一、  摘要

人类未来的照明应该是半导体照明，那么未来流行的LED灯具应该是什么样的呢？我认为未来的LED灯具同样应该具有很好的艺术性，应该能够为室内外创造更加优美的灯光环境和意境。我耗费了多年的时间，通过对透明体内光线传输规律的观察分析、研究试验，完成了LED发光体等多项发明，并且获得了多项专利权。这些发明是未来LED灯具基本原理的发明，利用这些发明做出的LED灯具，能够创造出各式各样的外观造型、灯光造型、更加优美的灯光环境，不但能够全面超越现代艺术灯具，而且将会改变传统的灯具理念。这是我的观点，希望有人能够驳倒我。

关键词：LED艺术灯具、外观造型、灯光效果、灯光造型。

二、  照明技术的发展趋势

照明技术发展到今天，人们已经逐渐将照明技术，划分为了功能性照明与艺术性照明两大类。在灯具品种中一多半都是艺术灯具，到中山古镇去看一看，大部分样品都是艺术灯具，最美、最豪华、利润最高的还是艺术灯具。随着人们生活水平的不断提高，越来越多的人在想方设法，利用灯具营造出和谐、温馨的起居环境，对灯具的艺术性要求也越来越高。优美的灯光环境能够唤起人们的激情、使人愉悦，制作艺术效果非常好的LED灯具，是实现半导体照明必须解决的一个重要问题，也是未来半导体照明一个不可缺少的重要发展方向。

 三、未来LED灯具的结构应该是什么样的

艺术照明需要的亮度不是很高，艺术灯具的主要作用在于装饰性，以灯具创造的灯光环境，创造的意境为第一需要。在传统灯具内，白炽灯只能做成灯泡的形式，灯丝只能固定在玻璃泡的内部，日光灯只能做成灯管的形式。光源决定了传统的艺术灯具，要实现各种艺术灯光效果和各种艺术灯光造型，只能让光线穿过灯罩，通过灯罩把光线散射到各个方向来实现。

LED的管芯封装在透明介质的内部，要实现各种艺术灯光效果和各种艺术灯光造型，就没有必要再通过灯罩把光线散射到各个方向来实现。如果那样，管芯发出的光线已经射出透明介质，进入空气之中了，再次穿过灯罩，就要多经过两次不同介质的分界面，在分界面上形成的两次光线的反射，再加上灯罩材料对光线的吸收，就会另外造成很多没有必要的光线浪费。也就是因为这一原因，传统灯具上能够实现灯光造型的大多数灯罩，光线的透过率都不高，这是传统艺术灯具无法避免的浪费，也是其无法避免的弱点。尽管如此，这种结构的LED灯仍然有很多应用，例如用于建筑物轮廓装饰的管状LED灯、球形LED灯等。在没有替代品的情况下，在更好的产品出来之前，也只能采用这种结构。但是未来的LED艺术灯具不应该再采用这种结构，如果LED艺术灯具仍然采用传统灯具的结构和原理，灯具的发光效率就会很低，灯具的造型就会臃肿、笨拙，灯具的发光方式也会陈旧、单一。

利用LED制作艺术灯具，要实现各种灯光效果和灯光造型，通过改变管芯周围透明体的大小和形状就能够实现，改变透明体的外形最好的方式是把透明体做成各种造型的薄片，因为线状物体不容易形成各种造型，各种造型的实体又太过于沉重了。把透明体做成各种造型的薄片，再把多个微型LED分布在透明薄片内，利用光的全反射原理，就能够让光线在薄片形透明体内传输、扩散、混合。通过对薄片两侧表面的多种不同的处理方法，破坏光线在透明薄片内的传输，改变光线前进的方向，使光线按照设计好的方式散射出来，就能够获得很多种灯光效果和各式各样的非常美丽的灯光造型。把很多个薄片形发光体组合到一起，还能够做成更多的各式各样的艺术造型，例如各种造型的花卉、各种造型的大型发光景物或者大型发光群体等。所以制作LED艺术灯具最好的方法，就是把灯具上的发光部件做成薄片形。

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，决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，更适合于室外的照明和景观装饰。增加薄片形发光体内部微型LED的数量，也能够实现常规的照明。

