LED燈具中的LED指的到底是LED光源?還是LED燈?我想很多人都還沒有弄明白，LED光源和LED燈具傻傻分不清。現(xiàn)在我們就去切切實(shí)實(shí)弄清楚。
一、LED光源與LED燈具的定義
1、LED光源
LED光源(LED light source);以LED燈或LED模塊提供的部件。
LED燈(LED lamp)：帶有一個燈頭、組合了一個或多個LED模塊的光源，除非永久性損壞，LED模塊不能拆除。
圖1 LED燈類型的圖解
2、LED燈具
LED燈具(LED luminaire);設(shè)計為使用LED光源的燈具。
燈具(luminaire)定義是“能分配、透出或轉(zhuǎn)變一個或多個燈發(fā)出光線的一種器具，并包括支承、固定和保護(hù)燈必需的所有部件(但不包括燈本身)，以及必需的電路輔助裝置和將它們與電源連接的裝置。”
二、LED燈具中LED誤解為LED光源的原因
傳統(tǒng)燈具中的光源幾乎都是可以替換的。隨著LED的出現(xiàn)，使用LED模塊的燈具多數(shù)以不可替換的形式出現(xiàn)，似乎呈現(xiàn)出一體化的趨勢，LED光源與LED燈具的界限也似乎分不清楚了。
整體是個發(fā)光器，可以被視為光源?實(shí)際在燈具定義中的“注”中寫得明確：采用整體式不可替換光源的發(fā)光器被視作一個燈具，使用LED模塊的燈具恰恰是一個燈具的例子。
三、光源具有被不同的燈具使用的特點(diǎn)
光源被燈具所使用。光源比喻為源水的話，燈具比喻為泉水。LED光源既可以在筒燈用中，又可以用在道路燈具。
將“LED路燈”或者“LED隧道燈”理解為“光源”的話，就無法被其他燈具再次利用了，與“燈具”利用“光源”的概念相悖。
四、外殼防護(hù)等級的差異
作為光源，沒有特殊的外殼防護(hù)等級的要求或應(yīng)達(dá)到IP20。但是，室內(nèi)燈具的外殼防護(hù)等級至少應(yīng)達(dá)到IP20，LED道路燈具的外殼防護(hù)等級至少應(yīng)達(dá)到IPX3，隧道燈具的外殼防護(hù)等級至少應(yīng)達(dá)到IPX5。
五、LED光源光效不等同于LED燈具效能
就光源而言，光效是一個經(jīng)典指標(biāo)項(xiàng)目，每一種新光源的出現(xiàn)都直接與其達(dá)到的更高的光效有關(guān)，這樣，光效也毫無例外地成為了LED光源的性能的重要指標(biāo)。
當(dāng)然，光源的其他性能指標(biāo)項(xiàng)目還包括顯色指數(shù)、色品坐標(biāo)、色溫和壽命等等。
對使用傳統(tǒng)光源的燈具，燈具的光輸出，即燈具轉(zhuǎn)換光源光通量的能力，是燈具性能的經(jīng)典指標(biāo)項(xiàng)目。
由于LED光源的性能參數(shù)尚未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化的程度，而且很多燈具使用的LED光源不可替換，所以，光效的概念也被誤用到了LED燈具產(chǎn)品。
1、 LED光源光效和LED燈具效能的概念
LED光源光效(luminous efficacy of a source)定義是光源發(fā)出的光通量與其自身所消耗的電功率之比。單位為lm/W。是不包含電器附件的損失的。
LED燈具效能(luminaire efficacy)定義是指在燈具的聲稱使用條件下，燈具發(fā)出的初始總光通量與其所消耗的功率之比，單位為lm/W。是包含電器附件的損失的。
“光效”用于評價LED光源，“效能”用于評價LED燈具，LED光源光效與LED燈具效能都表示電能轉(zhuǎn)化為光能的效率，是描述照明產(chǎn)品節(jié)能特性的指標(biāo)項(xiàng)目，但其內(nèi)涵是不同的。
2、不同的光通量
LED光源光效中的光源光通量是指裸光源(還未裝入燈具時的狀態(tài))發(fā)出的光通量。其中LED光源可以是一體化LED燈或一體化LED模塊、半一體化LED燈或半一體化LED模塊或非一體化LED燈或非一體化LED模塊。
LED燈具效能表述式中的分子----光通量是指光源裝入燈具、同時使用所需的LED控制裝置或LED控制裝置的電源后燈具發(fā)出的光通量。其中LED控制裝置或LED控制裝置的電源可以是整體式、內(nèi)裝式或獨(dú)立式的。使用LED光源的燈具可能使用反射器、擴(kuò)散板或透鏡。
