时间：2023-06-01 09:33:06
（1）节能。LED是直接由电能转换成光能的，中间没有加热的过程，因而光电转换效率较其他光源高。在同样亮度下，LED的耗电量是白炽灯的10%。如果采用LED作为照明光源，每年节省的电量极大，节能效果十分可观。
（2）环保。不含铅、汞等污染元素，而且LED光谱中不含紫外线和红外线，对人体无任何伤害，对环境无污染。
（3）寿命长。LED的寿命高达十万小时，是白炽灯的100倍，从使用的时间考虑，选用LED可以节省维修和更换成本。
（4）无频闪。LED采用直流驱动，消除了由于频闪对人眼造成的视觉疲劳，普通白炽灯都是采用的交流供电，因而会产生频闪。
2LED照明节能技术分析
目前照明领域中最常见的光源主要是LED、荧光灯、白炽灯、高压钠灯、低压钠灯。从上表的数据可以看出，LED灯的寿命最长，高达100000小时。LED灯的使用寿命是荧光灯的10-20倍，是白炽灯的100倍，是高压钠灯的4-8倍，是低压钠灯的33-50倍。按照每天10小时照明计算，采用白光LED可照明10000天，大概27年。采用荧光灯可照明1000天，大概2.7年。采用白炽灯照明时间约1年。采用高压钠灯可照明2400天，大概6.5年。采用低压钠灯可照明300天，大约1年。以上几种光源中，LED的寿命最长，所以采用LED光源作为照明灯具，可以节省维修费和相关的更换费用。
3LED前景展望
随着相关政策的鼓励和扶持，LED的使用将会越来越普遍，有专家估计，LED在2025年将会替代25%-35%的传统光源。LED因其寿命长、节能、环保、易控制等优点被广泛的应用于显示屏、被光源、信号灯等领域，目前正逐步取代传统光源。随着器件结构的改进，并且已经开始在一些领域取代白炽灯，最终LED将成为21世纪的照明光源。目前由于LED的相关技术处在改进之中，因而LED售价比其他光源高。随着LED相关技术的发展及创新，LED产业将会呈现出更多的新技术、新产品，LED的价格将有所下降，逐渐成为照明领域的优势光源。
4结语
LED是LightEmittingDiode的简写，它属于固态光源范畴，是一种将电能转化为光能的半导体发光器件。LED发光二极管又被称为发射二极管，它的发光材料是固体半导体的芯片，在芯片的两端加上正向电压时半导体中的流子会出现复合现象，进而释放出过剩能量使光子发射可见光。现阶段，随着我国LED技术的不断成熟、相关驱动电路的成熟以及LED价格的不断降低，再加上在节能消耗掉的大环境下使得LED技术在照明领域有着广阔的发展前景。
【关键词】
低碳经济；LED技术；照明技术；应用前景
0引言
从2008年北京奥运会上的梦幻长卷到2010年的上海世博会上的LED灯使得LED技术开始逐渐的走进大众的视野。但由于之前LED技术在制造技术尚未成熟、市场有限以及其高昂的价格使得LED技术未能得到有效地普及。但是随着世界范围内的节能降耗需求的加大以及LED照明技术的不断发展使得LED照明灯必将能引发未来照明市场的在环保方面的重大革命，从而引导我们更好地步入低碳经济的照明时代。
1LED照明技术的应用现状及广阔的发展前景
1.1LED照明技术发光效率有效提高及产品质量得到稳步的提升
现阶段，LED照明技术的发光效率每年大约以15%的速度在有效提高，在未来三年有极大地可能超过200lm/W的白色LED问世。虽然在2011年见LED照明技术的渗透率仅为6.6%，但它的成长潜力十分巨大。目前，世界大多数国家都已经退出了关于LED技术的优惠措施及其他相关措施，我国计划在2015年间LED的照明技术在市场的占有率为20%。此外，随着LED技术的不断完善，LED照明的产品质量也在不断地提升中。
1.2LED照明技术的制造成本及销售价格在不断地降低
现阶段，LED照明的价格正在以每年大约30%的速度下降，这使得LED照明更加顺利的走进人们的日常生活。在LED芯片技术不断提升的同时，LED发光效率在不断地提高，LED芯片制造的成本也在不断降低，再加上上游加大投资使得大规模的LED产能得到有效地释放导致市场竞争加剧，降低LED芯片价格，这就有效地降低了LED照明产品制造成本。驱动电源、灯珠成本以及散热材料等材料成本是影响LED照明成本的最主要因素，上游原材料价格降低也会使得LED照明产品的销售价格下降，从而拥有更大的市场占有率。
1.3未来LED照明将朝向高压LEDs化发展
高压LEDs也就是HvLEDs，它不仅能有效地降低LED照明产品的成本及LED产品自身的重量，同时也能大幅度降低LED产品对其散热系统的设计要求，从而更好地解决LED照明市场上的技术障碍。高压LEDs的IF小电流、VF高电压的工作条件打破了传统低压LED的IF大电流、VF低电压的工作要求。由于采用高压LEDs的LED照明产品的SOP能更加有效地降低成本、散热以及减轻质量等。与传统的低压LED相比高压LED拥有更有好的发热性能，也能更好地解决低压LED电解电容器及驱动电源等的寿命问题。
1.4LED照明技术的COB封装技术不断成熟
LED照明技术的COB封装技术有着设计多样化、应用便利性及成本低等优势。现阶段，COB封装技术已占据LED照明产品的大部分市场，我国许多的LED照明企业都已走上COB的封装之路。从应用、成本等角度来看COB封装技术将会成为未来LED照明产品设计的主流方向。利用COB封装技术在封装LED照明产品时会在地板上安装多枚LED芯片，从而大大的推动LED照明系统的照明亮度，实现LED芯片的合理配置，降低LED芯片的输入电流量。同时，COB封装技术能有效地节省光引擎模组制作成本、器件封装成本以及二次配光成本等。利用COB封装技术封装的LED照明产品在其他的照明灯具系统中可以降低大约30%的成本，从而推动LED照明技术的推广[4]。此外，COB封装技术在合理的设计下有效地避免分立光源器件组合产生的眩光、点光等弊端，在不降低LED使用寿命及不降低光源效率的前提下有效地提高LED照明产品的显色性。
2结束语
由于能源短缺问题在世界范围内是普遍存在的，所以对环境保护、节约减排等要求也在不断地提高。现阶段，随着LED照明技术具有使用寿命长、绿色环保、节能以及照明亮度高等显著优点，再加上LED技术的不断完善使得LED照明会成为人类照明史上的又一次照明革命，更好地为人类服务。
作者：杨铠嵘 单位：湖北工程学院
【参考文献】
[1]钟建华,李志红,魏小伟,欧阳玲玉.高热导率银粉导电胶在LED照明中的应用及前景[J].粘接,2010,06:56-59.
[2]刘婷婷,屈渲婷.LED在室内照明系统中的应用及发展前景[J].机电技术,2013,04:172-174.
