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led灯漏气怎么办

时间:2018-07-31   来源:手工制作   点击:

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led灯漏气怎么办 第一篇_LED与霓虹灯的问题比较

LED与霓虹灯的浅比较

从霓虹灯工程制作类企业,到霓虹灯材料经销商,再到霓虹灯材料生产企业纷纷表示这2年生意难做,曾几何时霓虹灯琳琅满目,光彩耀人,现在为什么会出现这种状况呢? 其实可以理解,霓虹灯火爆之时,在利润的驱使下,霓虹灯各类企业如雨后春笋,这导致市场上充斥着数量巨大的不良品,由于市场上霓虹灯的增多,导致市场价格的混乱,甚至误导直接客户认为霓虹灯的价格很低。同样在利润的驱使下,广告公司无法来选择“质美价高”的产品!尤其是国家提倡节能绿色光源的使用,LED无疑能让人眼前一亮,成为最佳的更新换代产品,更是加速工程人员抛弃霓虹灯的步伐。

俗话说“瘦死的骆驼比马大”,在中国内地来讲,并不是每个人都能猛然接受LED的造价,这是一个逐渐取代的过程,所以致使LED与霓虹灯成为当前灯饰亮化领域截然不同的两种选择。

但据权威杂志调查:

有20多年招牌制作经验的美国科罗拉多州的DH招牌公司的总裁哈夫曼先生介绍,过去他的公司一般习惯使用霓虹灯作为光源,在最近2-3年,LED光源比重开始增加了,因为若字笔画太细,放置霓虹灯灯管容易拉火;

美国北达科他州米洛特市的贝根招牌公司,该公司是家有着100多年历史的家族企业,现在第三代传人布鲁斯先生介绍说现在很多客户希望把光源藏在壳的内部,霓虹灯灯管还是比较粗,不易完全隐藏;

美国南达科他州沃特镇的爱斯科招牌公司槽型字部门主管詹尼也表示该公司在最近2-3年开始使用LED槽型字,LED的需求量在稳定上升。

很多大牌的招牌公司都在转变观念,那么LED取代霓虹灯必有其原因,现我简单比较下LED和霓虹灯的不同之处。不管是点亮LED或者霓虹灯都需要变压器(要是需要色泽发 生七彩变化和动态效果都还要加上控制器),但二者有明显的区别:

例如,一个简单的发光字,导致灯光不亮主要是灯部分和变压器,前者,LED只是芯片问题,而霓虹灯就有灯管和电极两方面的原因。LED芯片出现问题最大可能是电压击穿,霓虹灯就比较复杂了——灯管就有4个可能,a.灯管玻璃料性与电极室玻璃料性不匹配,封接处产生裂缝,造成灯管漏气;b.灯管与电极室封接时退火工艺未达到要求,封接部队内应力不能消除,在安装,点灯,外界气候诸多条件影响下,引起封接部开裂形成漏气;c.灯管安装不合理,使灯管或电极与支撑架的金属贴的太近,引起高压放电,导致波管击穿,出现微孔漏气;d.霓虹灯管与安装底板不再一个平面,捆扎时鞍件没调好位置,强行捆扎,产生扭力,使灯管破裂而产生漏气。电极故障也有4个方面的问题:a.杜美丝电镀工艺掌握不当,使其表面的镀层不均匀,或镀层剥落,用这种杜美丝作电极导丝,熔封时因杜美丝产生气泡使密封性不好;b.杜美丝与玻璃封接时,熔封时间不充分,使杜美丝雨玻璃未充分结合而产生漏气;c.杜美丝与电极室玻璃的膨胀系数不匹配,造成封接部位漏气;d.杜美丝与玻璃的熔封段芯柱玻璃的长度太短,也造成漏气的原因。只要是霓虹灯管漏气就可以致使灯不亮,LED只是1个方面,霓虹灯管就有8个方面,产生问题的概率就大大增加。再说变压器方面,LED是弱电产品,需要把交流电转化成直流电,我们产品是出于技术上全方面的考虑把AC220V转成DC48V,霓虹灯则是转为高压输出,电压可高达7500-15000V,即AC220V转成AC7500V或数值更高。可以想象那么高的电压是很危险。众所周知,招牌广告都是悬挂在户外,长年经受风吹雨淋,特定环境下,还有酸碱腐蚀,那么霓虹灯的接线处还需要特定的防水高压绝缘胶布,以防止出现高压击穿,造成更严重的后果,当然不排除发生火灾的可能。高压绝缘在霓虹灯安装工程中有许多严格的规定和施工方法,而且变压器的输出即次级电压部分不能靠近。综合考虑各个因素比较,那么霓虹