裝入燈具的光源可能是單個光源或多個光源的集合，但由于熱能、電能的相互作用造成的效率損失，以及燈具光學(xué)系統(tǒng)的效率，LED燈具的光通量并不等于LED光源光通量或其簡單累加。
LED光源光效中的光通量與燈具效能中的光通量的測量狀態(tài)不同，前者是在脈沖狀態(tài)測得，后者是在穩(wěn)態(tài)的工作狀態(tài)下測得。
LED光源光效中的光是無所指向性的，只要光能發(fā)出來，各個方向的都認(rèn)可。而LED燈具效能中的光是有所指向性的，光需要發(fā)到有用的區(qū)域。
在使用相同LED光源的情況下，LED燈具的光通量小于LED光源的光通量。
3、不同的輸入功率
LED光源光效表式中的分母與LED燈具效能中的分母含義也不相同。例如，對于非一體化LED模塊， LED光源所消耗的電功率的僅是指LED模塊所消耗的功率，不包括LED控制裝置消耗的功率。LED燈具效能中的消耗的電功率是指燈具的輸入功率，不僅包括LED光源，還包括LED控制裝置所消耗的功率。LED燈具消耗的電功率大于LED光源消耗的電功率。
4、LED燈具效能與LED光源光效的關(guān)系
由于所涉及光通量和電功率的范圍不同，造成LED光源光效不同于LED燈具效能，光源光效遠(yuǎn)大于燈具效能。其一是LED進(jìn)入燈具后，結(jié)溫升高，光輸出減少(熱損失);其二是光源進(jìn)入燈具、并使用LED控制裝置或其電源后存在的系統(tǒng)損耗;其三是光線經(jīng)過燈具光學(xué)系統(tǒng)后的損失，即燈具效率(光損失)。
燈具效能=光源光效×(1-進(jìn)入燈具后光通量的熱損失)×(1-電器附件系統(tǒng)的損失)×(1-進(jìn)入燈具光學(xué)系統(tǒng)后的光損失)(%)
從上面的分析可以看出，光源光效與燈具效能是完全不同的，不能混為一談。
六、LED燈具的經(jīng)典性能要求項(xiàng)目
1、室內(nèi)燈具
就室內(nèi)一般照明用的LED筒燈、LED平板燈具等而言，經(jīng)典的性能要求項(xiàng)目如下：
a) 光度性能
距高比
燈具距高比是表征燈具配光特性指標(biāo)的項(xiàng)目。距高比大小不同的燈具應(yīng)用于不同的照明場合，具體按室內(nèi)設(shè)施的高度配合燈具的出光度來選擇合適的距高比，從而獲得較大范圍內(nèi)的均勻照明。
距高比是為配合照明設(shè)計需要，同時控制單位面積上的耗能(LPD)(能源的浪費(fèi))。
對于給定高度的室內(nèi)空間，距高比數(shù)值越大，表明燈具的安裝間距越大，給定空間安裝的燈具數(shù)量越少。
初始光通量、光通量維持率
燈具效能
b) 眩光控制
LED筒燈：保護(hù)角、亮度限制(VDT作業(yè)環(huán)境、非VDT作業(yè)環(huán)境)。
LED平板燈具：亮度限制(VDT作業(yè)環(huán)境、非VDT作業(yè)環(huán)境)、亮度均勻度。
c) 色度
顯色指數(shù)、相關(guān)色溫、不同燈具的色差異、空間色品不一致性、色維持。
2、室外燈具
就道路照明燈具而言，經(jīng)典的性能要求項(xiàng)目如下：
1)光度性能
a) 光輸出
光輸出就是光通量，研究LED的光通量是為了分析目前LED燈具光輸出能力，并根據(jù)道路照明國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的照明要求，對LED路燈的光輸出值所適用的道路條件進(jìn)行預(yù)測。
城市中的機(jī)動車道路分為快速路或主干路、次干路和支干路。路燈發(fā)出的光通量是保證路面達(dá)到道路照明標(biāo)準(zhǔn)要求的照度水平的基本條件。
b) 縱向光分布(短投射配光、中投射配光、長投射配光)
縱向光分布是以最大光強(qiáng)的投射角度進(jìn)行分類的，縱向投射角度不同的路燈，能夠照亮的路面長度就不一樣，如果沿道路縱向光線投射角度小的燈具，照亮的路面長度就比較短。
燈具沿道路縱向光線投射角度增大時，燈桿的間距增大，單位道路面積的燈功率(LPD值)就相應(yīng)減小，光束投射的遠(yuǎn)或近是路燈節(jié)能水平的重要因素之一。
c) 橫向光分布(Ⅰ類、Ⅰ-4類、Ⅱ類、Ⅱ-4類、Ⅲ類、Ⅳ類)
應(yīng)按車道的數(shù)量配用適宜的橫向配光類型的路燈，如某一II類橫向配光的路燈的正確應(yīng)用是4車道，那么如果錯誤的用于2車道，就會有較大比例的光通量照射到道路以外的區(qū)域，光通量的利用率降低，LPD值會受到影響。