刘 琳 荆州理工职业学院 434000
【文章摘要】
目前，在全球消耗的电能中19% 用于照明。这些电能大多被低效的照明技术所消耗。发光二极管（LED）技术是用一种场致发光的方法来取代那些技术，这种方法效率高，寿命长并且总成本更低。为了大力推广这项技术，LED 技术人员将不断作出重大技术突破，即在降低成本的同时提高光输出、质量和效率。
如何促进市场广泛采用基于LED 的照明系统，本文将围绕LED 研究和制造、照明应用和系统、商业化等三个方面展开讨论，分析问题并找出解决方案。
【关键词】
内部量子效率; 颜色质量系统; 白光LED; 标准化
LED 照明是将电子高效转换成光子的方法。经过数十年的发展，LED 将在不久的将来超过所有传统光源的性能。此外，除了高效节能、质量好，LED 还能为市场提供寿命长（超过50000 小时）、无灯丝或无玻璃外壳损伤、外形小巧、无汞污染的产品。
1 研究和制造
尽管目前已经开发出超过200lm/W 的LED 光源，但是在制造和解决制造成本上仍需要进行大量的研究工作。为了降低每流明的成本，解决的问题主要包括：
1）光效下降——当电流增大时，LED 内部量子效率下降。导致这种效率降低的原因主要是由俄歇复合或其他非辐射复合造成的。实验表明，在较高的电流密度下，LED 光效将从150lm/W 降到70lm/W 以下。
2）散热问题——在LED 芯片上产生的热量会导致光效的下降。在LED 光源中，连接处的温度可高达120° C，会造成光效下降20％至30％。这主要是由俄歇复合引起的。研究发现，LED 芯片上的热量可以通过封装中良好的热处理来解决。
3）荧光粉——好的荧光粉对于白光LED 的高质量和一致性是至关重要的。但驱动这些荧光粉的光波波长也会对光效产生影响——波长在蓝光和紫外光之间变化的波驱动荧光粉转换成白光的效率最高。金属有机化合物化学气相淀积（MOCVD）反应器的制造商正在不断努力改善芯片制造工艺流程，以加强这一波长范围的辐射效率。
4）光萃取——目前，LED 封装的光萃取效率是80%。另外的20% 的效率可以通过高反射、巧妙的结构和形状、光子晶体结构和其他萃取方法来提高。
5）电效率——LED 灯的直流驱动电路的效率最高可达92% 至93%。技术人员正在研究一项新的技术：通过交流电直接驱动的“无驱动器的LED 光源”，驱动电路效率可超过98% 或者更高。
对于白光LED，内部量子效率的下降与红、绿、蓝（RGB）LED 芯片有关，因此技术人员正在努力填补绿光LED 这个空白，即用半极化的芯片来加倍填补绿光空白，并且让红、绿、蓝（RGB）LED 的光效超过基于荧光粉的LED 的光效。
2 照明应用和系统
随着LED 进入普通照明应用，色彩和光的质量将会变得越来越重要。目前， LED 市场是用相关色温（CCT）来评价和说明。国际标准委员会建议采用七阶麦克亚当椭圆来评价。
除了相关色温，另一个光源质量测试指标是显色指数（CRI）。显色指数是衡量传统光源呈现颜色的准确性的指标。美国国家标准与测试协会（NIST）已经开发出“颜色质量系统”（CQS）的新指标来取代显色指数。它采用的是整个光谱中真实饱和的颜色。这是整个光谱中更贴合实际的测量，并且能真实地测量光源是如何照亮颜色的。
由于这些指标是进一步确保消费者对LED 光源的满意度的质量标准，因此非常重要。目前，最常见的白光LED 光源类似于荧光灯，灯内荧光粉被蓝光LED 或紫外线光LED 所激发。然而更有效的方法是把红、绿、蓝LED 光源发射出的光融合在一起以创造出品质更好的白光。
3 LED 商业化
LED 光源是一个包含大量相互作用的复杂系统。必须考虑的因素包括：驱动器、电气控制、视觉效果、LED 本身、散热问题以及电压保护等。解决好这些因素就能制造出适应大众市场的产品。
商业化产品的市场因素包括有获得有效替换LED 部件的能力。其次，必须为产品提供保证书以保障消费者的利益。国际照明委员会等标准制定机构目前正在加快制定LED 相关标准。这些组织机构与利益相关者合作，一起制定出保护消费者利益和保护LED 市场的标准。
生产规模将继续降低生产成本。随着生产量的增加，每单位LED 的价格将降低，这将使制造商获得竞争优势。考虑固定和可变成本、扩大生产的成本，估计那些年产2 亿单位的制造商比那些年产0.5 亿单位的制造商少生产大约20% 的LED 产品。
促进LED 技术商业化的另一重要因素是互联使用的标准化。国际上，飞利浦公司已经发起成立了扎噶联盟，旨在讨论和制定出一系列的LED 互联。该联盟得到了全球一些企业的广泛支持，通过灯之间互联的标准化，消费者仅需替换他们灯具中损坏的LED 光引擎，而不需购买并安装一整个全新的灯具。
高亮度LED 应用市场的增长速度非常快。这个包括普通照明、背光源（电视、显示器、电脑）和汽车照明的市场预计将在2015 年增长到780 亿美元。在未来的2-3 年中，在背光源市场的企业将占据主导地位，但普通照明最终将占据最大的市场份额。普通照明将到2015 年增长到380 亿美元。
4 结论
LED 是一个潜在的优质光源：高效、坚固耐用和最低寿命周期成本。在LED 能够在市场中充分发挥其潜力之前，研究、工程化、商业化和市场发展需要不断进行。LED 照明终将成为未来的主导光源。
总体而言，LED 照明技术最大的一个障碍就是它高昂的最初成本，这一障碍目前正在得以解决。一方面开发更有效的器件，并且通过制造业的革新来扩大生产。另一方面，由于LED 的商业化，并且被市场转型计划所支持，在某些地区的消费者能从可以帮助减轻LED 光源成本的政策、激励机制和融资机制中获利。
全球有几十亿个家庭照明，以及数以百万计的户外街道和道路照明、商业办公照明和工业照明等利润市场。LED 制造商已经战略性地把最有前途的应用作为目标——首先是一些普通照明，如方向灯和筒灯，背光源和LED 显示器，在未来的2-3 年里，他们将比荧光技术更便宜，而且他们让制造商能提供更有效的环境和超轻薄产品。汽车是LED 的另一个市场， LED 的抗震性和其小尺寸封装使它们灵活且非常适合日常行驶，最终适合做大前灯。这些应用和其他一些应用正在推动供应链的增长，建立基础设施、生产技术和使LED 最终发展成为普通照明应用的质量标准。
建议：
1）继续支持LED 研发—— 提高效率并降低成本，例如量子效率下降、热量问题、荧光粉、光萃取等。形成一个有政府支持的类似于半导体制造技术联盟（SEMATECH）的LED 企业集团。
2）支持准确且公正地衡量LED 光源及系统性能属性的工业测试标准的开发。新技术需要发展新的标准和指标，以及公平的测试。这个测试使一系列光源之间的比较能够让LED 在普通照明市场中更有竞争力。发展颜色质量体系（CQS）和LM-79（测量固态照明产品的光电性能）以及LM-80（测量LED 光源的光通维持率） 等工业测试标准将确立LED 技术在照明市场中的地位。
3）通过营销活动、产品标签和质量标志（如：“能源之星”）来鼓励对消费者进行有关绿色照明的教育。通过淘汰白炽灯的宣传来理解流明、光效等基本的光参量， 帮助消费者识别光源的质量，作出明智的选择。
4）通过税收优惠、增强资本津贴计划、或者直接补贴的方法初步地把商业市场作为目标。然后，随着技术的进步而且技术也逐渐变得价格低廉，制定计划以支持家用照明市场广泛采用。
【参考文献】
关键词:发光二极管;冰雪艺术景观;投光型;透光型;光通量;基色光
中图分类号:TN312+.8文献标识码:B
Lighting Technology of LED for Snow
and Ice Landscape
HOU Qing-juan, PING Li, JU Xiao-jing, LI Ai-lian
(Harbin Electronic Computing Technology Institute, Harbin Heilongjiang 150080, China)
Abstract: Artificial snow and ice landscape is regarded as a combination of snow & ice architecture and luminal art. This paper discusses the lighting demands of snow and ice landscape and the considerations in design proposal of the LED lighting system for snow and ice landscape. The principal technical dada and guidance data of LED used for the lighting of snow and ice landscape were also given in accordance with a mass of experiment and demonstration data. This study provides detailed guidance standards for application of LED lighting in snow and ice landscape.