灯在变压器方面注意的事项要远远大于LED方面,无形中就增加了变压器方面使用的成本。

再一注意的是,霓虹灯管是条型状,不管是因为什么原因导致的灯管不良,都是必须要立即维修更换的,要不很大面积的灯管不亮会严重影响招牌的整体宣传效果,而LED则不然,其作为一种点光源使用,只要不是大面积的坏死,更本不需要更换,何况LED比霓虹灯的状态要稳定,寿命要长呢!后期维护成本两者就相差很大,据了解有些招牌公司就表示深深为霓虹灯的维护所累。其他的如霓虹灯比LED耗电厉害,业界人士都非常清楚,就不一一赘述了。

led灯漏气怎么办 第二篇_解决LED灯泡发热的最佳方法

解决LED灯泡发热的最佳方法

LED灯泡发热怎么办?LED是会产生热量的,很多人就会以为LED是冷光源,这仅仅是指LED的发光原理而已。

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LED灯泡发热的原因:

LED灯泡发热的原因是因为所加入的电能并没有全部转化为光能,而是一部分转化成为热能,电光转换效率20~30%左右。也就是说大约70%的电能都变成了热能。【led灯漏气怎么办,】

具体来说,LED结温的产生是由于两个因素所引起的:

内部量子效率不高,也就是在电子和空穴复合时,并不能100%都产生光子,通常称为由“电流泄漏”而使PN区载流子的复合率降低。泄漏电流乘以电压就是这部分的功率,也就是转化为热能,但这部分不占主要成分,因为现在内部光子效率已经接近90%。

内部产生的光子无法全部射出到芯片外部而最后转化为热量,这部分是主要的,因为目前这种称为外部量子效率只有30%左右,大部分都转化为热量了。

就如前文所说虽然白炽灯的光效很低,只有151m/W左右,但是它几乎将所有的电能都转化为光能而辐射出去,因为大部分的辐射能是红外线,所以光效很低,但是却免除了散热的问题。

LED灯泡的散热解决方法:

解决LED灯泡的散热,主要从两个方面入手,封装前与封装后,可以理解为LED芯片散热与LED灯泡散热。LED芯片散热主要与衬底和电路的选择与工艺有关,本文暂不阐述。本文主要介绍LED灯泡的散热,因为任何LED都会制成灯具,所以LED芯片所产生的热量最后总是通过灯具的外壳散到空气中去。蕾雨斯灯饰照明认为如果散热不好,因为LED芯片的热容量很小,一点点热量的积累就会使得芯片的结温迅速提高,如果长时期工作在高温的状态,它的寿命就会很快缩短。然而这些热量要能够真正引导出芯片到达外部空气,要经过很多途径。具体来说,LED芯片所产生的热,从它的金属散热块出来,先经过焊料到铝基板的PCB,再通过导热胶才到铝散热器。所以LED酒店工程灯具的散热实际上包括导热和散热两个部分。

然而LED灯壳散热依据功率大小及使用场所,也会有不同的选择。现在主要有以下几种散热方法:

铝散热鳍片:这是最常见的散热方式,用铝散热鳍片做为外壳的一部分来增加散热面积。

导热塑料壳:在塑料外壳注塑时填充导热材料,增加塑料外壳导热、散热能力。

空气流体力学散热:空气流体力学利用灯壳外形,制造出对流空气,这是最低成本的加

强散热方式。

风扇灯壳内部用长寿高效风扇加强散热:造价低,效果好。不过要换风扇就是麻烦些,也不适用于户外,这种设计较为少见。

导热管散热技术:导热管利用导热管技术,将热量由LED芯片导到外壳散热鳍片。在大型灯具,如路灯等这是常见的设计。

表面辐射散热处理灯壳表面做辐射散热处理:简单的就是涂抹辐射散热涂料,可以将热量用辐射方式带离灯壳表面。

led灯漏气怎么办 第三篇_LED灯具结构的五大问题

第一, 材料表面处理(含电源),难以经受长时间恶劣环境的侵蚀。所谓的“裸体”路灯一般是散热器直接裸露在外面的路灯。有些厂家认为这样更有利于散热,但这样的前提是灯具必须安装在一个比较干净、不受外界恶劣条件影响的环境中,而实际应用中灯具都是直接安装在户外,可能遭遇酸雨、沙尘暴、暴雪、暴晒等各种恶劣环境。其次,由于铝合金比重较小,散热性能优越,所以LED路灯的散热器一般都选用铝合金,但铝合金的化学性能非常活跃,极易和酸碱发生反应,暴露在空气中也非常容易氧化。虽然经过阳极氧化处理后其耐腐蚀性能得到大幅提高,但灯具安装时仍不可能保证氧化膜不受到破坏,当氧化膜受到破坏后,铝合金活跃的化学性能就能表现出来。在一些污染比较大的地方容易出现酸雨,酸水会积聚在灯体上的某些缝隙和凹槽里,雨过天晴后缝隙或凹槽里的酸水的挥发会腐蚀灯体,受腐蚀的灯体不仅影响美观、散热,更影响机械性能。另外,“裸体”式的路灯由于散热器本身的结构特性致使它非常容易积累沙尘和雪。覆盖在散热器上的灰尘会使铝合金的散热性能大打折扣,而积雪表面上看起来更利于散热,但实际上在寒冷的天气里灯具的散热是足够的,大量的积雪反而会对灯杆造成巨大的压力。

