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[導(dǎo)讀]   本文從LED 燈、燈具及其現(xiàn)狀為切入口,在LED 燈、燈具相關(guān)定義的基礎(chǔ)上,分析了LED 燈具的特點(diǎn)和目前存在的問題,并與傳統(tǒng)燈具性能、評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)方面做了比較,同時(shí)針對(duì)國際電工委員會(huì)(IEC

  本文從LED 燈、燈具及其現(xiàn)狀為切入口,在LED 燈、燈具相關(guān)定義的基礎(chǔ)上,分析了LED 燈具的特點(diǎn)和目前存在的問題,并與傳統(tǒng)燈具性能、評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)方面做了比較,同時(shí)針對(duì)國際電工委員會(huì)(IEC)、美國能源之星(EnergyStar)、北美照明學(xué)會(huì)(IESNA)在LED燈具有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的出版情況和我國LED 燈具有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)的出版情況進(jìn)行了介紹。

  LED 進(jìn)入照明領(lǐng)域,引發(fā)了一場(chǎng)新的照明技術(shù)領(lǐng)域的革命。由于不同形狀、數(shù)量,尺寸的LED 可以按不同方式排列組合、不同LED 替代燈中的LED 結(jié)構(gòu)可以不同等特點(diǎn),在照明領(lǐng)域中出現(xiàn)了各式各樣的LED 照明產(chǎn)品(例如:LED 裝飾燈具、LED 道路燈具、LED 投光燈具、嵌入式LED 燈具、LED 隧道燈具、LED 臺(tái)燈和交通信號(hào)燈具等)及傳統(tǒng)光照明源替代品(例如:LED 替代白熾燈、MR16、PAR 燈、直管形熒光燈T8/T12 等)。隨著LED 技術(shù)的不斷提升和人們對(duì)照明感官視覺追求的進(jìn)一步提高,人們對(duì)LED 燈具的設(shè)計(jì)和性能要求上更加具體,這就對(duì)燈具制造商和照明產(chǎn)品設(shè)計(jì)師提出更高的要求。了解led燈帶等產(chǎn)品的信息內(nèi)容請(qǐng)點(diǎn)擊此處:http://www.dzsc.com/product/info/3306.html

  半導(dǎo)體LED 固態(tài)照明是近年來新近發(fā)展起來的產(chǎn)業(yè),對(duì)照明終端產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和燈具制造人員而言,既需要掌握傳統(tǒng)照明行業(yè)的知識(shí)、國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài),又需要熟悉和了解LED 器件方面的知識(shí),特別是要準(zhǔn)確把握LED 燈、燈具界定以及與傳統(tǒng)照明燈具差異性。由于半導(dǎo)體行業(yè)和照明電器行業(yè)分屬不同行業(yè)、以及目前對(duì)半導(dǎo)體LED 固態(tài)照明(SSL)缺乏足夠的標(biāo)準(zhǔn)支撐,現(xiàn)階段國內(nèi)LED 照明產(chǎn)品存在魚龍混雜的現(xiàn)象,制造商聲稱的產(chǎn)品性能往往與實(shí)際結(jié)果相差甚遠(yuǎn),顏色質(zhì)量、壽命預(yù)測(cè)上更是極度夸大,這對(duì)我國LED 照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和消費(fèi)者信心的培育上都是不利的。

  本文從LED 燈、燈具及其現(xiàn)狀為切入口,在LED 燈、燈具相關(guān)定義的基礎(chǔ)上,分析了LED 燈具的特點(diǎn)和目前存在的問題,并與傳統(tǒng)燈具性能、評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)方面做了比較,同時(shí)針對(duì)我國和國際上LED 燈具標(biāo)準(zhǔn)情況進(jìn)行了介紹,點(diǎn)明應(yīng)結(jié)合LED 燈具的技術(shù)要素來觀察和追蹤標(biāo)準(zhǔn)的變化和發(fā)展。

  一、 LED 燈、燈具及相關(guān)定義

  1、 LED 燈

  -LED 封裝(LED package):包括焊線連接件或其他型式電氣連接件的一個(gè)或多個(gè)LED晶片的組件,可能帶有光學(xué)元件、熱學(xué)、機(jī)械和電氣接口。該裝置不包括電源和標(biāo)準(zhǔn)燈頭。該裝置不能直接與分支電路連接。