Keywords: LED; snow and ice landscape; project-light type; transmission light type; luminous flux; primary light
引 言
冰雪艺术景观发源于哈尔滨,由于采用了冰雪作为表现载体,因此形成了非常独特的景观艺术文化,目前,已经发展成为世界上规模最大的冰雪艺术景观,并形成了独具地方特色的旅游文化产业。
1问题与挑战
冰雪艺术景观是冰雪建筑与灯光艺术的结合体,冰雪是载体,灯光是冰雪景观的灵魂。冰雪景观的灯光经历了烛光、白炽灯到荧光灯这样一种发展历程。尽管冰雪景观雕塑和建筑艺术日趋完美,但是其应用的传统光源已经严重阻碍了冰雪景观艺术效果的提升,主要原因有以下几个方面:
(1) 传统光源无法实现动态变换的照明效果,延续近40年的静态景观照明效果已经阻碍了冰雪景观艺术效果的提升,目前最迫切的需求就是,将凝固的冰雪景观转化为动态的、有生命力的景观艺术。
(2)传统光源不可回收的痼疾为冰雪景观的建设带来了巨大的资金压力。传统的白炽灯和荧光灯易损、无法回收,每年均需重复投入,而且报废光源中的重金属物质严重污染了环境。以哈尔滨冰雪大世界为例,每年在冰雪景观应用的荧光灯数量高达40万只,景观融化后荧光灯直接报废,灯管内的汞对松花江水质造成了每年54万m3的严重污染。
(3)绿色节能是冰雪艺术景观旅游文化产业的发展趋势和方向。每年冰雪大世界的一项重要成本投入就是电费开销,传统光源光效低,尤其是在低温运行环境下耗能更大,因此采用绿色节能照明光源是冰雪景观节约能耗的有效保证。
在此背景下,LED光源以其自身具备的诸多优势,逐渐成为冰雪景观照明的发展趋势。与传统光源相比,LED的节能、长寿、高可靠性、环保、易于变光变色控制等优势非常突出。但是LED照明属于新兴产业领域,尤其在冰雪景观领域的应用有着更大的挑战性,因此采用LED光源的灯具研制开发工作必须清晰掌握LED特有的发光特性和数据指标,才能最终符合需求。那么,让我们来看看冰雪景观对LED灯具有哪些方面的要求。
2冰雪景观照明的需求特点
从景观设计方角度考虑,最被关心的问题是LED灯具在冰体内的投光效果、亮度的显著性和照明控制系统能够实现的特技显示效果。设计方要通过了解这些内容,并通过冰建筑建模和照明效果建模的方式来对设计方案进行预评估,最终确定方案的整体艺术效果。这是对冰雪景观设计方案建立客观评价体系的一个必不可少的过程。
从景观施工方角度考虑,主要有两方面要求:一是安装方便,二是可靠性高。安装方便强调的是保证较高的施工效率、无需培训、接线快捷、只需一种工具甚至徒手即可完成;可靠性高强调的是LED照明系统的低故障率,要保证高效、流畅、无需调换检修的安装过程。冰雪景观的建设工期仅有短短的十五天,而且是在低于-20℃的室外环境施工,因此上述两点要求是工程顺利实施的一个重要保证。
从景观经营业主角度考虑,在满足设计方和施工方要求的基础上,要保证节能、可回收性好、成本低三点要求。节能要求较好实现,因为LED自身光效就比包裹色片的荧光灯光效高,而且低温状态下,光效差别更加突出,再加上变光变色的控制因素,因此LED冰雪景观照明的节能效果远远好于荧光灯。但是要保证可回收性好和低成本的要求就需要我们下大力气投入研发。
总而言之,设计方的要求是“效果好”,施工方的要求是“简单快捷”,经营业主的要求是“物美价廉”。下一步讨论如何来满足这些要求。
3LED冰雪景观照明系统设计方案需要考虑的几点问题
3.1 LED冰雪景观照明的灯具选型
LED冰雪景观照明灯具分为投光型和透光型两种类型。投光型LED灯具是指将光投射至景观立面,通过平面反射表现景观效果的灯具类型。自从冰雪艺术景观出现以来,设计师们就想寻求一种只见冰发光,而看不到灯具的照明方案,这在传统光源应用时期是很难做到的。而LED的出现为制造“一种通体发光的冰”提供了有效的技术手段。我们需充分利用LED的单边发光特性,将LED灯具嵌入冰体内部,让灯具的光轴法线与观察方向垂直,因此观察者看不见灯具光源发光,只能看见冰体被照亮的反射面发光。这种冰体内部嵌入式的LED灯具对冰的质感表现效果最好,因此将会成为LED冰雪景观照明应用量最大的灯具类型。这种灯具要求有较大的光辐射功率,因此往往采用大功率LED器件作为灯具光源。另外,有些雪雕景观还需要一种外置投光式LED灯具,用于外立面投光照明。
另外一种类型是透光型LED灯具,它的光轴方向与观察方向平行,大部分光从冰外立面直接辐射出来,因此无论将其置于冰内或冰外,视觉最敏感的就是光源本身,因此降低了冰雪景观材料晶莹剔透质感的可观赏性。通常这种类型的灯具应用于冰雪景观建筑需表现的主体线条和外轮廓装饰。
3.2 配光方案
LED冰雪景观照明灯具的配光方案推荐采用RGB三基色的构成方式。这个配光方案尽管成本较高,但是有三个方面的积极因素:一个是采用RGB三基色合成光的色彩表现力最强,可形成对大多数颜色可见光的模拟表现;另一方面的因素是这种配光方案能够适应不同景观的设计要求,保证回收重复使用的兼容性最好;最后一方面的积极因素是便于LED冰雪景观照明系统的标准化。
与以往相比,传统光源属于每年冰雪景观建设投入的耗材,而LED灯具属于固定资产,因此从LED的配光方案设计开始,就要保证LED照明灯具对不同应用设计方案的适应性和兼容性。
3.3 LED冰雪景观照明的投光效果研究。
投光效果是决定整体LED冰雪景观照明效果的一项重要参数,最理想的投光效果是将LED的光泛射到冰层上,形成通体发光的多面体光源,同时面光源的亮度显著性要符合景观的观赏性要求,这里需要掌握两方面的内容。
3.3.1 冰的透光和反射特性
通过实验对比LED各基色光在1m厚冰体和0.3m厚冰体内的光强,两者透光特性几乎相同,也就是说冰体本身的透光性非常好。但是由于采冰属于粗犷型工作,冰材被分割成长方体后,6个端面的平整度和透明度非常差,两块冰之间的分割面会对光线产生严重阻隔,透光性极差,因此在冰雪景观立面艺术效果设计过程中,要充分考虑投光效果在冰体内部和拼接处的变化,以指导冰雪景观立面艺术效果的设计方案。
3.3.2LED各基色光在冰体内的光通量最低限定值
为了达到冰雪景观立面投光的亮度显著性,我们通过实验测试和主观评价的方法,总结了LED投光灯具各基色光在冰体内的光通量最低限定值,为LED冰雪景观照明的推广应用提供了宝贵的指导数据。应用环境条件是:冰体长度1m,光投射方向冰体厚度1m,灯具光轴距冰体外立面水平距离0.2~0.3m。各基色光的辐射能量为:
红色光源通量≥150lm;
绿色光源通量≥300lm;
蓝色光源通量≥50lm。
这是指导LED冰雪景观照明推广应用最重要的数据,也对LED冰雪景观照明的系统成本起到了决定性的影响。
3.4 保证LED冰雪景观照明系统稳定可靠运行和较好可回收性的几个技术要点
LED冰雪景观照明系统施工和运行环境恶劣,维修难度大、可回收性要求好,这就对系统的可靠性提出了很高的要求。保证LED冰雪景观照明系统的可靠性有两个要点。
3.4.1 提高各部构件的防护等级和抗冲击性
LED灯具、线缆接头、驱动电源以及外置控制器的防护等级都应保证达到IP67以上,同时提高这些构件的抗冲击性,对保证系统可回收重复使用至关重要。
3.4.2 提高各部构件在低温环境和冷热交变环境运行的适应性
各主要构件的技术要求如下:
(1) LED光源器件封装:一般来讲硅胶灌封LED较为可靠,硬质环氧灌封LED,蓝绿色经常发生掉电极故障,红色经常发生因冷热交变引起的下面电极开路故障。
(2) LED灯具:要充分考虑密封工艺是否会因冷热交变引起灯具壳体开裂,可以考虑用硅胶材料密封、用环氧树脂封顶的处理工艺。
(3) 集成电路选型:驱动类IC推荐采用普通商用等级的高速CMOS型芯片,控制类IC可选用工业等级产品,无源器件的选型比较特殊,在设计时一定要充分考虑低温-20℃下与器件标称值的偏差。
(4) 线缆选型:无论电源线缆还是信号线缆,必须采用耐低温橡胶绝缘导线,不能选用聚氯乙烯塑料绝缘导线。
3.5 LED冰雪景观照明系统的标准化
LED冰雪景观照明系统的标准化会最有效地降低景观照明投入成本,降低管理成本,降低工程成本,并提高工作效率。在LED配光方案部分,已经提到了选用RGB配光方案的出发点就是为了日后的标准化做准备。在其它方面,包括驱动部分、控制部分,甚至灯具的外形尺寸,都需要形成标准,让更多的LED企业按照标准提品,并通过投标竞争,提高产品的性价比,让我们的冰雪景观照明建设承包方通过标准化得到最大的受益,这也是LED冰雪景观照明系统未来发展的一个重要目标和方向。
4 结论