第二,矩形状外观设计不符合防风阻要求。这里所说的矩形状是指灯具呈近四方体形状,每个面都呈大面积的平面。这样的平面比较好受力,当风力从某个平面垂直吹过来时,其平面不能将风力分化,从而给灯杆及灯具固定结构造成压力。这种压力在一般情况下表现不明显,但当灯具灯杆经过长时间的老化和腐蚀以后,如若在沿海地区碰上台风,可能会有灯杆倾斜或者折弯或者灯具掉落的危险。

第三,热岛效应致LED路灯故障率高。热岛效应主要是指城市气温较四周郊区为高,好像一个温暖的岛屿分布于农村较凉的“海洋”之中,这种现象称为热岛效应。其实在较大的LED路灯散热器上也存在这种现象,尤其是单纯靠自然对流的时候。LED灯具的散热过程最主要的还是靠散热器和空气的对流换热,在排除外界风力影响下主要靠自然对流。自然对流是靠和散热器接触的冷空气被散热器加热后自然上升,旁边的冷空气继续补充进来,通过这样不断循环把热量带走。如果散热器过大的话其中间部分的热空气上升后傍边没有足够的冷空气可以补充(旁边也有光源在发热,空气也相对比较热),这样就会导致中间部分散热效率下降,温度升高,形成热岛效应。热岛中心的LED比周围的LED老化更快,故障率更高。

第四,整体设计带来后期维护的困难。整体式设计是指将灯具整个光源腔设计成一个不可维护的整体,或者光源腔和电源腔一起设计成一个不可维护的整体。近几年的实践说明LED灯具不可能做到免维护。而这种整体式灯具恰恰是无法维护的,一般上路以后出现故障在高架车上没法完成维护任务,要将整个灯换下带回厂家修理。这种方式会迫使厂家从一个制造商变成兼备制造商和服务商的角色,需要付出巨大的代价。

第五,棱角锋利的裸体散热块,不符合灯具安全标准要求。棱角锋利是指灯体某些金属零部件出现多个锐利的尖角。这种尖角的存在至少有三点弊处。其一,加工及搬运过程难以保护,容易卷曲。其二,表面处理困难,不管是电镀还是喷塑,工件本身都要带电,在尖角处容易出现“聚电”现象,或者导致该处烧坏,或者导致涂层(镀层)过厚。其三,容易伤及操作工人,某些厂家的灯因棱角太锋利导致转配工人经常被刮破手,更危险的是如果工人在高架车上装灯时被刮伤可能会由于本能反应将手松开,后果将不堪设想。【led灯漏气怎么办,】

针对以上五个问题,本文探讨了一些解决方案。对第一、二个问题,笔者认为可以给灯具加一个流线型的上盖,流线型的上盖不要有大面积的平面,并且最好是中间高,周边低。当然盖子上要有设计合理的散热孔和导流面。这样有4点好处:第一,盖子可以减轻暴晒的紫外线对散热器表面保护层的破坏;第二,流线型的形状不利于雨水在上面停留积聚,能大部分的水直接导向地面,减少酸碱物质对灯具的腐蚀;第三,流线型面能大幅减少积聚在上

面的沙尘和雪,利于散热也减少灯杆和灯具压力;第四,流线型面能将风力分化成多个方向的力,减少灯杆和灯具压力。

对第三、四个问题笔者建议将灯具“化整为零”,放弃整体式设计,改为模块化设计。对第五个问题建议灯具设计工程师站在操作工人的角度考虑,在设计中尽量关注细节性的问题。 另外,在设计方面,传统照明在造型设计方面积累了多年的经验,半导体照明设计工程师要吸取传统照明的精髓。与传统照明相比,LED光源具有个头小,阵列方式灵活的特点可以实现多样的、精美的产品设计。另外,半导体照明的设计工程师应结合地域文化开发具有工业化的又有艺术品味的设计产品。地方都有自己独特的地域文化和风情,只有根据地方特色设计的灯具才能更受人们的欢迎,也能让来客更了解当地的特色。例如,笔者几年前构思创意设计的“长空利剑”、“古筝情缘”以及近期构思创意设计的“UFO”、“拳击手”、“葫芦娃”等得到了众多客户及同行的青睐。 与此同时,作为照明灯具设计师,除精通照明常识外,也应不断的提高自身的综合素质,深入生活,懂得发现、感受生活的美,把情感融入作品设计中,这样才能实现有生命力、有思想的灯具设计。 笔者认为,随着竞争日益加剧,中国市场日趋国际化,很多中小企业缺乏市场网络和品牌的支撑,应走专业化发展之路,注重产品品质。企业的发展重心放在如何开发高品质、长寿命、低价格的产品上,才能创造消费者、企业与zheng fu 多赢的局面。

