1）灯具的基本概念

灯具是一种产生、控制和分配光的装置。灯具是一个照明系统，包括光源、光学部件、电气部件和机械部件，是利用光源发出的光为照明服务的，因此将其称为灯具而不是光源，灯具命名与光源也是分离的，光源发光与灯具用光也是分离的。灯具对光源实施配光，保证照明安全，装饰美化环境。灯具设计与性质需区别于光源，作为一门科学来研究。

灯具的主要特征指标包括光量特性指标（光通量、亮度等）、光色特性指标（色温、显色性等）、电气特性指标（消耗功率、电流、电压等）、机械特性（几何尺寸、结构等）、经济特性以及客户需求特性等。

近代照明光源主要采用点光源，一般分为热辐射光源、低压气体放电光源、高强度气体放电光源和新型点光源（见图8-1）。

2）LED灯具的特点

①LED灯具光学系统是由多个LED单元阵列组成，需要考虑LED灯具色空间均匀度，并且用寿命来表示LED耐用性，PN结温对LED灯具寿命影响。与传统灯具相比，LED灯具使用寿命长，绿色环保。

②驱动电源是决定LED灯具性能的关键要素，LED一般选择低电压恒流驱动，与传统灯具相比，光电转化效率高，安全。电气连接需要考虑安全性和正确标识，并满足各种安规。

③LED光源光电转换效率低，会产生大量的热量，而LED发出的光线不含红外光谱，只能通过热传导散热，因此必须构建有效的散热通道来保证LED的结温控制在一定范围。优化设计LED散热机构并配置合理的材料，同时要考虑灯具尺寸、重量、外观及成本。

图8-1　电光源分类

④LED是窄光束、高亮度的发光器件，随着亮度不断提高，LED蓝光危害、光辐射等光生物安全性逐渐引起人们的重视。

3）LED灯具开发方向

（1）模块化

LED灯具模块化就是将光源、散热部件、驱动电源合成模块，批量生产，通过模具制造出标准化的LED照明产品，并通过标准的接口方便地组合成完整的产品（见图8-2）。

图8-2　LED灯具模块化

模块有着以下显著的优点：(www.daowen.com)

①模块化设计可以让有技术和资金优势的企业集中在上游研发领域展开重点攻关，充分发挥自身的优势，加速LED照明技术难题的攻破。

②开发费用降低，用较少的投入即可制造出优质的LED照明产品。

③工艺性好，便于日常维护和更换损坏部件。

（2）轻量化

LED灯具的轻量化主要是指在满足LED灯具光学设计、散热需求和驱动要求后，尽可能地减轻灯具重量，减小灯具体积，降低灯具成本。对大功率LED灯具来说，主要是通过提高芯片耐温性、优化散热器结构、采用先进的散热技术和材料、降低散热片重量、提供适当的温度补偿等方法（见图8-3）。

图8-3　LED路灯轻量化发展过程

（3）智能化

LED智能化是指利用智能化的人机界面、智能化的信号网络控制、智能化的供电网络控制，以及智能化的灯具控制来实现智能化的照明。

LED智能化主要体现在灯光控制方面，主要包括时间、亮度、场景、开关、应急等方面的控制。随着人工智能的发展，LED智能控制逐渐深入发展，将“感知”引入控制，有公司开始研发心情感应光线控制等。

（4）艺术化

LED丰富多彩的光色为视觉美学提供了基本要素。LED技术使灯具将科学性和艺术性更好地有机结合，打破了传统灯具的边边框框，超越了固有的所谓灯具形态的观念，灯具设计在视知觉与形态的艺术创意表现上，以一个全新的角度去认识、理解和表达光的主题。可以更灵活地利用光学技术中明与暗的搭配、光与色的结合，以及材质、结构设计的优势，提高设计自由度来弱化灯具的照明功能，让灯具成为一种视觉艺术创造舒适优美的灯光艺术效果。

4）LED灯具研发亟待解决问题

经过几十年的发展，在半导体照明产品的外延生产、芯片制造、器件封装、集成应用等几个环节已初步形成比较完整的产业链，但白光LED在功能化照明方面仍存在着许多制约因素，因此在目前的情况下，对LED照明产品开发与设计寄予以下希望：

①满足人们对照明的个性化需求。LED的模块化为LED灯具生产带来了便利，但随着科技发展、生活水平的提高，以及人们对生活质量的追求，LED个性化照明需求越来越强烈，因此LED产品个性化研发与设计是所有厂商面临的最大挑战。

②轻量化与功能化之间的矛盾。轻量化带来的是LED体积和重量的明显降低，而与之相关的驱动、散热及光学组件都会受到影响，因此必须不断进行技术创新，尤其是对散热结构及材料要进行颠覆性改进。

③LED灯具与新兴产业的融合。随着科技发展以及人们欣赏能力的提高，传统的灯具已经不能满足人们的需求，LED灯具已经不仅是照明用品，而逐渐成为家装艺术品、氛围渲染剂、智能终端承载者，因此如何在发挥LED照明功能的同时，不断与新产业进行融合，创新LED应用新领域，发现LED新蓝海。