摘 要：本文结合LED的发光原理和特性，从塑造合理光环璄的要素出发，客观分析在各种照明工程中如何根据LED的特点合理应用LED，以及进一步推进LED在照明工程中的应用所要解决的重点问题。 论文关键词：LED，照明工程，健康，舒适，动态，人体功效学 1引 言 LED诞生于20世纪60年代，作为一种具有巨大发展潜力的固体发光光源，LED的长寿命、牢固的结构、较低的功耗和灵活的外形尺寸等优点得到了人们越来越多的关注，从最初的指示应用的阶段，到近几年来LED特别是单色LED被广泛地应用在大屏幕显示、信号灯和景观照明中。到目前为止，指示、信号和显示仍是LED最主要的应用领域，在这些方面LED的用量十分巨大。随着LED技术的不断发展，白光LED的光效、显色性、色温及单颗LED的功率和LED模块的光通量不断取得了新的突破，人们对将LED应用于传统领域的照明充满了期待。 然而，将LED应用于照明工程中也面临着一系列的挑战，例如单颗LED的光通量还难以满足普通照明的需求、单位成本过高、光效比气体放电灯低、色差大、稳定性不足等，虽然各厂家对实验室研究成果频频刷新，但对于真正的符合照明要求的市场化产品仍需一定的时间，这是LED研发人员、生产商和使用者都无法回避的事实。 因而，要将LED应用在照明工程中，一定要充分考虑LED的发光原理和特性，从塑造合理光环璄的要素出发，合理利用LED的优点，灵活应用LED，使不同的照明工程中可以充分发挥LED的优势，塑造优秀的照明工程作品。 图1 LED发光原理图 2 LED的发光原理及特点 LED（Light Emitting Diode）的结构主要由PN结芯片、电极和光学系统组成，是一种电致发光光源，图1为LED的发光原理图。当外加一足够高的正向直流电压V，电子和空穴将克服在P-N结处的势垒，分别流向P区和N区。在P-N结处，电子和空穴相遇、复合，产生发光，光子的波长λ由能带间隙E所决定 λ=1240/E E的单位是电子伏特（eV），λ的单位是纳米（nm）。 不同的PN结材料决定了能带间隙E的大小，从而决定了LED发光的颜色。历史上第一个LED所使用的材料是砷化镓(GaAs) ,其正向PN结压降VF为1.424V，发出的光线为红外光谱。另一种常用的LED材料为磷化镓(Ga P)，其正向PN结压降为2.261V，发出的光线为绿光。图2所示为不同材料的PN结做成的LED所具有的不同的发光颜色。 图2 不同材料的LED的发光主波长 在能带结构中，由于导带和价带都呈抛物线的形状，因此在LED的单色光谱的两边都会有不同程度的加宽现象，其半宽度一般为几十纳米。因而，在LED发明到应用的最初的三十年间，LED一直以单色发光的身份出现，从一开始应用于指示照明中，到逐渐用于信号灯和大屏幕显示中，以及部分彩色景观照明中。直到上个世纪90年代，蓝光LED的开发成功，使白光LED
由于LED 光源具有发光效率高、耗电量少、使用寿命长、安全可靠性强，有利于环保等特性，近几年来在城市灯光环境中得到了应用。特别是在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下， LED 在照明市场的前景更备受全球瞩目。自04年起光宇公司投入大量技术力量参与LED技术研究，多年来形成一套具有独立知识产权的大功率LED照明技术---多芯片封装大功率LED照明技术。本文针对这一技术的特点，及采用这一技术获得一些成果进行描述。 一、技术背景 就目前情况来看，市场上LED单管功率通常在1-5W左右，光输出仅几百流明。要使LED真正大规模应用于道路照明等公众场所，LED光源的光通量必须达到几千甚至上万流明，如此高的光输出量是无法通过单颗芯片来实现的。为满足如此高的光输出要求，目前国内外大多采用多颗LED(通常为1W)的光源组合在一个灯具中来满足高亮度照明的要求，这种方式在一定程度上解决了单颗光源亮度不足的问题。但是，这种工艺存在以下问题： 1、灯具制作过程繁琐，生产效率低、可靠性不高; 2、灯具的设计受单管LED排列数量和排布方式的限制，生产的灯具在外形美观和保证性能方面难以兼顾; 3、灯具的二次配光设计复杂，难以满足各类不同照明设计的要求，而且会造成灯具光效降低; 4、数百颗单管LED的连接同一灯具中，必须要求各单管的光电性能参数一致，否则会大大降低的灯具的光电性能和使用性能。 5、在使用过程中容易出现因局部故障导致的盲点，产生暗斑，增加维护成本。 为解决上述技术难题，我公司提出了“多芯片封装大功率LED 照明应用技术”这一课题。 二、主要开展的研究试验及成果 整个项目实施过程中，主要从热学、光学、结构、材料及工艺等几个方面展开研究和试验工作，项目共设计开发出1-100W大功率LED光源及LED路灯、隧道灯、巷道灯、泛光灯、工矿灯、室内照明灯六个系列的应用产品，申报了12项国家专利其中发明专利3项。 1、散热问题的解决是该项研究课题解决的最为核心、最为关键和最基础的工作。半导体器件PN结在常温状态工作时，理论寿命可以达到100,000小时以上。但是，由于目前LED芯片发展所处的技术阶段，只能使输入的30%左右的电能转化光能，70%的电能仍然是以热的方式存在于芯片上。而热对半导体器件的损害是非常严重的，PN结结温每升高10度，半导体器件的寿命就减少1倍。因此，如何将PN结产生的热量及时传导出去，使得PN结结温保持在一个较低的水平是保证光源稳定可靠工作的前提。 在解决散热问题过程中，我们采用的指导思想是整体式的、系统性的散热解决方法：首先建立从芯片到外界环境的散热模型;分析模型中影响传热的薄弱环节，针对这些环节提出需要达到的技术指标和解决方案，优化模型，完成整个方案设计。模型设计完成后，通过试验验证模型的正确性，之后针对已发现的薄弱环节进行针对性的技术攻关。具体的攻关项目包括：高性能导热材料的研制、光源支架的设计、新工艺的探索和完善。经过大量的试验和探索，成功地解决了制约大功率半导体照明发展的散热问题，取得以下成果： (1)设计开发了多款光源支架，有两款光源支架申报了国家专利，并获授权，授权专利号为ZL2006 3 0125051.3 ，ZL2006 3 0125053.2。成功封装出LED光源功率可达100W,50WLED光源的光效可达100lm/W。 (2)上述光源导热出光性能完善的基础上，采用整体式的、系统性的散热设计理念，进行灯具散热结构设计。研究出了导热绝缘的界面填充材料，减小LED支架与灯具散热体之间的热阻;很好的解决了灯具的散热问题，并建立LED和灯具老化测试系统,考虑可能影响灯具可靠性的相关因素进行研究和试验，寻找出了影响灯具可靠性和寿命的机理。经过22, 633hrs寿命测试显示，50W大功率LED路灯光衰4.53% 图2为50WLED路灯光衰曲线图。
[关键词]LED照明用开关电源技术法规标准方法
1概述
LED用开关电源属于电网电源供电的、额定电压不超过600V的单路输出式交流-直流外部电源,而室外用的LED开关电源比室内用的环境更严酷,所以选室外用的LED开关电源作为研究的重点,更具代表性。
目前LED用开关电源没有专门的标准,可参考GB 4943-2001或IEC 60950-1:2005标准来考核产品的安全;而室外用的LED开关电源的安全适用时可参考IEC 60950-22:2005标准来考核产品的附加安全。
由于室外用的LED开关电源的可靠性要求比较高,需要在设计、研制及生产阶段做相应的可靠性试验,应对可靠性试验过程中观测到的每一个失效的原因和后果进行详细的分析,并研究采取有效的矫正措施的可能性。具体的可靠性试验总要求可参考GB 5080.1―1986 设备可靠性实验试验总要求(IEC 60605-1―1978)。
2 LED用开关电源涉及的技术要求
2.1 产品涉及的环境试验
由于室外用LED开关电源使用过程可能面临恶劣的环境,如低温、高温、潮湿、腐蚀、淋雨、长霉等,运输过程可能受到冲击和振动,同时还要考虑储存环境的影响。环境参数对产品的主要影响有:腐蚀、开裂、脆化,潮气的吸附或吸收、氧化等。这些影响可导致材料的物理或化学性质的变化。
所以产品定型和研制过程可能需要经受一系列的环境试验,目前的试验方法有:GB/T 2423.1-2001 、GB/T 2423.2-2001、GB/T 2423.3-1993 、GB/T 2423.4-1993 、GB/T 2423.5-1995、GB/T 2423.10-1995 、GB/T 2423.16-1999 、GB/T 2423.17-2008 、GB/T 2423.38-2005。
单一环境的影响情况见表1。
表1 单一环境的主要影响
环境参数 主要影响 引起的典型故障
高温 热老化(氧化、开裂、化学反应)
软化、融化、升华
粘度降低、蒸发
膨胀 绝缘损坏,机械故障,增加机械应力,由于膨胀丧失性能或运动部件磨损增大
低温 脆化、结冰、粘度增大和固化、
机械强度的减低、物理性收缩 绝缘损坏,开裂,机械故障,由于收缩或机械强度降低和性能的减少,增大了运动的磨损,密封和密封片的失效,损坏
高相对湿度 潮气吸收或吸附、膨胀、机械强度减低
化学反应:腐蚀、电蚀、
绝缘体的导电率增加
物理性损坏、绝缘损坏、机械故障
低相对湿度 干燥、脆化、机械强度降低、
收缩、动触点间的磨损增大
机械故障、开裂
高气压
压缩、变形
机械故障、泄漏(密封损坏)
低气压 膨胀、空气的电气强度降低、电晕和臭氧的形成、冷却速度降低
机械故障、泄漏(密封失效)闪络、过热
太阳辐射 化学、物理和光化学的反应
表面恶化、脆化、变色、产生臭氧、加热、不均匀加热和机械应力
绝缘损坏
参见“高温”
砂尘 磨损和侵蚀作用、卡住、阻塞、
导热性减低、静电效应
磨损增加,电气故障,过热