led灯漏气怎么办 第四篇_LED灯珠为什么死灯?

LED灯珠为什么死灯?

在生产的过程中总会遇到一部分灯珠在贴板后测试时发现有一个、一串、几串灯珠不可以点亮的现象,针对此现象做个总结:

焊接过程死灯

1,焊接方式运用不当

常见的焊接方式可分为电烙铁焊接,加热平台焊接和回流焊焊接等:

A,电烙铁焊接最为常见,比如做样、维修,由于大多数现有厂家为了省成本,购回的电烙铁多为不合格的略质产品,大多接地不良,存在漏电的情况,焊接的过程中这就等于在漏电的烙铁尖--被焊LED--人体--大地形成一个回路,就是说等于数十倍-数百倍于灯珠所承受的电压加在了LED灯珠上面,瞬间将其烧坏。注:接静电带的情况将会更加严重,因为当人体接静电带后对地形成回路的电阻更小,通过人体到灯珠的电流将更大,这也是好多人所说的明明有带静电带还是有那么多灯珠损坏的问题所在。

B,加热平台焊接造成的死灯,由于灯具样品单的不断,大多企业为了满足小批量及样品单的需要,由于设备成本低廉,结构和操作简单等优点,加热平台成了最好的生产工具,但是,由于使用环境(比如:有风扇的地方温度存在无法恒定的问题)及焊接操作者的操熟练程度和焊接速度的控制就成了造成了死灯的较大问题,另外还有就是加热平台的设备接地情况。 C,回流焊,一般这种焊接方式是最可靠的生产方式,适合大批量生产加工,如果操作不当,将会造成更严重的死灯后果,比如,温度调的不合理,机器接地不良等。

2,储存不当造成死灯:

这种问题是最多见的,由于开包后不注意防潮问题,由于灯珠的封胶多采用硅胶材料,其据有一定的吸水特性,受潮后的灯珠贴板后,经过高温的焊接过程硅胶将会热胀冷缩,金线、芯片、支架产生形变致使金线移位断裂,灯点不亮现象就产生了,因此建议:LED要存放在干燥通风的环境中,储存温度为-40℃- +100℃,相对湿度在85%以下;LED在它的原包装条件下3个月内使用完为佳,以避免支架生锈;当LED的包装袋开封后,要尽快使用完,此时储存温度为5℃-30℃,相对湿度在60%以下。

3,化学清洗:

不要使用不明的化学液体清洗LED,因为那样可能会损伤LED胶体表面,甚至引起胶体裂缝,如有必要,请在常温通风环境下用酒精棉签进行清洗,时间最好控制在一分钟风完成。 4,形变造成死灯:

由于部分的灯板存在形变的情况,操作人员将会去整形,由于板子发生形变,上面的灯珠也同时跟着一起变形,拉断金线,致灯不亮,建议有这种类型的板子最好在生产前进行整形处理。较长的在生产装配及搬动过和也有可能会造成形变拉断金线现象。还有就是堆放造成,生产过程为了方便顺手,将灯板随意叠放,由于重力,下层的灯珠将会受力形变,损伤金线。 5,散热结构、电源与灯板不匹配:

由于电源设计或选择不合理,电源超出LED所能承受的最大极限(超电流,瞬间冲击);灯具的散热结构不合理,都会造成死灯和过早光衰

6,工厂接地:

必须检查工厂的总接地线是否良好。

7,静电:

静电可以引起LED功能失效,建议防止ESD损害LED。

A、LED检测和组装时作业人员一定要带防静电手环及防静电的手套。

B、焊接设备和测试设备、工作桌子、贮存架等必须接地良好。

C、使用离子风机消除LED在贮存和组装期间由于磨擦而产生的静电。

D、装LED的料盒采用防静电料盒,包装袋采用静电袋。

E、不要存在侥幸心理,随手去碰触LED.

被ESD损伤的LED会出现的异常现象有:

A、反向漏电,轻者将会引起亮度降低,严重者灯不亮。

B、顺向电压值变小。低电流驱动时LED不能发光。 8,焊接不良造成灯点不亮。

led灯漏气怎么办 第五篇_如何正确测量LED灯结温?

