为了保证观众观看比赛的视觉体验，同时还要满足能够记录下比赛精彩瞬间的要求，体育场馆对亮度的要求很高。
亮的初概念
要想体会体育场馆照明的特殊之处，首先需要我们对“亮”有一个量化的认识。在现实生活中，我们对“亮”的需求十分多样化。从最常见的日光灯到手术台上齐哇哇的聚光灯，从上演爱恨情仇的大银幕到夜幕降临五颜六色的闪烁霓虹，我们早已习惯了各式各样的光源，习惯了这个世界的流光溢彩。那我们如何来衡量“亮”呢?准确来讲，“亮”其实是一种感受，不能用于计量，因此需要引入光通量和光照强度的概念来理解亮。
光通量代表光源发光的总量，单位是流明(lm)。光通量除以面积就是照度，照度反映出被照表面的照明程度，单位是勒克斯(lux)。举个例子，家里客厅地面上的照度为100-200lux。而转播体育比赛时，为了让场边或电视机前的观众能看清快速移动的运动员和足球，场地上平均照度要求在2000lux以上。
据调查显示，目前体育场馆多采用传统高强度气体放电灯——金卤灯进行照明，功率高达1000-2000W，虽然能够达到照亮场馆的要求，但如此高的功率必然意味着极高的耗电量。以鸟巢为例，其体育场照明采用了594盏2000W金卤灯，每小时耗电1188度。
除了耗电量大，金卤灯还有个致命的弱点——点亮时间长。一旦比赛中途断电，其再次点亮所需冷却时间可能长达十几分钟。这在分秒不能出错的电视转播是不允许的。
那么有没有一种灯在高照度的前提下，既节能又能瞬间点亮呢？
led灯：我行！
当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。
空穴又称电洞（Electron hole），在固体物理学中指共价键上流失一个电子，最后在共价键上留下空位的现象。即共价键中的一些价电子由于热运动获得一些能量，从而摆脱共价键的约束成为自由电子，同时在共价键上留下空位，我们称这些空位为空穴。
所以来说LED灯就是依靠电子和空穴碰撞产生光子来发光的。由于电能转化为光能的效率较高，且灯管的使用寿命较长，因此LED灯既能提供高亮度，相比于金卤灯还有省电节能的优点。
抱团取"亮"
单颗LED芯片尺寸非常小，只有1mm见方，尺寸和一粒小米相当，且功率也只有1W左右。为了使得LED芯片实现体育馆所需的1000W以上功率，我们需要对其进行封装。主要有表面贴装SMD和板上芯片COB两种。
SMD是对单颗LED芯片进行独立封装，然后再将多颗SMD灯珠集成到PCB板上形成大功率LED模组的封装方式。其优点是可以根据灯具外形设计PCB板形状，并按要求组合成所需功率。但他的确定也很明显，使用SMD封装，每一颗灯珠都是发光点，多点照明会产生重影。而且灯珠之间有相当大的间距，从而使用SMD组装高功率的LED体积与重量会很大。
COB封装是将多颗LED芯片固定在一块小尺寸光源基板上，从而直接形成大功率LED灯，如此一来就可以得到高功率密度的大功率LED光源。COB光源可以看作点光源，照明不会产生重影，光能也更集中，灯具体积和重量也相对更小。相比SMD其特点是节约空间、简化封装作业，具有高效的热管理方式。
由此可见，在大功率LED灯封装上，我们选择COB封装。
光源已经解决，那么我们需要电源来点亮。由于LED芯片是一种半导体材料，半导体器件不能直接用220V交流电直接供电，需要一台直流电源将交流电转换为直流电。
此外，LED芯片还必须在一定的温度下工作，通常要求PN结温度低于140摄氏度。如果温度过高，会严重降低灯具的整体寿命，甚至直接烧坏LED光源，也就是灭灯。因此，我们还需要一个散热器，将LED光源发出的热量散出去。目前市面上的散热器主要有两种，一种是型材散热器，一种是相变散热器。
型材散热器结构简单，价格便宜，通过材料自身进行热传导，热阻高且适合小功率和低功率密度的LED光源。
相变散热器内部工质会发生相变，通过液体汽化变成气体从而吸热带走热量，进行热量输运，具有取热快、热阻低且散热器整体均温性好的优点，适合大功率密度的LED光源。
有了光源、电源和散热器，就可以组装成一盏可以点亮的LED灯了。当然，LED灯作为一种工业产品，卖相也还是很重要的，这就需要对其进行外观造型以提升颜值。因为体育场馆灯安装高度可达50-60m，而LED光源发光时属于四周散发型，如果直接使用会导致光能浪费严重，地面照度低，所以还需要采用光学器件对光束进行整形，使其集中照射到场地上，以提高地面照度。
实现“三高”且“节能”
目前，我国已有200多万个体育场馆，相应的照明灯具也有数千万盏。对于它们除了高照度、高均匀度和高光源显色性的要求外，还要求灯具能够更节能。随着LED灯技术的发展，LED灯具在体育场馆照明领域的应用越来越多。到目前为止，国内外已有相当一批新建和改建的体育场馆采用了LED灯具。
新建场馆在设计之初便可对照明有整体考虑，但在体育场馆照明改造项目中，就没那么自由了，灯具安装位置、空间和建筑承重已固定，必须采用体积和重量与金卤灯相当的LED体育场馆灯。在大功率LED体育照明领域，高端市场被国外几个大品牌垄断，国内LED体育照明企业主要还是采用SMD集成式光源方案，导致灯具体积和重量都很大，难以以1：1替换1000W-2000W的金卤灯。
中科院工程热物理研究所光电系统热管理团队采用高功率COB光源，利用微槽群相变散热器研发了高效可靠、小体积轻量化的千瓦级LED体育场馆灯，解决了高功率密度LED光源散热难题，打破国外的技术垄断。这项技术对于实现北京冬奥会场馆灯具国产化，打造中国制造民族品牌，助力绿色奥运、科技奥运，满足国家发展战略需求具有重要意义。
我们期待2022年冬奥会有更多的体育场馆采用LED照明，给观众带来更好的观赏体验。
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