腐蚀性大气 化学反应:腐蚀、电蚀
表面劣化、导电率增加、接触电阻增大
磨损增大、机械故障,电气故障
而产品的试验顺序要按预期的目的和应用情况来确定,具体见表2。
表2试验顺序的目的和应用
目的
主要应用
a)为了从试验顺序的前几项试验获得有关故障趋势的资料,先从最严酷的试验开始。但要将能导致试验样品无法承受进一步试验的试验项目放在顺序的最后
试制品试验。通常用于研究样机的性能
b)为了在试验样品损坏前取得尽可能多的资料,试验顺序应以最不严酷的试验开始,(如非破坏性试验) 研究性试验。通常用于研究样机的性能,适用于有限数量试验样品
c)能给出最严酷影响的试验顺序,某些试验可暴露前一些试验所引起的损坏 元件和设备标准化的鉴定试验
d)能模拟实际上最可能出现环境顺序 在使用条件已知时,设备和整套系统的鉴定试验
适用于大多数设备的一般试验顺序的例子见表3。
表 3一般试验顺序举例
试验 说明
A低温、B高温、N温度剧变 产生机械应力,该应力使试验样品对其后的试验更为敏感
E1)冲击、F1)振动 产生机械应力,该应力可使试验样品立即损坏或使它对其后的试验更为敏感
M空气压力、Db交变湿热、C2)恒定湿热、
K2)腐蚀 会揭示上述热和机械应力试验的影响
L砂尘 可加重上述热和机械应力试验的影响
固体物质的浸入、水(例如雨)的侵入 宜采用GB/T 2423.37试验L和GB/T 2423.38试验R
1)试验E和试验F的试验次序可互换;2)应尽可能用不同试验样品分别进行恒定湿热和腐蚀试验。
2.2 产品涉及的安全要求
室外LED用开关电源,没有专门的安全试验标准,但从产品失效情况来看,很多是属于结构、温升、爬电距离、电气间隙、材料方面的问题。而 GB 4943-2001、IEC 60950-1:2005对电源有要求;而室外LED开关电源的安全适用时可参考IEC 60950-22:2005标准来考核产品的附加安全。可依据此类标准来设计和定型试验。
2.3 产品涉及的EMC要求
因为室外工程用的LED用开关电源是属于外部电源,可按信息技术类设备电磁兼容测试要求来试验。
2.3.1产品相关的EMC检测标准
国家标准、欧盟标准等同采用国际标准,只有本版上的差异,美国标准与国际标准在测试项目和方法上都有很大区别。
2.3.1.1 国家标准:GB 9254-1998或GB 9254-2008、GB/T 17618-1998、GB 17625.1-2003 、GB 17625.2-2007 。
2.3.1.2 国际标准:CISPR 22:2006、CISPR 24:1997+A1:2001+A2:2002 、IEC 61000-3-2:2005+A1:2008 、IEC 61000-3-3:2008。
2.3.1.3 欧盟标准:EN 55022:2006、EN 55024:1998+A2:2003 、EN 61000-3-2:2006、EN 61000-3-3:1995 。
2.3.1.4 美国标准: FCC PART 15RADIO FREQUENCY DEVICES
2.3.2产品相关的EMC检测项目
2.3.2.1 GB 9254-2008即CISPR 22:2006、EN 55022:2006检测项目有:电源端子骚扰电压、
辐射骚扰场强。
2.3.2.2GB/T 17618即CISPR22、EN 55022检测项目有:静电放电抗扰度、射频辐射场抗扰度、工频磁场抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、射频场感应传导抗扰度、浪涌抗扰度、电压暂降和短时中断抗扰度试验。
2.3.2.3标准G B 17625.1即IEC 61000-3-2、EN 61000-3-2检测项目有谐波电流发射。
2.3.2.4标准G B 17625.2即 IEC 61000-3-3、EN 61000-3-3检测项目有电压闪烁。
2.3.2.5美国标准FCC PART 15主要包含EMI部分项目,有电源端传导骚扰电压和辐射骚扰场强。
2.3.3 LED开关电源的EMC测试
LED开关电源的测试项目有电源端子骚扰电压、辐射骚扰场强、静电放电抗扰度、射频辐射场抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、射频场感应传导抗扰度、浪涌抗扰度、电压暂降和短时中断抗扰度、谐波电流发射和电压闪烁。
2.4 产品涉及的能效要求
2.4.1我国对外部电源的能效要求
把交流电网电压转换为一个固定的、单路低压直流或交流输出电压的额定输出功率不大于250W的外部电源的能效应满足GB 20943-2007的规定,目前CQC将此类单路输出式交流-直流和交流-交流外部电源节能产品列入了节能产品认证实施规则,规则号为CSC/G1206-2005。
2.4.2欧盟公布EuP指令关于外部电源的实施措施草案及其改写指令:《确立能源相关产品生态设计要求的框架》
2008年10月17日,欧盟生态设计法规委员会(Regulatory Committee)在EuP指令(2005/32/EC)第三次会议上公布了外部电源(External Power Supplies,EPS)的实施措施草案;2009年10月31日,欧盟委员会在其官方公报上公布了EuP指令(2005/32/EC)的改写指令:《确立能源相关产品生态设计要求的框架》(2009/125/EC)(简称ErP),并在公布之日起20日生效。新指令正式生效后,将取代现行的EuP指令。新指令最鲜明的变化就是将原EuP指令中的耗能产品扩展为能源相关产品(Energy-related Products,其他内容没有较大的变化。具体限值如下:
第一阶段:实施措施生效后1年
(1) 无负载状态:能源效率 < 0.50W
(2) 平均效率(Average active efficiency)
1.0W以下的产品,平均效率 0.500*Po;
1.0W～51.0 W的产品,平均效率 0.090*ln(Po)+0.5;
51.0 W以上的产品,平均效率 0.850。
第二阶段:实施措施生效后2年(1) 无负载状态下的能源效率应小于表4的限值:
表4 无负载状态下的能源效率限值
标称输出功率Po
(W) AC-AC外部电源
(低压外部电源除外) AC-DC外部电源
(低压外部电源除外) 低压外部电源
Po≤51 W 0.50 W 0.30 W 0.3 0W
Po > 51 W 0.50 W 0.50 W 不适用
(2) 平均效率应小于表5的限值:
表5平均效率限值
标称输出功率Po
(W) AC-AC和AC-DC外部电源
(低压外部电源除外) 低压外部电源
Po≤1 .0W 0.480*Po + 0.140 0.497*Po + 0.067
1.0W
Po > 51.0 W 0.870 0.860
2.4.3 LED开关电源的能效试验
LED开关电源应通过GB 20943-2007强制性检验项目。
2.5 产品涉及的有害物质限制要求
产品的ROHS符合性评价满足标准SN/T2002―2006的规定,适用时,还应符合使用国家(地区)有关技术法规对外部电源的环保、能效、性能等的规定。
欧盟在2006年7月1日开始正式实施ROHS指令(电气电子设备中限制使用某些有害物质指令),届时使用或含有镉(Cd),铅(Pb),汞(Hg),六价铬(Cr6+)等四种重金属,以及多溴苯(PBB),多溴二苯醚(PBDE)作为阻燃剂的电子电器产品将不允许进入欧盟市场。根据指令,电子电器设备的均一材质中镉含量应在质量比的0.01%以下,其它物质如铅,汞, 六价铬,多溴联苯和多溴联苯醚含量应在质量比的0.1%以下。
2.6 产品涉及的性能要求
性能满足有关的规范要求,通常应包括输出电压的准确度、电压调整率、负载调整率、输出纹波、功率因素、效率等。
2.7 欧盟出台的其他指令、法规和决议
2.7.1欧盟已出台765/2008/EC和768/2008/EC两项旨在严格CE标志认证规定的法规,以确保产品安全;
2.7.2 REACH 代表化学品注册、评估、授权和限制的法规,欧盟目前公布了15种高关注度物质;
2.7.3欧盟WEEE新修订草案,WEED指令总的要求是企业生产的产品回收率要高;
2.7.4欧盟1348/2008/EC决议、2009/6/EC指令,欧盟作出此项决定的目的是保护人类健康和安全。相关企业需引起注意,通过调整配方、加强对成品及有关原材料检测、开展对合格供货商的评定等措施进行应对。
3意义
本文研究总结了LED用开关电源适用的法律法规和标准要求,为评估和审查新开发产品的设计安全、科学有效地监控产品质量奠定了基础;对积极应对技术贸易壁垒,帮助企业提高质量管理水平、质量控制能力以及破壁应对能力,具有重大的指导意义。同时为今后国家局研究和制定“绿色电源”、“绿色电器”以及其他相关产品的技术措施和监管措施提供了一个很好的第一手参考资料。
参考文献:
[1] [美]Sanjaya Maniktala. 王志强等译. 精通开关电源设计[M].北京:人民邮电出版社,2008.
[2] 姜雪松,王鹰. 电磁兼容与PCB设计[M].北京:机械工业出版社, 2008.
