摘要：通过对目前灯具的特点和现代照明对灯具要求的分析，提出了LED灯具创新的原则和标准，进行LED艺术灯具特点和种类的研究，为LED灯具的研发提供了理论依据。
关键词：LED照明艺术灯具
一、创新原则
目前的LED灯具，仅有比较小的射灯、用几个彩色LED作一下简单装饰的吸顶灯、壁灯等产品，功能性照明才刚刚开始，艺术照明几乎还没有开始，全世界半导体照明正处于发展阶段。现在研发制作LED艺术灯具，时机非常合适。
在处理LED灯具时，应注意下面一些原则：
1.1 坚持功能适应、技术先进、经济合理、造型美观的基本原则
要在设计构思上有创新精神，使设计新颖并富有魅力和时代感，同时注意先进技术的采纳。将照明的光色、配置、遮光、效率、亮度、照度等同时考虑，并要协调统一，充分保证功能需求并讲求科学合理。
1.2 灯光的使用应有明确的目的性
整个环境照明和重点对象照明最好有所分工，环境照明的任务是在室内有均匀的照度，重点照明则作重用在突出艺术装饰或某个需要引人注目的物件上。
同时考虑白天和晚上的艺术效果，特别是晚上开灯后的效果。灯具不仅在晚间使用，它在白天仍存在于室内装饰的一部分，故在设计时应考虑白天如何与其它装饰有机地联系起来，形成一个整体。
二、创新标准
LED灯具创新标准应该包括数量和质量、节能、艺术性三方面。
2.1 照明数量和质量标准
照明标准是由国家制订的，是照明工程设计的重要依据。照明标准包括适当的照度水平，最佳亮度比、宜人的光色、良好的显色性以及眩光的限制。
2.2 照明节能
我国提倡绿色照明的主要任务就是在保证照明质量的基础上，注重节能，这在新的照明标准中也有所体现。它包括照明功率密度值和充分利用天然光两项内容。
为了节约能源，照明标准里强调了人工光作为天然光的补充，而非取代天然光，并且有条件时，宜利用太阳能作为照明能源。
2.3 照明艺术
通常人们习惯将灯光适宜的投光角度和美观的造型作为照明艺术的评价指标。一个房间的照明，如果能将室内空间结构特征、室内的人和物清晰而自然地显现出来，这个光环境给人的感受就生动了。照明光线的方向性不能太强，否则会出现令人不愉快的生硬的阴影，但是光线也不应当过分漫射，以致被照物体完全没有立体感，造型平淡无奇。
另外，在LED平面型光源上使混光、混色的均匀水平和透光率提高后，会消除点状光斑，从而达到更好的照明效果。
三、LED艺术灯具
艺术照明追求的是灯光环境、装饰效果，需要的亮度不高，现在小功率LED的发光效率与白炽灯相比，已经高出几倍了，而且性能稳定，已经完全能够适合艺术灯具的需要。
3.1LED艺术灯具的特点
LED艺术灯具上的发光部件做成了各种造型的透明薄片，多个微型LED被安装在薄片形发光体的内部。针对不同的灯具，薄片的发光体的两侧表面进行了不同的处理，有的做成了光面；有的做成了毛玻璃效果的表面；有的做有凹陷到透明薄片内的各种造型的沟、坑；有的还做上反光膜等。有些反光膜的外面，还有彩色漆膜或者固定了引线和结构件等的复合材料。LED艺术灯具是由薄片形发光体和结构件，有些还有装饰件等组合在一起构成的灯具。LED艺术灯具在创造华丽的灯光造型，为人们提供视觉享受的同时，绝大部分光线都散射了出来，照亮了周围的环境。这种亮度在看电视、或者休闲的时候非常适合于房间照明，增加薄形发光体内部微型LED的数量，也能够实现常规照明。
除了用LED灯发出的光线进行创作外，利用LED的刻意排列，以LED本体建构造型，又是LED不同于其它光源的优势。LED在室内装饰中色彩丰富，鲜艳，都得到较好的艺术效果。
3.2LED艺术灯具的种类
LED艺术灯具大致可以分为下面几类：
1、表面发光的LED艺术灯具，最简单的是平面形或者类似平面形的。它们能够封装在顶棚、墙壁或者地面上，大的发光面积可以通过多个小平面形LED艺术灯具拼接组成。复杂一些的是各种艺术造型的发光顶棚、发光墙壁、发光的浮雕等表面发光的不同大小的LED艺术灯具。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2、由各种造型或者各种组合的薄片形发光体与各种装饰件、结构件组合在一起，就能够做出大型、小型很多种系列的全新的艺术灯具。这一类LED艺术灯具品种系列最多、最丰富，能够形成很多种各式各样的变化，能够替代传统的吊灯、吸顶灯、壁灯等。
3、灯光雕塑的开发。对物体从内部用人工光照射，可以创造出光的雕塑。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，做成飞鸟、花卉、动物、雕塑等造型，用于室外的照明、环境美化以及广告灯。
3.3LED艺术灯具的市场前景