如何正确测量LED灯结温?

用LED灯条做成的普泡形灯泡,不需加透镜既能实现360度全角度的光源,使人有回归传统白炽灯的感觉。LED灯条灯具有多项应用优势,在市场上刮起了一股不小的旋风,正快速地被用户所接受。蕾雨斯认为LED灯条灯把传统钨丝球泡灯制造技术与LED新兴技术相结合,使用玻璃泡充气技术,把LED灯条密闭在玻璃球泡内,并在内填充混合气体,使其起到散热作用,以达到降低LED结温,减少光衰,延长寿命的目的。【led灯漏气怎么办,】

工作状态下LED 灯条的结温是影响各项性能指标的主要因素,也是严重影响LED光衰和使用寿命的关键因素,这些参数对普通照明而言都是极其重要的照明质量评价指标,这已经在照明业界达成共识。

把LED灯条密闭在充有混合气体的玻璃球泡内,仅有正负极两根导丝引出密封玻壳外与驱动电源相连,用什么方法测试LED灯条灯结温?测量常用有管脚测温法、红外成像法、电压法等。显然管脚法因为无法把热电偶粘接到密闭的玻璃球泡内LED灯条上而不能测温;红外成像法因无法透过玻璃外壳探测到LED非标工程灯具表面的温度也不能使用;而电压法则可以解决测试的难题。

测试原理:电压法,先对样品LED灯条做K线定标,获取温度T与灯条Vf值的对应关系;然后使用自带驱动器点亮被测样品灯为加热源,点亮灯泡后,实时连续测得结温相对时间的变化,在计算机界面上用连续曲线绘制,同时绘制粘接在玻壳上一热电偶的参考点温度和环境温度曲线。

从上图中我们看到灯泡点亮后(第一时段)灯泡内LED结温逐步升高,到达平稳时温度读数为122℃。继续试验,此时人为地破坏封泡口,把壳内混合气体放掉,内部回到大气压,图中可以看到结温曲线开始上升(第二时段),逐渐达到新的稳定平台,这时结温达到160℃,结温显然过高。从上图中可以看到,在整个实验过程中环境温度基本在26℃上下,而玻壳表面参考点温度在两种试验状态下基本保持在40℃左右。

从这个实验中可以看到以下几方面的现象:

1.在环境温度为26℃时,正常点亮后的结温为122℃,当环境温度上升到40℃甚至更高时,结温就可能高达140℃以上,这样的结温是高还是低?对光衰、寿命有什么样的影响?我们认为这可能取决于以下几方面,既LED灯条所设计的产品允许结温;光衰、寿命试验(即寿试)所取得的数据。

2.第二时段,抽(充)气管被破坏,灯壳内的混合气体被空气取代之后,结温上升到160℃,相对于第一时段,温度上升将近40℃,而此时玻壳表面参考点温度与第一阶段状态基本保持不变。

数据证明在玻壳内充入一定压力的混合气体,利用气体分子形成LED灯条与玻璃壳间进行热交换,其降低结温效果是非常有效、非常显着的;

3.设置在玻璃壳表面的参考点温度变化不敏感,因为发热体与测量点间存在较大距离和

第二阶段LED灯条温度上升的影响。所以不能反映出结温悬殊变化的关系;也无法通过手感或其它方法测量玻璃壳温度来正确反映气体的散热效果。

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要使LED酒店工程灯具产品进入民用领域,成为老百姓普遍接受,买得起、用的放心的照明产品,获得高光效,低光衰,长寿命的最佳设计,最有效的方法就是在已知结温的状态下对灯泡的驱动性能,散热条件及工艺过程进行综合设计、全面考核。只有让LED工作在合理的温度状态下,才能做到合理的成本、合理的寿命。

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蕾雨斯发现灯具内LED在工作中的结温是研发人员最为关心的问题,LEDT-300B整灯热管理系统,提供了了解掌握灯条灯泡LED结温的方法,能够直接测到LED的亮点结温Tj的最有效的手段。既能够正确知道灯泡内最核心,最本质的LED灯条的温度,能实时地看到灯泡灯条Tj温度曲线的图形,就可以综合地评估产品的整体性能。仪器的结温曲线因为是实时的、连续的,这使我们立即联想到,可以利用整灯结温测量方法作为设计、工艺、制造、品质管控的辅助手段,例如:

1.驱动器与其负载是否匹配?输出电流的高低直接影响灯泡结温的高低,用外接驱动电源调节供给LED灯条的输入电流,增加或减少电流,观察计算机显示的对应曲线,最终达到设计所确定的、合理的结温目标值。