LED应急照明高效驱动技术与系统可靠性(1)研究随着我国经济的持续高速增长，能源消耗不断增加，能源紧张的矛盾日益突出。“研究开发高效节能、长寿命的半导体照明产品”被列入国家中长期科学和技术发展规划(2012-2020)“能源”领域“工业节能”优先主题，我国半导体照明产业的发展正迎来自主创新、实现跨越式发展的重大历史机遇。 2008年我国南方地区先后发生冰雪和地震重大自然灾害，电力中断，严重影响了救灾工作和灾区人民的生活，应急照明产品在救灾抢险、医疗救护等方面显得尤为重要，特别是LED具有体积小、寿命长、效率高、低电压、使用安全、节能等一系列优点，因此科技部将“LED应急照明高效驱动技术与系统可靠性(1)研究”列为2008年863课题进行研究和开发。 一、LED应急照明应用的重要性 应急照明是现代公共建筑及工业建筑的重要安全设施，它同人身安全和建筑物安全紧密相关。当建筑物发生火灾或其它灾难，电源中断时，应急照明对人员疏散、消防救援工作，对重要的生产、工作的继续运行或必要的操作处置，都有重要的作用。通过LED照明应用产品的研发和推广应用，可以改变我国目前日常照明与应急照明一体化产品匮乏、不能在紧急情况下保证生产生活要求的现状;结合国家节能减排目标的实施，应研制系列民用应急半导体照明产品，此类照明产品除了在日常使用中达到节能要求外，在发生紧急情况时提供足够的光照度及照明时间，用于逃生、抢救财产及修复电力系统。开发在特殊应急环境中自带发电功能的照明产品，达到携带使用方便、可多次循环使用、具有自身防护功能的目标。 火灾、地震等自然灾害发生时，应急照明灯是逃生、救灾等的必需设备，预计未来3年内具有应急功能的半导体照明系列应用产品市场需求将超过20亿元。随着我国经济的发展，社会的安全意识和安全标准都有了很大的提升，其中对应急照明产品的要求也越来越高。这不但要求此类产品满足应急需求，还要具备节能、人性化、高可靠性等性能，而应急半导体照明的最大优势正在于此。同时，随着我国经济和社会的发展，救灾抢险、野外施工等离网及恶劣环境下的照明需求越来越高，也对应急半导体照明产品产生了巨大的市场需求。 “应急照明高效驱动技术与系统可靠性研究”课题的目标是以应用促开发，突破LED照明应用急需的产业化关键技术，完善半导体照明产业链。通过照明灯具设计、二次光学设计、散热设计、光源结构设计、驱动电路等应用技术系统集成，促进国产化器件在国内产品的规模化应用。 主要研究应急照明专用LED光源开发、LED应急照明灯具设计、LED应急照明灯具二次光学配光设计及整体散热设计、应急照明专用驱动电源和智能控制系统开发等内容。 主要考核指标为LED光源的发光效率≥100lm/W，热阻：≤9℃/W，灯具发光效率≥80lm/W，色温：3000-6000K;显色指数：≥80;电源功率因数≥0.9，电流总谐波失真≤20%，电源转换效率≥80%. 2010年课题完成时，灯具效率达到80lm/W，申请专利5-10项，可满足抗震救灾、野外勘探、军事等应急照明领域的迫切需求，有助于解决应对突发事件的照明保障，建立常年应急照明产品供应机制，实现在灾区重建、西部开发、新农村建设等的示范应用，加快节能减排的有效推广，提升我国半导体照明行业的国际竞争力。 二、LED应急照明集成技术研究的难点和创新性 LED应用在应急照明上还是刚刚起步，对驱动电路的设计、应急功能的选择及应急灯具的结构设计有待研究，特别是在应急照明的标准和应急灯具的可靠性研究上还处于滞后状态。其主要技术难点如下：
关键词：ZigBee技术，LED路灯，智能照明控制系统，解决方案
Abstract:This paper summarizes the existing in the street lamp lighting control scheme based on existing problems，ZigBee is presented based on the technology LED street lamp intelligent lighting control system of the characteristics and function of the realization，put forward this control system solutions，and briefly analyzed the control system of the failure of emergency measures。This control system has the high efficiency, intelligence, energy saving, environmental protection characteristic，In the energy of the growing tension today has high social benefits and economic benefits。
Keywords:Zigbee Technology，LED Street Lamp，Intelligent Lighting Control System；Solutions
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
1引言
据据笔者对城市照明现场调研发现，传统路灯都采用“全夜灯、恒照明”的方式进行照明，现有照明控制方案存在的问题及引发的管理困局归纳见表1：
表1 现有照明控制方案存在的问题及引发的管理困局
序号 存在问题 管理困局
1 无智能控制功能 无法根据路面交通流参数变化和周围照明环境实时进行照明亮度调整，造成能源浪费和光污染
2 无单灯状态检测功能 无法进行灯具状态在线检测及故障报警，造成灯具巡检工作量大，故障修复周期长
3 无数据监测管理功能 数据采集分析困难、节能量无法实现实时统计
2基于ZigBee技术的LED路灯智能照明控制系统的特点及实现的功能
2.1特点
1)采用ZigBee、3G/GPRS、互联网等通讯技术，易实施、免布线。
2)采用无级调光技术可以节约电力资源和保护路灯。
3)实施远程监控和管理减少了后期人力、物力、财力的投入，同时提高了巡查设备和路灯的工作效率。
4)及时反应和采取恰当措施保证低故障率。
5)智能化、信息化、数字化程度高。
2.2实现的功能
1）远程控制
在监控中心完成对系统内的所有路灯进行管理。具体可以控制到每一个路灯并且可以查看每一个路灯的状态。
2）LED灯定时调光（能耗控制）
可以在监控中心对系统下的路灯执行调光操作，能够在LED路灯的基础上更好的实现节能。并可以采集路灯电量、功率等电参数，加以储存显示。
3）分组管理
能够对系统下的路灯进行分组，例如某条路，某个区域等，对其进行统一管理。
4）数据采集管理
用户可以选配采集路灯所在区域的环境参数功能，例如光线、温度、湿度、噪音等。
5）智能管理
可以通过配置控制策略，以时间、光线、声音、温度等为基准，设定控制任务。系统根据设定的工作任务自动运行，实现路灯的无人值守、智能化管理。
6）灯具故障检测报警
使用传感器、电量计量芯片等实现对路灯工作状态的智能诊断，并将故障码通过网络上传至控制中心，维修人员通过故障信息可以很快的找到故障路灯位置，提高维修效率。
7）地理定位
本系统可以定位每个路灯的地理位置，并将其显示在监控中心。
3基于ZigBee技术的LED路灯智能照明控制系统的解决方案
为解决现有路灯控制方案存在的问题，考虑城市既有管线复杂，避免采用有线控制方式增加线路铺设困难，采用基于ZigBee技术的路灯智能照明控制系统解决方案。
ZigBee组网方案可供选择的物理设备可分为两种，分别是：全功能设备（FFD）和精简功能设备（RFD），两者相互结合，互相支持，配合使用。全功能设备（Full Function Device，FFD），在拓扑结构上，它可以支持任何一种拓扑结构，在功能应用上，它可以作为网络协调或者是网络路由器，并且它可以和任何一种设备进行通信；精简功能设备（Reduced Function Device，RFD），它只能支持星形拓扑结构，不能够成为网络协调器或者是路由器，但是可以作为终端设备或者是网络中的某一节点，可以和它们进行通信，因为其结构简易，所以实现起来十分简单，便于设计。
基于ZigBee技术的路灯智能照明控制系统解决方案的制定，结合路灯照明智能控制系统管理需求，选择采用全功能设备进行ZigBee组网。按照设备所执行功能的不同，将ZigBee全功能组网设备又可以分为三种类型：网络协调器（Coordinator）、路由器（Router）和终端设备（End Device），网络协调器PAN网络中的主控制器，具体如表2所示。在各种网络配置中，ZigBee网络要求至少一个全功能设备（FFD）作为网络协调器，网络协调器的作用主要是要存储下列基本信息：节点设备数据、数据转发表、设备关联表。网络节点是利用电池供电，并采用节能设计，其功能是，搜索可用的网络、按需传输数据、向网络协调器请求数据。
表2 ZigBee组网全功能物理设备类型
ZigBee设备 设备类型 功能
协调器 FFD 必须有，而且每个网络一个。
主控制器，成员身份管理、链路状态信息管理、分组转发等。
路由器 FFD 可选。
扩展网络范围，使更多节点加入网络。
终端设备 FFD 可选。
执行监控、控制功能。
基于ZigBee技术的路灯智能照明控制系统解决方案按照全功能设备ZigBee组网物理设备类型，构建路灯智能控制系统三级管理模式，系统网络拓扑图如图1所示，系统构成图如图2所示。
图1系统网络拓扑图
图2基于ZigBee的路灯智能照明控制系统构成图
基于ZigBee技术的路灯智能照明控制系统解决方案具体组网设备功能如下：
1）路灯控制中心
在路灯管理局设置路灯控制中心，进行路灯的综合管理及信息处理：
（1）路灯可视化综合管理，管理部门可直接了解当前设备运行状况；
（2）通过控制单元上传的信息，及时获知设备运行状况，提前维护不稳定设备以减少风险；