LED艺术灯具用料少，结构简单，微型LED是成熟产品，价格也不高，而且还可以把微型LED的管芯直接封装在薄片形透明体的内部，整个灯具的成本相对比较低。再加上技术上的领先，全新的时代特征，美丽多变的外观造型、灯光造型，能够使LED艺术灯具赢得比较高的价格。LED艺术灯具涉及人们工作、生活、娱乐的各个地方，属于民用产品，其潜在市场非常巨大，比较高的价格庞大的市场，决定了生产LED艺术灯具能够获得很好的经济效益。
四、结构部分
散热：LED的散热现在越来越为人们所重视，这是因为LED的光衰或其寿命是直接和其结温有关，散热不好结温就高，寿命就短，依照阿雷纽斯法则温度每降低10℃寿命会延长2倍。结温假如能够控制在65°C，那么其光衰至70%的寿命可以高达10万小时！这是人们梦寐以求的寿命，可是真的可以实现吗？是的，只要能够认真地处理它的散热问题就有可能做到！遗憾的是，现在实际的LED灯的散热和这个要求相去甚远！以致LED灯具的寿命变成了一个影响其性能的主要问题，所以必须要认真对待！
要谈到散热器，有一个概念先要搞清楚，就是导热和散热的区别。导热就是要把热量最快地从发热源传送到散热器表面，而散热则是要把热量从散热器表面散发到空气中去。首先要把热最快的导出来，然后要最有效地散到空气里去。因为不管采用什么方法散热，最后还是只能把热量散发到空气中。而热量的散发只有两种途径：对流和辐射。
热辐射的散热公式为“Q =E×S×F×Δ（Ta-Tb）”。公式中Q代表热辐射所交换的能力，E是物体表面的热辐射系数。在实际中，当物质为金属且表面光洁的情况下，热辐射系数比较小，而把金属表面进行处理后（比如发黑）其表面热辐射系数值就会提升。塑料或非金属类的热辐射系数值大部分都比较高。S是物体的表面积，F则是辐射热交换的角度和表面的函数关系，但这里这个函数比较难以解释。Δ（Ta-Tb）则是表面a的温度同表面b之间的温度差。因此热辐射量和热辐射系数、物体表面积的大小以及温度差之间都存在正比关系。绝对黑体的辐射系数为1。热辐射散热也可以用另一个公式来表示：
热辐射的散热量[W]=5.67x10-8x辐射率x散热器面积[m2]x（平均温度+273）3x（温差）[°C]
氧化处理是改进材料的辐射散热的重要途径。采用铸铁的暖气片有相当一部分的散热靠的是辐射散热。而且塑料的热辐射性能和氧化后的金属差不多。
为了改进辐射散热，铝合金鳍片散热器可以发黑处理，但是有人是采用喷黑色塑胶漆的方法，这种方法虽然也使其表面变黑，但是实际上又加上了一层绝缘层，妨碍了它的散热。最好的方法是采用阳极氧化发黑处理，这个氧化层可以做得很薄，不至于影响其散热，但对辐射散热有很大的改进。
总之，不管是对流还是辐射都是和散热器的散热面积成正比，所以要改善散热一定要加大散热器的面积。
重量：解决了光、电、散热后，还有一个容易被忽视的问题，就是重量。与传统的节能灯相比，LED照明灯的重量显然比较大。螺旋类接口的灯具中，荧光灯的重量只有LED灯具的数分之一，由于没有了散热片的问题，荧光灯的重量对灯座来说可以忽略不计，但是LED的重量对灯座是一个很严重的考验。
特别是我们设计LED光源去替换传统光源的时候。大家可以这样想，传统灯具在国家强制性产品认证范围内，对此类灯具，会做重力垂吊试验保证灯具牢固。现在我们用远重于传统光源的LED光源去做更换，新的灯具是有传统灯具加新的LED光源，那这个组合是否仍满足相关的国家强制性标准？
结束语：
LED艺术灯具打破了现代艺术灯具的传统结构，创造出了更加简洁、更加艺术化、而且千变万化的外观造型，创造出了各式各样新颖独特的灯光造型，为人们提供了更有情趣、更加舒适宜人的灯光环境，也为人们创造了更加美好的视觉享受。它们非常适合现代人们的需要，也适合现代建筑装饰的需要和现代建筑照明的需要，将会形成全新的时代特征。LED艺术灯具能够创造巨大的经济效益，能够使中国的半导体照明事业得到快速的发展。半导体照明真正实现时，LED艺术灯具将会成为未来灯具中的主流产品。
参考文献：
[1]、高履泰.《建筑光环境设计》水利电力出版社，2016.23
[2]、中国绿色照明工程促进项目办公室“国内外专家评估报告”，2017.1
[3]、郝洛西.《城市照明设计》辽宁科学与技术出版社，2016.29
[4]、尹思谨.《城市色彩景观规划设计》东南大学出版社，2017.14
论文作者:刘潇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/28
标签：灯具论文; 艺术论文; 热辐射论文; 造型论文; 表面论文; 薄片论文; 的是论文; 《基层建设》2019年第16期论文;