 四、LED艺术灯具的技术可行性分析

①目前LED发光效率最高的就是小功率LED，现在小功率LED的发光效率最高的已经达到100lm/w,而且正在快速提高，很快就会达到150 lm/w,国内小功率LED的发光效率也在不断提高,而白炽灯的发光效率只在20lm/w左右，小功率LED的发光效率已经明显比白炽灯高出很多了，而且性能稳定。多个小功率LED聚集到一起，完全能够实现半导体照明，而且是发光效率最高的半导体照明，例如日亚化学最新的LED发光效率为100lm/w的照明效果演示装置，就是用756个0.06瓦的小功率LED制作的。目前照明用的小型LED射灯或者LED筒灯等产品，很多都是用几十个小功率LED制作的。但是这些照明效果演示装置或者射灯等发出的光线，是由很多个LED的一个个发光点，组合在一起构成的。人们看过之后，完全感觉不到技术上的先进性，更没有一点艺术性，只能用于功能性照明。

微型小功率LED的管芯，与普通小功率LED的管芯是一样的，LED艺术灯具把多个微型小功率LED，二次封装到薄片形发光体内的不同部位，就能够把发光体或者灯具做成千变万化的外观造型。通过薄片形发光体实现光线的聚集、混合、变换方向后再发光，就创造出了很多种灯光效果和各式各样的灯光造型。薄片形发光体把很多个LED的多点发光，变换为发光体一体化发光、艺术化发光、多种方式发光，或者说把很多个LED的点光源，变换为由各种立体图形发光的图形光源，或者由花瓣、翅膀等各种艺术造型的面发光的面光源，甚至是立体造型的外壳向外发光的壳体光源。

发光体自身不但能够做成千变万化的外观造型，不但能够创造出非常好的灯光效果，还能够给人们展示非常美的灯光造型，这是传统灯具和普通LED灯具不能想象、不能实现的。LED艺术灯具科学、巧妙的把灯具外观造型的美丽，与艺术化的灯光效果、灯光造型有机地融为一体，彻底超越了传统的灯具，灯具从此就会变成与环境融为一体的艺术品。LED艺术灯具这些超越时代的效果、优点和特性，既证实了其原理上、技术上的先进性，也充分展示了半导体照明技术的先进性，并且还代表了半导体照明未来的发展方向。更重要的是，这一方法为全面实现半导体照明开创了一条全新的道路。

②薄片形发光体的材料非常纯净，光线在其内部传输的损耗很小，例如在光导纤维内，光线的传输距离都在几公里以上，而且损耗的光线大部分都是散射掉了，材料吸收造成的光线损耗所占的比例不大。薄片形发光体的尺寸通常不过几十厘米，材料对光线的吸收微乎其微。各个管芯把光线射入透明薄片，光线在表面的每一次反射、折射过程中，在透明材料和空气之间的分界面上，光线要么折射出去照亮周围的环境，要么反射回透明材料内部继续向前传输。经过多次反射、折射后，所有光线最终都散射了出来，照亮了周围的环境，整个过程几乎没有光线的损失。薄片形发光体的一侧有反光膜时，反光膜的反射率通常在95%左右，反射率很高。由于薄片形发光体的体积不大、结构非常简洁，不论以什么方式向外发光，光线的损耗都很小，再加上微型LED本身的发光效率就很高，因此LED艺术灯具的发光效率很高，光线的利用率也很高。

LED艺术灯具获得的灯光造型、灯光效果，是通过光学变换的方法，在光线从透明薄片内散射出来的同时实现的，所以才能够获得很高的发光效率。在获得很好艺术效果的同时，也能够获得很高的发光效率，是各种艺术灯具都在努力追求、却很难达到的目标。这一目标的实现也说明了：LED艺术灯具在原理上比其他灯具更科学、更合理，在技术上具有很明显的先进性。

③微型LED与透明薄片之间的结合，是一种最理想的结合，只有微型LED最适合于LED艺术灯具。微型LED散发的热量不是很高，融入透明薄片内部与普通LED内部情况类似，不会形成透明体的老化问题，也不会损坏管芯，更不会导致管芯发光效率的降低，还没有大功率LED的散热问题。由于LED管芯散发出来的热量比较少，这些热量通过透明薄片传导出来，一部分通过辐射散射掉，一部分通过透明薄片周围的气流带走，有反光膜时，一部分热量被反光膜背面的复合材料传导出去，能够形成一个适合LED管芯正常发光，和透明材料能够长期耐受的热平衡。除了微型LED之外，其他LED都不适合固定在薄片形发光体的内部。微型小功率LED散发的热量少，发光效率高，可靠性高，确保了LED艺术灯具的高效率和高可靠性。

