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(jìn)我們的生活之中。在近些年使用LED技術(shù)的產(chǎn)品也不斷地在我們的生活之中得到應(yīng)用，例如LED技術(shù)應(yīng)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(zhì)量，提高我們的生活品質(zhì)，豐富我們的生活趣味。其中LED技術(shù)的興起對于傳統(tǒng)燈具的設(shè)計有著本質(zhì)上的改革。以下將從LED的原理發(fā)展、技術(shù)優(yōu)勢的方面以及具體在燈具創(chuàng)新設(shè)計中的應(yīng)用等方面來論述。

　　1.LED技術(shù)基礎(chǔ)理論及其發(fā)展

　　1.1 LED技術(shù)基礎(chǔ)理論

　　LED（Lighting Emitting Diode）即發(fā)光二極管，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固體發(fā)光材料。發(fā)光二極管主要由PN結(jié)晶片、電極和光學(xué)系統(tǒng)組成；它主要是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，基本結(jié)構(gòu)是一塊電子發(fā)光的半導(dǎo)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(hù)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(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，P型半導(dǎo)體為多空穴的半導(dǎo)體，N型半導(dǎo)體為多電子的半導(dǎo)體，當(dāng)這兩種半導(dǎo)體結(jié)合起來的時候，它們之間就形成一個過渡層，稱為P-N結(jié)。當(dāng)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(jié)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(shù)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(dǎo)體照明相結(jié)合完成光電到電光的轉(zhuǎn)換，是最佳的組合模式。不僅省去了相關(guān)的電線及配套設(shè)施的費用，而且還能按照節(jié)能光源的尺寸、形狀等精準(zhǔn)的設(shè)計出燈具的光學(xué)系統(tǒng)，進(jìn)一步提高燈光的有效利用率。

　　1.1.2集成化技術(shù)發(fā)展

　　隨著電子化技術(shù)的迅速發(fā)展，集成化技術(shù)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(jī)控制系統(tǒng)對燈具和照明系統(tǒng)的應(yīng)用取得了明顯的進(jìn)步。在調(diào)光、遠(yuǎn)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(shù)、新工藝的不斷發(fā)展與采用，例如像鎮(zhèn)流器等配件設(shè)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(gòu)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(yīng)用于小型及多功能用于燈具的設(shè)計與研發(fā)。

　　1.2 LED技術(shù)優(yōu)勢

　　LED技術(shù)主要包含節(jié)能、環(huán)保、體積小、壽命長、燈光色彩豐富、技術(shù)先進(jìn)等優(yōu)點。由于LED作為半導(dǎo)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(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合�，使用壽命可達(dá)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(lán)三基色原理，在計算機(jī)數(shù)碼技術(shù)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(dǎo)體光電器件“高新尖”技術(shù)；它同時融合了計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、圖像處理、嵌入式控制等技術(shù)，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(shù)在燈具創(chuàng)新設(shè)計中的應(yīng)用

　　1.3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　在LED燈具設(shè)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(shù)原理簡單明了，燈具內(nèi)部結(jié)構(gòu)也很小巧；所以在設(shè)計的時候可以把單個LED晶片看作個體，看作平面構(gòu)成或立體構(gòu)成中的基本元素，運用平面構(gòu)成中的漸變、發(fā)散、重復(fù)、對比、對稱、密集、平衡、節(jié)奏、比例等形式法則對LED晶粒進(jìn)行排列設(shè)計；再通過立體構(gòu)成法則對這些排列好的LED晶片有組織有秩序地進(jìn)行排列、組合、分解；最后利用各種材料把它們結(jié)合起來形成有變化、有個性的燈具造型。運用構(gòu)成設(shè)計法則進(jìn)行燈具設(shè)計，大大提高了設(shè)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(gòu)成的裝飾效果。

　　1.3.2仿生態(tài)學(xué)設(shè)計

　　燈具設(shè)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(shè)計手法進(jìn)行設(shè)計。下面主要介紹從LED燈具形態(tài)、燈具功能、燈具結(jié)構(gòu)三個方面進(jìn)行仿生設(shè)計。

　　形態(tài)仿生設(shè)計是對生物體的整體形態(tài)或局部特征進(jìn)行模仿、應(yīng)用聯(lián)想、移情、組合等方式進(jìn)行抽象，應(yīng)用于燈具形態(tài)中。此種設(shè)計方法能夠使人在心理、生理、情感效果上產(chǎn)生呼應(yīng)，以實現(xiàn)LED燈具的最終設(shè)計意義及功能性。形態(tài)仿生設(shè)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(shè)計是設(shè)計師對于生物形態(tài)的進(jìn)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(shè)計中的設(shè)計方式。因此其富有較高的藝術(shù)性和想象空間。

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

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

　　1.3.3模塊系統(tǒng)化設(shè)計

　　模塊是構(gòu)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(shè)計中，模塊是指把光源、散熱部件、驅(qū)動電源統(tǒng)一集成在一起。燈具設(shè)計師進(jìn)行模塊化設(shè)計，要根據(jù)燈具整體形態(tài)系統(tǒng)，把整體功能目標(biāo)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(jìn)一步分解功能子系統(tǒng)。在現(xiàn)代LED燈具設(shè)計中，要根據(jù)燈具總功能，在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)一步分解形成結(jié)構(gòu)單元模塊，尋求系統(tǒng)中模塊之間在形態(tài)、技術(shù)、結(jié)構(gòu)之間的銜接和協(xié)調(diào)。

　　在燈具的設(shè)計過程中對于設(shè)計師的技術(shù)、審美、藝術(shù)表達(dá)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(shè)計師對于燈具的性能系統(tǒng)特點，進(jìn)行簡練而明確的表達(dá)塊接口特征。

　　在如今生活領(lǐng)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(lǐng)域電子信息提示領(lǐng)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。