2.壳内混合气体对降低结温的贡献、混合气体的成份、配比、压力等对散热效果的影响。通过玻壳排气管改变气体的压力和种类,测量中的结温曲线会立即变化反映出试验效果,这对新产品研发具有促进作用,可在最短的时间内快速评估设计改变对降低结温的效果。

3.选用何种LED灯条对产品的光电效果最好,分析光衰与寿命的关系最为合理。

4.改变LED灯条灯泡的输入电压,例如上升或下降10%,模拟市电电压的波动,这时结温呈现的对应曲线也反映了产品在电压波动时的安全状态。

5.用外力击碎玻壳,观察显示屏幕,又可以看到结温的快速变化,以致最终停止在热平衡线上。这样我们可以得知产品的特别情况下的安全状态。

6.新工艺、新材料应用对LED结温影响与散热作用快速评估。

7.在制造过程中的重要质量控制点,如充气是否正常、是否存在漏气等等,进行在线检测,保证工艺流程得到贯彻,提高流入装配线半成品的合格率。

采用LEDT-300B可以测得上述产品在各种状态下的结温。同样的方法,也可以对其它各种类型的整灯进行各种各样的分析。

led灯漏气怎么办 第六篇_LED灯光谱对人体的影响

LED灯光谱对人体的影响

新型LED(light emitting diodes,发光二极管)照明光源以其节能、环保、耐用的特点,正逐渐取代常规照明光源大有成为主流世界照明的发展趋势。随着LED产业的扩大,应用的广泛,LED对人体的影响开始受到关注。然而,全球对LED照明的光生物安全评估至今未有定论。仅仅以节能环保为宗旨大力推行LED照明可能为未来产业发展中埋下隐患,如LED照明存在人体生物安全方面的风险将使未来这一新兴战略型产业的发展受到质疑和重创。有必要集合政府、学术界、商界力量开展LED光生物安全战略研究。科学理性地进行产业发展的时空布局,从技术角度寻找减除LED生物危害的解决方案,不仅关乎LED光照明产业的健康持续发展,而且可以通过LED光照明国家标准之谋划以及相关专利之布局,争取标准制定之话语权,对于整个新型半导体照明产业突破专利壁垒,培育自主知识产权的新一代照明核心技术都具有至关重要的战略意义。

LED(Light Emitting Diode,发光二极管),是一种固态的半导体部件,它可以直接把电能转化为照明光。LED是一种绿色光源:工作电压低,耗电量少,供电电压在6-24V之间,根据产品不同而异,消耗能量较同光效的白炽灯减少80%;性能稳定,寿命长(一般为10 万小时);抗冲击,耐振动性强。LED照明产品能提升照明系统的光效,显色性高并且具有很强的发光方向性;调光性能好,色温变化时不会产生视觉误差;冷光源发热量低,可以安全触摸;改善眩光,减少和消除光污染。尽管LED照明技术在节能及高效照明方面具有明显优势,但同时,LED光源对视网膜的危害以及对生物日常生活节律的影响也在提示我们要清醒地看到LED照明对人体生物安全方面的风险。

在光辐射波段中,紫外线及蓝光波段对人体的危害尤为明显。LED的光谱中有不同比例的紫外及蓝光谱段,其中可见光蓝光部分会对视网膜色素层产生损伤。目前已经发现的几种主要光辐射危害有:光致角膜炎和光致结膜炎、白内障、视网膜灼伤、视网膜蓝光损害、皮肤晒黑、紫外红斑、皮肤老化、皮肤癌等。多芯片集成及二次光学设计技术发展,令LED芯片功率及外量子效率日益提高,紫外和蓝光波段的短波LED芯片被广泛应用,技术与市场占有率的提高均使得LED的危害性更加显著。有别于日光,LED是利用特定波长组分单色光通过配光方案模拟自然光,光源光谱具有不连续,特定组分单色光高亮度的特点。短波段蓝光除了对人眼尤其是视网膜有潜在损伤威胁外,对松果体产生的褪黑素比其他类型人造光源有更明显的降低作用。有研究指出LED照明光源连续输出光谱中的蓝光成分对正常的恒河猴的视网膜具有损伤作用;过强的短波蓝光容易引起视网膜上感光细胞的光化学损伤和色素上皮功能的退化,过强的辐射还会引起视网膜的热损伤。