（3）发生突发事件时，自动发送信息至相关管理人员，以便相关人员能及时应对。
（4）根据控制软件计算的路面照明需求，向下一级的路灯控制器下发控制指令。
2）路灯控制器
在城区每一条道路安装一个智能控制单元，进行路灯实时控制并主要实现以下几个功能：
（1）根据控制中心指令，调节本路段路灯亮度，进一步降低能耗；
（2）设备运行异常时发送信息至路灯控制中心，便于及时维护；
（3）发生人为损坏或盗窃电缆时能及时将信息发送至控制中心，第一时间应对突况。
3）智能控制卡
LED灯具中集成的智能控制卡主要实现以下功能：
（1）根据路灯控制器指令调节路灯亮度；
（2）上传路灯运行状态至路灯控制器，并由路灯控制器上传至路灯控制中心，以便控制中心随时掌握路灯情况，如有异常，灯具控制中心可实现故障灯具定位和灯具故障报警。
根据基于ZigBee技术的LED路灯智能照明控制系统构成图可知，万一由于某种原因造成控制系统失效，所有灯具将采用最大功率运行，不会造成道路照明失效的后果。
4结束语
本文首先总结了传统路灯控制系统存在的问题，随后介绍了基于ZigBee技术的LED路灯智能照明控制系统的特点和功能，最后提出了基于ZigBee技术的LED路灯智能照明控制系统的解决方案，该方案实现了路灯节能控制系统的智能化、信息化和数字化，具有良好的经济效益和社会效益。
参考文献：
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[2] 李欣.基于ZigBee无线网络路灯监测控制系统的设计[J]. 科学大众(科学教育). 2010(05)
[3] 刘鹏. 基于CC2480的ZigBee无线节能路灯系统[J]. 通信技术. 2009(01)
[4] 林方键.基于ZigBee网络的路灯节能控制系统[J]. 控制工程. 2009(03)
[5] 申利民. 基于ZigBee的智能小区LED路灯控制系统设计[J]. 中国照明电器. 2011(02)
作者简介
关键词：智能照明；物联网
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）28-0225-03
1 前言
LED进入城市照明领域，实现了城市照明第一次节能。不仅如此，由于城市照明路灯数量众多，如果能应用无线传感等物联网技术与智能控制技术，通过实时感知天气、室外光线亮度和交通流量的变化，借助电子通讯技术和计算机技术，实现城市照明系统自动监测、控制路灯的运行状况，及时发现故障路灯，以便及时维修，在满足适时照明需求的同时达到二次节能与降低维护成本的目的。
2 现状
传统的群控、组控等传统路灯控制模式与有线的现场总线技术因施工布线复杂、可靠性差、不经济等问题已经逐步被无线智能控制技术所取代。目前的无线智能控制中，因Zigbee在网络容量十分巨大、低功耗、工作在2.4G免费频段、网络自愈功能、技术成本低等方面的优势被广泛使用。但作为新兴的无线通信技术，ZigBee也存在着一些缺点，如网络深度、网络容量等。从理论上说，ZigBee技术网络容量能达到65536个，但现有的技术水平只能做到几百个。在网络深度方面，目前的技术水平也只能达到二十左右，这些给道路照明智能控制带来了许多麻烦，因此，上层必须结合应用GPRS技术，扩展城市路灯监控范围。
公司于2014年下半年开始《基于物联网技术的LED智能照明管理平台》的研发，在综合应用Zigbee和GPRS等无线通讯技术基础上，提出了建设二层通讯网络的网络结构：网关节点到监控中心节点之间为主干网，采用GPRS连接；智能化单灯终端节点到网关节点之间为二级子网，采用Zigbee传感网络。经过近两年的研发与实地测试，已经显示出技术的优越性。结合《基于物联网技术的LED智能照明管理平台》项目的实施，现就ZigBee+GPRS物联网技术在LED智能照明管理上的运用做一浅析探讨。
3 LED智能照明管理的业务流程
LED智能照明管理业务流程如下图1所示：
LED智能照明管理的业务流程如上图所示。
服务场景：公路＼广场＼园林是社会化路灯应用的几个场景，在相应的场景中我们应以不同的情景模式来控制路灯，达到快速配置节能的目的。
遥控：按时间曲线和光照度由监控中心计算机统一自动控制各照明节点路灯和亮化灯的开/关，并能实现手动单节点、分组开关灯等功能。
遥测：自动巡测为2秒钟的时间周期，随机手动检测路灯的电压、电流等工作参数，最多可检测3×8个交流信号。
遥信：获取路灯的状态和控制开关状态。
遥调：实现与配电柜和单灯的调压、节能设备对接。
分组功能：节点任意分组，分别采用时控/光控、工作日/节假日/重大节日灯的多套控制方案。
故障告警：采用声光、语音和短信多种形式报警，告警项目可配置。
GPS授时功能：采用卫星GPS系统，确保监控中心、灯光节点控制器、单灯控制器时间精准。
自主运行能力：照明节点控制器和单灯控制器具有自运行能力，确保无线通信不畅时正常开/关灯。
要实现上述LED智能照明管理的遥感、遥测、遥信、遥调、分组多模式功能切换、预警和自主运行等功能，就必须解决监控中心到路灯终端的信号长距离无失真传输与近距离高效、精确、高可靠性的通信问题。
4 ZigBee+GPRS的网络拓扑
ZigBee+GPRS物联网技术的网络拓扑图如下：
局域网：以类似公路局，是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。局域网可以实现统操作、系文件管理、应用软件共享、打印机共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。智能路灯管理软件的WEB服务器与工作人员一般都处于同一个局域网中。
以太网：工作人员的网络主是以一个以太网的方式存在。
英特网：英特网主要是有权限的操作员（外线维修员）及连接智能硬件GPRS网络。
GPRS网：通过利用GSM网络中未使用的TDMA信道，提供中速的数据传递，以达到无线控制路灯集中控制器的目的。
ZigBee区域网：ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。他有效节省大规模部署路灯的GPRS模块的成本，使一个区域的路灯在个区域的集中器的集中操作。
5 Zigbee与GPRS网关节点的软硬件配置
在基于ZigBee/GPRS/互联网的远程智能监控系统中，网络被分成主干网和二级子网两层，主干网运行的是TCP/IP协议，通过GPRS连接；二级子网运行的ZigBee协议。由于两级网络分别使用不同协议，因此，需要网关节点完成协议的转换，以实现两级网络之间数据的透明传输。
5.1 网关节点的硬件配置
Zigbee与GPRS网关节点负责将无线传感器网络通过GPRS接入互联网络。该网关节点通过Zigbee模块和所辖线路的单灯控制器相连，收集单灯控制器上传的状态数据，并下传控制信令。另外，经由GPRS模块将收集到的数据上传至远程监控中心，由监控中心进行相应处理。
Zigbee与GPRS网关节点原理框图如图3所示。
网关节点可采用基于ARM7或ARM9核RISC结构的微处理器，ZigBee无线射频模块可采用基于Freescale、Chipcon、Helicomm等公司的系列专用芯片，GPRS通讯模块可选用Motorola公司的G20、Siemens公司的MC39i及SIMCOM公司的SIMl00等产品，完成基于GPRS网络的移动数据通信。主存储器方面，使用Flash存储器和SDRAM，Flash存储器可存放已调试好的用户应用程序、嵌入式操作系统或其它在系统掉电后需要保存的用户数据等，SDRAM为操作系统和应用程序提供运行空间，并为通信提供接收和发送数据缓存区。直流稳压电路、LED检测电路、LED调光电路、功率控制电路等电路设计与单灯控制器中的电路相同。
5.2 网关节点的软件设计
软件分层结构如图4所示。
6 Zigbee+GPRS在LED智能照明管理平台上运用的优势
LED智能照明管理平台有效结合应用ZigBee和GPRS网络，具有如下优势、特点：
①长短的距离互补，能够实现大距离范围内（如一个城市）的城市路灯监控。
②低成本的软硬件结合，使得技术可行性高。
③GPRS具有实时在线的特性，数据传输时延小，能很好地满足系统对数据传输实时性的要求。
④GPRS采用完善的频分复用机制，具有很强的抗干扰性能，数据传输可靠。ZigBee技术采用了碰撞避免机制，具有低的丢包率和传输出错率，这使得整个系统的信息收集和传递具有很高的可靠性。
⑤二层通讯网络的网络结构扩展了网络覆盖范围，同时网络结构可灵活配置，以适应不同的应用。在企业内部，由于范围不大，路灯数量有限，控制相对简单，可只配置一个网关节点，其余节点均为智能化单灯终端节点，构成一个基于Zigbee的小范围、低成本传感网络。相反，如果是城市公共路灯，由于覆盖范围广，环境复杂，此时的路灯远程智能监控系统将由众多的Zigbee传感网络组成，传感网络之间通过GPRS连接，并需要大量增加网关节点数量，以缓解终端节点、网关节点、监控中心节点等节点间通讯压力。
7 总结
根据基于物联网技术的LED智能照明管理平台项目实施的实际情况，并借鉴其他LED智能控制系统的技术优劣势，ZigBee+GPRS物联网技术凭借广覆盖性、高效性、精确性、高可靠性、节约性和智能性，符合LED智能照明控制发展的趋势，系统软硬件配置合理，功能完备，性能突出，不仅可以满足LED智能照明管理平台的控制、监视、测量和报警等要求，也为LED智能照明管理平台后续功能复杂化、融入智慧城市实现单一的业务服务向综合体系的转变，实现社会公共服务向民生应用领域的延伸提供可行性。
参考文献：
[1] 宋剑飞.基于Zigbee的智能路灯控制研究[D].河北科技大学，2011.
[2] 张伟，王宏刚，程培温.基于GPRS的智能路灯远程监控系统的研究[J].计算机测量与控制，2010，18（9）.
[3] 闫超，倪建成.基于GPRS的智能路灯Web监控系统的设计与实现[J].软件导刊，2012，11（4）.