  -LED 陣列或模塊(LED array or module):在印刷線路板或基板上的LED 封裝(元件)或晶片的組件,可能帶有光學(xué)元件、附加的熱、機(jī)械和打算連接到LED 驅(qū)動(dòng)器負(fù)載側(cè)的電氣接口。該裝置不含電源和標(biāo)準(zhǔn)燈頭。該裝置不能直接與分支電路連接。

  -LED 光引擎(LED light Engine):包含LED 封裝(元件)或LED 陣列(模塊)、LED驅(qū)動(dòng)器、以及其他光度、熱學(xué)、機(jī)械和電氣元件的整體組合。該裝置要通過一個(gè)與LED 燈具匹配的常規(guī)連接器直接連接到分支電路,該LED 燈具設(shè)計(jì)成不使用標(biāo)準(zhǔn)燈座。

  -非整體式LED 燈(LED lamp, non-integrated):含有LED 陣列(模塊)或者LED 封裝(元件)和標(biāo)準(zhǔn)燈頭的組件。該裝置打算通過標(biāo)準(zhǔn)燈座連接到燈具的LED 驅(qū)動(dòng)器。該裝置不能直接與分支電路連接。

  -整體式LED 燈(LED lamp, integrated):包含LED 封裝(元件)或LED 陣列(模塊)、LED 驅(qū)動(dòng)器、標(biāo)準(zhǔn)燈頭以及其他光度、熱學(xué)、機(jī)械和電氣元件的整體組合。該裝置打算通過標(biāo)準(zhǔn)化的燈座直接與分支電路連接。

  2、 LED 燈具

  -LED 燈具(LED luminaire)是包括基于LED 的發(fā)光元件和匹配的驅(qū)動(dòng)器,以及配光部件、固定和保護(hù)發(fā)光元件的部件、以及將器具連接到分支電路部件的完整照明器具?;贚ED 的發(fā)光元件的可能形式是LED 封裝(元件)、LED 陣列(模塊)、LED 光引擎或LED 燈。LED 燈具打算直接與分支電路連接。

  -混合型LED 燈具(Hybrid LED luminaire):裝有基于LED 的發(fā)光元件和諸如白熾燈或熒光燈等其他類型光源的燈具。

  3、 LED 驅(qū)動(dòng)器

  LED 驅(qū)動(dòng)器(LED driver):含有電源和LED 控制電路的裝置,目的是使LED 封裝(元件)、或LED 陣列(模塊)或LED 燈工作。

  解讀與LED 相關(guān)的上述定義為我們區(qū)別LED 燈和LED 燈具提供了依據(jù),總體來說LED光源和LED 燈具的主要區(qū)別在于是否與分支電路直接連接,LED 燈是一種設(shè)計(jì)成不打算與分支電路直接連接的產(chǎn)品,而LED 燈具是一種設(shè)計(jì)成要直接連接到分支電路的產(chǎn)品。

  LED 光引擎也屬于LED 燈,但其特性介于LED 燈具和整體式LED 燈,與整體式LED 燈的區(qū)別是它含有一個(gè)與燈具匹配的連接器,不是標(biāo)準(zhǔn)燈頭,而與LED 燈具的區(qū)別是它不能與分支電路直接連接。由于可以具有設(shè)定的配光功能和標(biāo)準(zhǔn)化的連接器, LED 光引擎可以改善某些LED 燈具的可維護(hù)性。

  二、 LED 燈具與傳統(tǒng)光源燈具的差異性

  目前LED 燈具與傳統(tǒng)光源燈具就性能、評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)方面存在著很多不同地方。