随着光生物学研究的快速发展,近几年LED的光生物安全日益引起国际社会的关注。从2002年开始,有关人类第三种非视觉光接收器(细胞)、光辐射对生理节律及内分泌系统的影响等基础研究的进展,为人们发现和研究人工光源在应用过程中出现的潜在危害提供了有效分析工具和证据。Melanopsin是一种视网膜神经节细胞表达的感光视蛋白,是哺乳动物继视锥和视杆细胞之外的第三种光感受性细胞,其功能是参与非视觉成像系统, 参与调控生物节律、瞳孔对光反射的活动。现有研究表明,Melanopsin是感受周围环境光辐射照度的,这种感光蛋白比较与于三种感光色素来说对440-480 纳米谱段更敏感,这种光刺激对机体的生物节律调节机制是非常重要的。非哺乳脊椎动物存在多种能感受光节律性变化的组织,如松果体及其周围组织、皮肤黑色素细胞等。哺乳动物仅有melanopsin/pRGC系统能够感受光节律变化。有实验结果发现melanopsin对瞳孔对光反射的调节作用较视锥细胞的调节作用大3倍。

上述研究表明人类生物节律的调节有可能受到LED光辐射极大的影响,不规范的LED照明可能在人群中广泛产生失眠,眩晕,头痛,情感障碍等广泛的神经系统功能异常。

目前市场上大多是高色温、高亮度的LED产品。随着芯片功率的提升,光子晶体等新技术的应用,芯片射出光的辐射亮度大幅度提高,通过增大驱动电流、多芯片集成,增大二次光学设计,如采用透镜汇聚等,使得LED光束越来越窄,视网膜受到的损伤越来越大。与此同时,紫外及短波蓝光LED被广泛应用,波长在440nm左右的蓝光辐射对人眼视网膜产生的光化学危害明显提高,尤其是婴儿和儿童,眼睛对短波长光的过滤能力不如成年人。近50年来我国青少年近视发生率的显著上升也与光源的不合理光谱组合和亮度配置有重要的相关性。老年人的视网膜黄斑区功能性退化与蓝光辐射的伤害也有直接关系。

值得注意的是,政府近年来逐年加大对LED照明产业的投入,各地LED企业正在建造一系列新型照明LED芯片生产线。在如火如荼的新型照明产业发展背后,LED光源隐含的的生物安全技术风险问题却常被人们忽视。首先,LED光源自身的特点使其强度过大,易造成人眼损伤。LED照明光谱是较窄,所以具有低能耗,高亮度的优点。但相对自然光的全光谱性,缺乏了全光谱带来的对眼睛的护目特性,过高的亮度,使其缺乏自然光的柔和性,对眼睛有较大的刺激性。其次,窄谱光显色性差,易导致色弱。窄谱光显色性差,不能还原真实颜色,虽然短时间内光线本身未使视觉感受发生变化,但实际上是对人眼的“欺骗”。LED的光谱不连续,波长单一,而且短波长的光谱能量很高,长期在一种波段的强光照射下,必然会降低对其他颜色的分辨能力,导致色弱的可能性会很高。最后,长时间使用易造成视觉疲劳。当下的各种灯具在光源方面提出了各种改良方案,却未考虑到近视物体,且长时间暴露于非自然光下的人眼疲劳。这与视网膜微循环短期障碍,血供障碍造成的眼睛干涩疲劳有密切关系。由于LED属于窄光谱光,与自然光的连续光谱有很大区别,LED光谱更窄,看起来较刺眼。LED的光谱不连续,波长单一, 而且短波长的光谱能量很高,长期在一种波段的强光照射下,必然会降低对其他颜色的分辨能力,导致色弱的发生率升高。

LED 是定向式、窄光束的光源。,发光特性不同于传统光源,并且经多颗LED 组成后的照明产品其发光特性又不同于单颗LED。如何准确的评价LED 照明产品的光特性是个新课题也是重要而关键的技术,至今还未有准确性的评估方法和结论。眩光是现代照明质量评价的重要指标,常用的眩光评价方法有美国的视觉舒适几率(VCP)、英国的眩光指数(GI)、德国的眩光限制系统(亮度限制曲线)、北欧的眩光指数方法和近几年来国际照明委员会(CIE)的统一眩光指数(UGR)。迄今为止,眩光评价应用最广的是CIE 的统一眩光指数。鉴于目前光生物安全评估指标的含糊性,LED 照明产品会产生的不舒适眩光迫切需要准确测量和评价。

LED光生物安全的评估需要高精度的LED成像亮度计,目前中国远方具备了成像亮度计的自主开发制造能力,产品指标可以与美国Radiant、德国Opteema 相媲美。在LED光生物安全的评估的另一项重要基础设备LED分布光度计技术方面,我国远方公司也具备了与德国LMT、美国Lingting Science 等高精度分布光度计抗衡的研发制造能力。LED 照明产品有时其颜色看似很高,但测出的显色性却不高,经常会造成视觉与测试结果的相反情况,这主要是因为目前评价LED 照明显色性的体系依然是60 年代设计的评价传统照明的体系,而传统照明与LED 照明有着截然不同的特性。关于显色性测试及评价方面,日本色彩研究所指出,由于照明光种类将造成观看对象的差异,在反射率不变的情况下,人眼对于R、G、B 形成3 色不同波长的感测反应,会随着光源及分光分布变化而产生认知差异。日本照明相关国际规格委员会工作小组已达成决议要在两年内,针对新光源显色性评鉴方法提出新案。如何准确