另外，LED光源有如下许多优点：
电压：
LED使用低压电源，供电电压在6~24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。
效能：
消耗能量较同光效的白炽灯减少80%。
适用性：
很小，每个单元LED小片是3~5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境。
稳定性：
10万小时，光衰为初始的50%。
响应时间：其白炽灯的响应时问为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级。
对环境污染：
无有害金属汞。
颜色：
改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，依次变为橙色、黄色，最后为绿色。
关键词：影视照明；LED；机遇与挑战；光明之路
LED（LightEmittingDiode）中文意思为发光二极管，是一种能够将电能转化为光能的固态半导体器件。随着半导体技术的迅猛发展，LED灯具高举“高光效、低碳耗、长寿命、多功能”大旗，在照明行业掀起了革命性浪潮，昂首阔步迈入“第四代新光源”之列。2003年，我国正式启动“国家半导体照明工程”计划。2009年，科技部在全国部分城市启动“十城万盏”半导体照明应用工程试点工作。2010年，国务院常务会议审议并原则通过《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，半导体照明材料成为新材料领域战略性新兴产业之一。随着市场拓展和技术进步以及政策的助力，中国LED产业浪潮更加势不可挡。2011年，国内一年中有7家LED行业企业在A股市场实现IPO，累计融资金额近40亿元。2012年我国LED产业产值预计将超过4000亿元。如果说LED在公共照明领域的广泛运用是“第一次飞跃”，同样，大功率LED在影视照明领域必将掀起“二次飞跃”。了解LED照明灯具及其在影视照明领域的应用规律，探索影视照明LED面临的机遇与挑战，对于我们做好影视生产中的照明工作有着积极意义。
1 从传统白炽灯到影视照明LED专业灯具，LED在照明领域实现了两次飞跃
1.1 由传统白炽灯到LED灯，LED实现了照明领域的第一次飞跃
LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“PN结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。LED发光的颜色由所使用的基本材料决定。最初，LED并没有应用于影视照明，主要是因为最初的LED只能发出红色光或黄色光，没有发出蓝光的LED。红黄蓝三色光混合后，才能产生白光，或者有直接发出白光的LED。白光LED一般采用两种方法形成。第一种是利用“蓝光技术”与荧光粉配合形成白光；第二种是多种单色光混合方法。这两种方法都已能成功产生白光器件。目前LED还处于半导体照明应用初期，国际上LED技术的前沿课题始终是高亮度化、全色化、更大应用范围和更低成本。虽然未来几年内LED应用市场发展最快的领域并非影视照明市场，而是显示器用背光源，不过厂商对于推动LED普通照明市场的态度仍然非常积极，并开始推出与传统照明极为相似的LED照明产品，包括用来取代E26/E27、GU10、MR16以及PAR系列等不同规格的LED灯，或是应用在户外场所的景观照明、投射灯、泛光灯、地底灯、矮柱灯等，都是未来几年较常见的LED照明应用。相较于传统光源在技术进展方面已趋成熟，LED发光效率仍有很大进步空间。据资料显示，在1998年白光LED光源刚推出的时候光效只有5lm/w，到2005年的时候光效已经达到50lm/w，目前用于商业照明的光效达到100lm/w，预计到2015年LED的光效有可能达到200lm/w以上。2012年，随着各国正式开始禁用白炽灯，加上中国政府对LED照明的大力扶持，LED照明应用市场迎来了巨大的发展机遇。科锐公司白光功率型LED光效再度刷新行业最高纪录，达到254lm/w。美国能源部及马里兰大学则采用GE航空发动机的高速空气喷射技术研发出1500lm原型LED灯；德国研究人员研发出了新型超高亮度LED食品均匀照明技术。此外，硅衬底大功率LED、高压LED、COB、LED光引擎发展等，依然是业内关注的焦点。与此同时，LED企业间对于市场的争夺将更激烈。今年五一黄金周前后，中国LED业者们从日本东京“LED NextStage 2012”，到布局LED广交会和中山古镇灯饰“LED照明配件与生产设备展览会”，再到德国法兰克福国际建筑与照明展，LED会展如“走马灯”，LED产品琳琅满目。中国的LED业者机遇与挑战共存。
1.2 大功率LED照明灯具的产生，LED实现了由传统领域到影视专业照明领域的第二次飞跃
在影视照明领域，LED灯具的应用正在吸引着大家的目光，它作为一种新型的绿色光源产品，已经逐步走入影视照明领域。2004年，北京BIRTV展会上LED筒子灯（PAR灯） 首次亮相，揭开了LED在电视舞台照明的新领域的帷幕。2008北京奥运会开闭幕式及2009年中央电视台春节联欢晚会使用广州雅江光电公司大功率YGLED603和YGLED321W灯具。2009年，星光公司使用100WLED灯具装饰中央电视台新闻联播演播室，2010年400WLED灯具装饰长安大剧院，真正实现了国产LED的两个突破：一是大功率（400W以上）LED高性能投光灯在央视舞台中的首次运用；二是打破了国外产品一统中国舞台LED的局面。伴随着1000w的LED电脑灯及LED的单体功率达到400W以上，LED灯具已经从单纯的效果照明，进入到人物照明领域，影视照明的LED新时代已经到来。
LED影视照明灯具的特点。一是发光效率高，低碳低耗，节能环保。LED的发光原理决定了它的能量转化效率非常高，理论上与白炽灯比较能达到90%的节能，从理论上讲LED的发光效率能达到300lm/w以上。LED还可以与太阳能电池结合起来应用，节能又环保。其本身不含有毒有害物质（如：Hg汞）。二是光色纯正，光控响应快。LED产品已覆盖了整个可见光谱范围，色彩纯度好，饱和度很高。三是防潮抗震，使用寿命长。正常情况下使用LED，其光衰可以减到70%的标准寿命10万小时，减少了更换频率和其他维护工作。由于LED的外部多采用环氧树脂来保护，所以密封性能和抗冲击的性能都很好，甚至可以应用于特种照明，例如水下照明等。另外，LED还有其他很多优点如：低热量、光束角易控制、体积小等，这些都使LED光源具有很大的优势，为应用于影视照明创造了有利条件。（参数比较如下图，参数来源参照2011年广州国际照明展及北京星光影视设备科技股份公司）
2 影视照明LED的机遇与挑战
2.1 变“追随者”为“引导者”，让“核心技术研发”成为影视照明LED的“动力源”
资料显示，部分LED企业重外观而不重功用，LED照明产品质量参差不齐，研发水平停滞于只是将光源、电源、驱动板、外壳及配件进行简单的组装。不在LED产品的核心部分下功夫，反倒是在外观方面费劲心思。通过问卷调查，LED等工业发展重地的佛山近3000多家企业近3年来39%的企业没有研发投入，41%的企业研发投入占销售收入比例仅在1%至5%之间。作为中国灯饰之都的中山古镇，其已成为“山寨”灯具的集散地。即使是7家封装LED企业，所募集资金大都用在产能扩建项目和产业链延伸上，甚至用于金融产品理财，很少见到用于技术升级或开发核心技术。深圳长方半导体照明股份有限公司（股票代码300301）募集资金近2亿元，今年一季报显示用于新产品研发的投入几乎为空白。相反，美、日、德、荷等全球5大LED厂商结成了LED专利联盟，正步步为营推进技术垄断战略，全球LED领域的技术和专利，多被美、日、德等发达国家的大公司所占有。专利战一触即发，中国企业恐有“走麦城”之虞，缺乏核心的技术创新能力已成中国企业屡屡失分的致命伤。中国LED企业要建立自身的江湖地位，充当市场的引导者，就要强化自身在技术领域的话语权，通过技术升级向中、高端产品延伸，应该走出“一流企业卖技术，二流企业卖产品，三流企业卖力气”之路，切莫本末倒置，成为市场的追随者，受制于市场，被人牵着鼻子走。
我国于2003年正式启动了“国家半导体照明工程”计划。2005年又启动了“半导体照明工程产业化技术开发”重大项目。在“十一五”计划中，国家继续把半导体照明工程作为一个重大工程来推动。2006年初，“高效节能、长寿命的半导体照明产品”的研发被列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006―2020）》中的第一重点领域（能源）的第一优先主题（工业节能）。2009年，科技部在天津、石家庄等21个城市启动“十城万盏”半导体照明应用工程试点工作。2009年10月，国家发改委等6部门出台《半导体节能产业发展意见》为我国半导体照明产业指明方向。2010年10月，国务院常务会议审议并原则通过《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，决定明确提出现阶段重点培育和发展包括节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等七大产业。在这七大产业中，半导体照明材料成为新材料领域努力实现快速健康发展的战略性新兴产业之一。近期，在广州国际照明展暨LED展期间举办“2012亚洲LED高峰论坛”上，国内相关LED生产企业专门设立了“CTO技术交流大会”，来自罗姆、台达电子、晶元光电、新世纪光电、艾比森光电、茂硕电源、晶能光电、杭科光电、天电光电等LED企业首席技术主管共享当前最先的LED技术，共同探讨LED技术发展难题。
2.2 变“贴洋牌”为“树品牌”，亟待出台大中华地区LED自主品牌的“民族国标”
目前，我国LED产业的产量为全球第一，产值位居全球第二。传统白炽灯将淡出市场，LED灯具将成为照明市场的主流。2011年8月初，国家发改委颁布《中国逐步淘汰白炽灯路线图》，明确规定，从2012年10月1日起，禁止销售100瓦及以上普通照明用白炽灯；2014年10月1日起，禁止销售60瓦及以上普通照明用白炽灯；2016年10月1日起，禁止销售和进口15瓦及以上普通照明用白炽灯。LED照明灯具必将成为一个海量的产品。目前，中国照明市场虽然容量巨大、品牌众多，但是以飞利浦、欧司朗、GE等为代表的几大“洋品牌”一统中国照明市场。本土照明企业虽然数目众多，但是缺乏品牌影响力和核心技术优势，不乏是国外产品的“组装车间”。由于LED生产上游的外延片、芯片封装等关键领域存在很多专利问题，跨国巨头如美国SemiLED&Corporation、荷兰Lemnis公司等正在构建庞大的专利池，意图封杀我国LED产业的长远发展。中国LED企业亟待“冲出重围”。国家科技部官员透露，根据2015年国家“十二五”LED节能规划目标，LED产业化光效流明要达到150流明/瓦，研发水平达到200流明/瓦，寿命达到5万小时，市场规模达到5000亿元以上。“不以规矩，不能成方圆”，国内LED生产企业由于缺少规范统一的标准化光组件和灯具标准，加上各家企业自身现有的装备设施、各自的工作基础和技术水平发展不均衡，造成了市场上出现的LED照明应用产品种类繁多、性能各异、互换性差，给整个产业的发展提出了严峻挑战，同时也在一定程度上制约了LED照明产业的健康发展。目前，国内很多机构如CALI（China Association of Lighting Industry）中国照明电器协会和CSA（China SolidState Lighting Association）中国半导体照明产业与研发联盟、工信部标准化研究所等单位都在进行LED 行业特别是照明相关的标准制订工作。2008年10月，全国照明电器标准化技术委员会与信息产业部半导体照明技术标准工作组相继召开会议通过12项LED国标送审稿和7项LED电子行业标准送审稿（见附表），并于2009年、2010年相继颁布实施。