  1、在LED 燈具性能評(píng)價(jià)方面

  a) 色空間均勻度評(píng)價(jià)來評(píng)價(jià)LED 燈具的存在的不同觀察角顏色差異。

  傳統(tǒng)光源單個(gè)發(fā)光體的特征不同,LED 燈具使用的LED 燈是多個(gè)發(fā)光體組成并發(fā)光的,LED 燈具中的發(fā)光體之間存在顏色差異性,需要使用色空間均勻度評(píng)價(jià)來評(píng)價(jià)LED 燈具顏色的空間分布情況。

  b) 用壽命來評(píng)價(jià)LED 燈具的耐用性。

  傳統(tǒng)光源的壽命性能的測(cè)量和評(píng)價(jià)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,而且具有互換性,所以傳統(tǒng)光源燈具的壽命可以通過替換損壞的光源、以及按10 年壽命設(shè)計(jì)的燈的控制裝置來滿足要求,所以一般不評(píng)價(jià)傳統(tǒng)光源燈具的壽命。LED 燈具的壽命與LED 本身壽命、LED 驅(qū)動(dòng)器以及燈具提供給LED 的環(huán)境等諸多因素有關(guān),而且目前LED 燈形式較多,除了帶標(biāo)準(zhǔn)燈頭的LED 以外,其他LED 燈不具有互換性,這樣對(duì)不同的LED 燈具,其壽命只有通過相關(guān)的壽命評(píng)價(jià)才能確定。在評(píng)價(jià)LED 燈具壽命時(shí),不僅要聲稱光通維持壽命(LX),還要聲稱失效率(FX)。

  c) 燈具可以利用的光通量比例的評(píng)價(jià)參數(shù)和傳統(tǒng)燈具不同。傳統(tǒng)照明燈具用燈具效率來評(píng)價(jià),而LED 燈具使用光效評(píng)價(jià)。

  d) 不像傳統(tǒng)照明光源可單獨(dú)進(jìn)行光度測(cè)試,光度測(cè)量時(shí)可以使用相對(duì)法, LED 光源對(duì)溫度極其敏感,不適宜將LED 光源從燈具內(nèi)分離出來單獨(dú)測(cè)量,光度測(cè)量時(shí)應(yīng)采用絕對(duì)法對(duì)燈具整體進(jìn)行光度測(cè)試。

  2、在LED 燈具設(shè)計(jì)方面

  LED 燈具在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電氣配件、散熱措施以及結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)方面與傳統(tǒng)光源的燈

  具相比有明顯出別。

  a)光學(xué)系統(tǒng)

  燈具的光學(xué)系統(tǒng)是燈具的靈魂,其目的是根據(jù)選定光源的特性設(shè)計(jì)一個(gè)符合具體照明要求的燈具光學(xué)系統(tǒng)。通常傳統(tǒng)光源燈具的光學(xué)系統(tǒng)由光源、燈座、反射器和透光罩組成。由于一些LED 單元具有2π發(fā)光的光度特性,燈具的光度系統(tǒng)與傳統(tǒng)光源燈有很大區(qū)別。具體表現(xiàn)特征如下:

 ?。?)LED 燈具光學(xué)系統(tǒng)一般由LED 芯片和透鏡組成LED 單元或LED 單元陣列組成,陣列有時(shí)排列在平整的鋁基板上、也可能在突起的或凹下的成型基板上,燈具使用、或不使用透光罩。燈具制造商可根據(jù)照明需求,將多個(gè)LED 單元或數(shù)十個(gè)LED 單元組合在基板上,應(yīng)注意控制組合后LED 單元光色的一致性,考核LED 燈具的色空間均勻度。

 ?。?)由于LED 的光電特性對(duì)PN 結(jié)溫度的變化非常敏感;封裝樹脂在高溫和強(qiáng)光照射下會(huì)快速劣化;長(zhǎng)期的光輻射會(huì)使熒光粉的光致轉(zhuǎn)換率逐漸降低,并導(dǎo)致色座標(biāo)會(huì)偏移。出LED 燈具壽命評(píng)價(jià)時(shí)通常是在限制色偏移的條件下,考核LED 燈具的流明維持率。

  b) 電氣配件

  LED 驅(qū)動(dòng)電源是構(gòu)成LED 燈具性能優(yōu)劣的關(guān)鍵要素,也是燈具選擇或設(shè)計(jì)要件之一。LED 燈具電氣設(shè)計(jì)應(yīng)考慮燈具要使用LED 特性和數(shù)量、燈具的安裝地點(diǎn),以及燈具在電網(wǎng)中的位置來考慮電氣安全、恒流驅(qū)動(dòng)、抗擾度和EMI,選擇或設(shè)計(jì)合適的LED 驅(qū)動(dòng)電源。