反应人眼判读的实验已经成为国际关注的焦点,对该问题的系统化研究将是光生物安全研究的重要热点,我国将在LED光生物安全标准测量及制订的初始阶段牢牢把握该重要领域的话语权。

目前国际上主要LED厂商都在利用其所掌握的若干核心专利技术,采取横向和纵向扩展方式,在世界范围内设置专利网,产品标准并通过专利授权和产品质量认证来抢占国际市场。鉴于现有LED照明系统中美、日、台湾地区中巨头的垄断地位,我们更需要以光生物安全战略引导具有中国特色的LED照明产业的知识产权建立及积累大步走向世界的资本。目前美、日、台湾地区巨头垄断下的LED体系具有一个共同的致命缺陷便是其生物安全性没有统一的标准,这也必将成为我们整个产业的突破点。虽然各国存在着一系列的LED光生物安全评价标准,但是各个标准间存在着较大的差异。同时不能排除照明巨头将自身利益凌驾于生物安全进行暗箱操作的可能性,从而影响了其客观指标对整个产业的指导意义。面对现在国内LED产业的蓬勃发展之势,我们必须积极进行位于世界前沿的光生物安全研究,以避免整个产业由于忽视光生物安全性的研究而处于被动地位导致的巨大战略损失。正是由于LED产业生物安全检测标准的缺位,令目前政府、社会公众对于LED的危害认识不足,统一的科技技术认定可以有效地协调产业的健康发展。只要我国建立起世界认可的生物安全标准,便可以掌握整个产业中的话语权,从而指导上游各种生产及安全标准的制定,进一步以此为依据建立一整套完善的拥有自主知识产权的LED标准。

常规的光生物安全研究主要集中在器质性损害,以及各种形态学变化方面,但这种光生物安全评估是建立在实验动物基础上的。光生物安全的最终立足点应该是无创性的人类学实验,利用神经科学技术与光生物安全检测体系进行整合将奠定中国光生物安全在全球照明产业的主导地位。随着功能核磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)的迅猛发展,以反映器官功能状态为成像目的的磁共振成像技术为功能性研究提供了一条崭新的道路。基于临床与基础医学结合的LED光生物安全功能核磁共振检测中心的建设将有利于光生物安全相关标准的制定及相关技术的革新,促使更健康、更环保的LED照明新产品的问世,对我国LED产业自主知识产权的发展及维护有重要意义,有利于争取LED照明领域的国际话语权。在全国建设一个照明LED测试标准制定平台,给各个机构之间的沟通交流架设一个桥梁,并最终在我国建立起标准化的测试体系,这将对我国照明LED产业的发展提供有力的支持,将有利于引导LED生产厂商生产对人体健康无害的LED照明光源,使LED照明产业向真正利国利民的方向健康发展,使人民群众真正从高新技术发展的成果中受益。同时新型照明标准的制定也将为整个照明产业打出了一片天空,进而可以促进全球的产业布局,为民族企业的发展开辟一片天空。

LED光源的结构、特性、应用与传统光源相比存在较大差别,用于传统光源的检测标准和评估手段大多不适用于LED光源的生物安全评估和检测。LED应用产品的多样性、多变性、创新性,相关技术的突破发展和新产品的不断涌现,加深了LED照明的检测、评估工作的难度。仅依靠生产企业自行对产品进行检测,会极大增加工作量,效率低下,标准的不统一。建立科学合理检测系统必须依靠科研实力强的高等院校和科研院所。最佳资源配置方案是由企业和科研机构多方合作、互利共享的共性技术的LED光生物安全检测平台。

基于功能核磁共振技术的LED光生物安全功能核磁共振检测中心是一个高效、准确的光生物安全检测平台。该中心的建立将有利于将高等院校、科研院所以及企业的资源的整合,实现资源共享;通过构建现代化管理体系,提高检测的效率,降低社会成本;优化战略布局,

促进公平竞争。值得欣慰的是,中国现阶段LED光生物安全标准化工作已得到国家“863”计划的支持及国际社会的肯定。中国专家正积极争取LED光生物安全领域的国际标准主导权。在全国建设照明LED光生物安全测试标准制定平台,构建保障人民群众健康的的光生物安全测试体系,最终实现检测技术标准化,这将成为中国照明LED产业发展的有力技术指导,切实规避LED照明生物安全隐患,为产业的健康发展保驾护航。

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