④薄片形发光体可以做成各种造型，这一点保证了LED艺术灯具能够做成各种造型。由单个薄片形发光体构成的LED艺术灯具可以做成各种造型，由多个或者很多个薄片形发光体，以及其他结构件、装饰件组合在一起构成的LED艺术灯具，也可以做成千变万化的各式各样的造型。基于发光体是薄片形的这一基本结构，LED艺术灯具的外观造型就可以任由人们去想象、去创造。

分布在薄片形发光体内各个不同部位的多个微型LED，加上薄片形发光体表面多种不同的处理方法，能够使各种造型的薄片形发光体的各个部位都发光，或者比较均匀的发光，也能够使薄片形发光体内立体图形的各个部位都发光，而且还能够形成不同部位以不同方式、不同角度向外发光。大部分光线都向一个方向照射，既能够创造不同的灯光环境，也能够提高灯具效率避免光线的浪费。LED艺术灯具的不同亮度，不同的灯光效果或者各种灯光效果的变化，还可以通过数字化智能控制，选择哪些部位、哪些角度或者什么色彩的微型LED发光来实现。发光体内分布多个微型LED，发光体表面有多种处理方法，这一基本结构或者基本发光原理，不仅保证了LED艺术灯具不同灯光效果，和各式各样灯光造型的实现，而且还保证了不同色彩、不同灯光效果等多种变化的实现。换成一两个大功率LED，或者其他结构的LED灯具都不能够做到这一点。

LED艺术灯具的基本结构或者基本原理，解决了LED灯具如何获得完美的外观造型，如何获得高发光效率，如何获得各种艺术化的效果等非常重要的关键性问题，为实现艺术化的半导体照明奠定了坚实的基础，也为LED艺术灯具全面超越现代艺术灯具奠定了基础，还为半导体照明技术今后的发展奠定了基础。

发光体外观造型的可随意设计，在艺术化的发光体上，还能够获得不同部位发光、以不同发光方式发光、向不同发光方向发光，和各种效果的变化以及高发光效率，代表了目前世界照明技术的最高境界。

当大批量生产的微型LED的发光效率普遍超过100lm/w之后，LED艺术灯具完全能够用于日常照明，其整体效果甚至还会超过日光灯等照明灯具。这就意味着半导体照明真正开始全面实现了，那时LED艺术灯具将会成为市场上流行的主流灯具。此后技术上的发展，只会进一步提高LED艺术灯具的发光效率和亮度，丰富LED艺术灯具的品种系列，使LED艺术灯具普及到广大的民众，LED艺术灯具的基本原理和结构都不会再有太大的变化。

⑤对于大多数以追求装饰效果为主的艺术灯具，需要的亮度都不是很高，薄片形发光体内有少量的微型小功率LED，亮度就足够了，即便是需要亮度高一些的灯具，也可以通过增加微型LED的数量来解决，没有必要使用大功率LED。LED的发光效率大幅度提高之后,就更没有必要使用大功率的LED。

大功率LED适合用于制作功能性照明灯具。大功率LED的亮度高，不能直接对着观看，不太适合对亮度要求不高的艺术灯具。大功率LED散发的热量也大，容易使薄片形发光体很快老化，散热片又不可能做在发光体的内部，有了散热片还会破坏薄片形发光体的风格。把大功率LED和散热片固定在薄片形发光体的边缘，也能够制作一些突出照明效果的艺术灯具。

 五、结论

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、而且是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，为人们创造了更加美好的视觉享受，也为人们提供了更有情趣、更加舒适宜人的灯光环境。它们非常适合现代人们的需要，也适合现代房间照明的需要，更适合室外照明和发光景观的需要，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。

目前的LED灯具，仅有比较小的射灯、筒灯、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在起步阶段。现在开始制作LED艺术灯具，时机非常合适，谁先认识到这一点，谁先做了，谁就能够抢得先机，就能够引领世界半导体照明的发展潮流。