  由于LED 是2V~3V 的低電壓恒流源驅(qū)動(dòng),所以不象普通的白熾燈泡可以直接連接220V 的交流市電,必須要設(shè)計(jì)電源和控制電路來驅(qū)動(dòng)LED.此外,LED 模組的電氣連接也是LED 燈具電氣系統(tǒng)的重要組成部分,應(yīng)充分考慮安全性,應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)的連接件、充分絕緣、防觸電保護(hù)等。

  c) 散熱措施

  與傳統(tǒng)光源燈具一樣,LED 燈具也是會(huì)發(fā)熱的,LED 燈具的熱來自LED 光電轉(zhuǎn)換中的損耗以及LED 驅(qū)動(dòng)電源。與傳統(tǒng)電光源發(fā)光原理(白熾燈的熱幅射和熒光燈等的氣體放電)不同,LED 的發(fā)光是電致發(fā)光,由于轉(zhuǎn)換效率的問題,輸出的大部分能量主要以非輻射復(fù)合發(fā)生的點(diǎn)陣振動(dòng)的形式轉(zhuǎn)化熱能。而熱量在LED 內(nèi)的傳遞的方式不是輻射而是傳導(dǎo)。所以在LED 燈具散熱設(shè)計(jì)中主要目標(biāo)是有效地將LED 芯片的熱有效地傳導(dǎo)出去,并有效地控制LED 燈具內(nèi)LED 結(jié)溫。

  對(duì)于LED 燈具,除了LED 是發(fā)熱部件外,LED 燈具中的驅(qū)動(dòng)器也是發(fā)熱部件,為了保證具有與LED 光源協(xié)調(diào)的壽命,LED 驅(qū)動(dòng)器的熱控制也非常重要,如果采用內(nèi)裝的驅(qū)動(dòng)電源,燈具應(yīng)根據(jù)其內(nèi)環(huán)境溫度選擇標(biāo)有相應(yīng)tc 的驅(qū)動(dòng)器。而驅(qū)動(dòng)器獨(dú)立安裝時(shí),則應(yīng)根據(jù)安裝地可能的環(huán)境溫度選擇相應(yīng)tc 驅(qū)動(dòng)器。

  d) 機(jī)械部件和結(jié)構(gòu)

  機(jī)械的作用是通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)把燈具的光學(xué)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和熱系統(tǒng)的位置和相互關(guān)系確定下來,使燈具得以在設(shè)定的環(huán)境中固定并安全的使用。

  傳統(tǒng)燈具的機(jī)械系統(tǒng)由固定光源、反射器、燈的控制裝置等部件的結(jié)構(gòu)、軟纜或軟線的走線結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)、機(jī)械防護(hù)結(jié)構(gòu)、燈具固定結(jié)構(gòu)和燈具調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)等部分構(gòu)成,具體由燈座或光源連接器、燈座安裝支架、軟線固定架、接線端子座、外殼、燈罩和燈具安裝架等組成。由于LED 光源的特性,LED 燈有封裝、模組、LED 光引擎、整體式LED 燈、非整體式LED 燈等幾種形式,除了最后兩種形式可能具有與傳統(tǒng)光源燈具類似內(nèi)部結(jié)構(gòu)以外,其他LED 燈不帶有標(biāo)準(zhǔn)燈頭,這種情況下,LED 燈具具有如下結(jié)構(gòu)特征:

  -LED 燈具中沒有燈座,而是用連接件完成LED 燈與燈具的電氣連接,并采用其他方式將LED 燈固定到燈具主體上。

  -為了導(dǎo)出LED 芯片產(chǎn)生的熱,LED 燈具有大量的散熱片,燈具的體積和重量比傳統(tǒng)光源燈具大得多,燈具的安裝結(jié)構(gòu)應(yīng)作相應(yīng)考慮,以保證安裝的安全性和可靠性。同時(shí)散熱片應(yīng)設(shè)計(jì)成容易清潔或不容易積灰的結(jié)構(gòu),否則,散熱片的效率會(huì)很快降低。

  -當(dāng)LED 燈具使用了電源線,而且電源線是可以拆卸進(jìn)行維護(hù)時(shí),屬于非Z 型連接,與非Z 型連接的傳統(tǒng)光源一樣,LED 燈具也應(yīng)使用軟線固定架。

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