統(tǒng)的應用取得了明顯的進步。在調光、遠控、控制光色等方面有了很大的改善。

　　1.1.3小型化多功能發(fā)展

　　現(xiàn)代科技的日新月異，光源發(fā)展也通過各種新技術、新工藝的不斷發(fā)展與采用，例如像鎮(zhèn)流器等配件設備的小型化，現(xiàn)代燈具也是小型化、實用化、多元化以及多功能化的發(fā)展趨勢。LED小型化方面尤為具有優(yōu)勢性。其構成是由環(huán)氧樹脂包裹微小型集成晶片，所以其既具有環(huán)氧樹脂的耐氧化、抗磨損及柔韌性高的良好安全性能，也具有體積小適用范圍廣的優(yōu)勢。因而LED可以應用于小型及多功能用于燈具的設計與研發(fā)。

　　1.2 LED技術優(yōu)勢

　　LED技術主要包含節(jié)能、環(huán)保、體積小、壽命長、燈光色彩豐富、技術先進等優(yōu)點。由于LED作為半導體發(fā)光燈，它的工作電壓是2-3.6V，工作電流是0.02-0.03A；它消耗的電能不超過0.1W，相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上；由于LED是由無毒的材料做成，所以不含汞等有害氣體；LED光譜中也沒有紫外線和紅外線，同時也沒有熱量，沒有輻射、眩光小、可以安全觸摸，是一種可回收利用的綠色照明光源。

　　LED是一種固體冷光源，采用環(huán)氧樹脂封裝，所以燈體內(nèi)沒有松動的部分，不會出現(xiàn)燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等問題；LED光源在恰當?shù)碾娏骱碗妷合拢�使用壽命可達6萬到10萬小時，比傳統(tǒng)光源壽命要長10倍以上。

　　由于LED光源可利用紅、綠、藍三基色原理，在計算機數(shù)碼技術控制下，形成不同光色的組合變化多端，可實現(xiàn)純正、濃厚，豐富多彩的動態(tài)色彩變化效果；由于LED光源是低壓微電子產(chǎn)品，是數(shù)字信息化產(chǎn)品，具有半導體光電器件“高新尖”技術；它同時融合了計算機、網(wǎng)絡通信、圖像處理、嵌入式控制等技術，所以具有在線編程、無限升級、靈活多變的優(yōu)點。

　　1.3 LED技術在燈具創(chuàng)新設計中的應用

　　1.3.1結構設計

　　在LED燈具設計中，由于LED基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹脂里面，所以體積比較小，技術原理簡單明了，燈具內(nèi)部結構也很小巧；所以在設計的時候可以把單個LED晶片看作個體，看作平面構成或立體構成中的基本元素，運用平面構成中的漸變、發(fā)散、重復、對比、對稱、密集、平衡、節(jié)奏、比例等形式法則對LED晶粒進行排列設計；再通過立體構成法則對這些排列好的LED晶片有組織有秩序地進行排列、組合、分解；最后利用各種材料把它們結合起來形成有變化、有個性的燈具造型。運用構成設計法則進行燈具設計，大大提高了設計師創(chuàng)意的自由發(fā)揮空間，使燈具形態(tài)更加立體多變，呈現(xiàn)出構成的裝飾效果。

　　1.3.2仿生態(tài)學設計

　　燈具設計師很多時候會從林林總總的生命形態(tài)中攝取創(chuàng)造靈感，運用仿生的設計手法進行設計。下面主要介紹從LED燈具形態(tài)、燈具功能、燈具結構三個方面進行仿生設計。

　　形態(tài)仿生設計是對生物體的整體形態(tài)或局部特征進行模仿、應用聯(lián)想、移情、組合等方式進行抽象，應用于燈具形態(tài)中。此種設計方法能夠使人在心理、生理、情感效果上產(chǎn)生呼應，以實現(xiàn)LED燈具的最終設計意義及功能性。形態(tài)仿生設計具體可分為具象形態(tài)和抽象形態(tài)。

　　所謂具體形態(tài)的仿生既是外界形態(tài)在通過投射在視網(wǎng)膜顯像，經(jīng)過視覺神經(jīng)處理后產(chǎn)生的成像形態(tài)，在直接再現(xiàn)逼真的事物特征。所謂抽象形態(tài)仿生設計是設計師對于生物形態(tài)的進行研究、概括后以抽象形態(tài)的表現(xiàn)形式體現(xiàn)在燈具設計中的設計方式。因此其富有較高的藝術性和想象空間。

　　功能仿生設計主要研究自然界生物體和自然界物質存在的功能原理，并用這些原理去改進現(xiàn)有的或建造新的技術系統(tǒng)，以促進燈具的更新或新燈具的開發(fā)。

　　簡而言之，燈具的仿生設計理念是設計師巧妙的運用生命形態(tài)學及生物工程學的無形材料手段應用處理結合新型材料與市場需求而設計出的LED燈具產(chǎn)品。

　　1.3.3模塊系統(tǒng)化設計

　　模塊是構成系統(tǒng)的、具有特定功能的、可兼容和互換的獨立單元。在LED燈具設計中，模塊是指把光源、散熱部件、驅動電源統(tǒng)一集成在一起。燈具設計師進行模塊化設計，要根據(jù)燈具整體形態(tài)系統(tǒng)，把整體功能目標系統(tǒng)分解成各個專業(yè)子系統(tǒng)模塊體系，然后根據(jù)二級功能模塊的要求，進一步分解功能子系統(tǒng)。在現(xiàn)代LED燈具設計中，要根據(jù)燈具總功能，在系統(tǒng)內(nèi)進一步分解形成結構單元模塊，尋求系統(tǒng)中模塊之間在形態(tài)、技術、結構之間的銜接和協(xié)調。

　　在燈具的設計過程中對于設計師的技術、審美、藝術表達能力水平有著很高的要求。而在燈具的研發(fā)過程中也需要設計師對于燈具的性能系統(tǒng)特點，進行簡練而明確的表達塊接口特征。

　　在如今生活領域中燈光并不只是局限與照明，LED燈具的發(fā)明除了在正常的照明領域電子信息提示領域、并且在精神層面上的也為人們提供享受，燈光的作用在布置環(huán)境渲染氣氛這一層面得到了很好地詮釋。