圖2是各種光分布燈具用于車行道的示意圖，圖3是一個Ⅲ類-中投射燈具的在半空間和道路上的等光強(qiáng)圖例。
圖2 用不同類型燈具的車行道正視圖
圖3 一個Ⅲ類-中投射燈具的在半球和道路上等光強(qiáng)圖
d) C-90°和C-270°的配光
描述道路的縱向延伸特性從而適應(yīng)路邊區(qū)域和屋邊區(qū)域的不同照明需求，滿足道路被照亮的同時、道路邊界線旁的屋邊也適當(dāng)照亮的要求，體現(xiàn)在道路照明標(biāo)準(zhǔn)中的環(huán)境比SR值。
路邊需要的光通量多，屋邊需要的少，所以路燈在滿足上述光度特性以外，還應(yīng)合理分配路邊和屋邊的光通量，在光度學(xué)上表現(xiàn)為利用系數(shù)曲線中的路邊和屋邊的光通量。
測量得到的燈具配光圖中C-90°平面和C-270°的配光曲線不能簡單得處理成對稱形式，否則，將產(chǎn)生燈具光通量分配不合理、造成利用系數(shù)不降低燈具的照明效率。
e)光束均勻度(最大光強(qiáng)的γ角、燈下點(diǎn)附近25o范圍內(nèi)的光強(qiáng)和最大光強(qiáng)的比值I 0-25/I max)
-光線不均勻的照射，路面看起來會一片亮一片暗，障礙物與路面背景間缺乏對比度，使駕駛員觀察路面上障礙物的能力降低，看不清路面上及周圍的移動物體。
要得到路面上均勻的照明效果，光束中最大光強(qiáng)的投射角度非常重要，路燈下方的光強(qiáng)I 0應(yīng)是最小的，隨著仰角γ增大，所在γ角的光強(qiáng)I′應(yīng)增大，I′和I 0滿足 I0=I′·cos3γ的函數(shù)關(guān)系，當(dāng)光強(qiáng)接近這種函數(shù)關(guān)系時，路面才能得到均勻的照明效果。
當(dāng)最大光強(qiáng)在垂直面內(nèi)的投射角度達(dá)到55o-65o時，可以達(dá)到照度均勻度的要求。
與路面照度相比，路面亮度均勻度能對駕駛員觀察結(jié)果產(chǎn)生更客觀的影響。路面的亮度和觀察角度有關(guān)，還與路面材料有關(guān)，當(dāng)最大光強(qiáng)在垂直面內(nèi)的投射角度達(dá)到65o-75o時，路面的亮度均勻度可達(dá)到比較高的水平。
-燈下點(diǎn)附近25o范圍內(nèi)的光強(qiáng)和最大光強(qiáng)的比值I 0-25/I max
光束均勻度中另一個重要條件是燈下點(diǎn)的光強(qiáng)應(yīng)是最小的，隨著γ角的增大，光強(qiáng)應(yīng)逐漸增大。燈下點(diǎn)附近25o范圍內(nèi)的光強(qiáng)I 0-25和最大光強(qiáng)/I max的比值是評估路燈配光的均勻性的重要參數(shù)之一。
I 0-25/I max≤0.35是路燈配光滿足道路照明均勻度的重要條件之一，當(dāng)其比值大于0.35時，會產(chǎn)生燈下點(diǎn)亮，燈桿之間暗的光斑不均勻現(xiàn)象。
f)截光水平(80°-90°的環(huán)帶光通、80°-90°的光強(qiáng))
LED路燈的光源光線亮度可以達(dá)到幾千萬cd/m2，光線的照射方向控制不好，會讓駕駛員感受到眩光，容易引起視覺疲勞。眩光的程度強(qiáng)烈時，會影響駕駛員觀察路況。
眩光的產(chǎn)生，來源于路燈直接射入眼睛的光線。為了改善眩光對視覺的不良影響，要求道路照明燈具具有截光控制措施。
從駕駛員的觀察位置和觀察方向分析，路燈的各個C平面上80°-90°的光輸出會直接射入眼睛造成眩光。
控制80°-90°的環(huán)帶光通---限制80°-90°的光強(qiáng)是控制路燈眩光的重要途徑。
g)燈具能效
2)色度
LED道路照明燈具的相關(guān)色溫的要求應(yīng)引起注意，色溫應(yīng)控制在4100K以下。
3、流明維持率不應(yīng)該是LED燈具的必選試驗(yàn)
目前一些LED燈具和LED光源的技術(shù)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)中，都有對LED光源和LED燈具進(jìn)行相同的壽命試驗(yàn)的規(guī)定，即進(jìn)行流明維持率的試驗(yàn)，從1000h，3000h，6000h到10000h。
流明維持率是描述光源壽命的一個指標(biāo)，其意義是壽命期間某一給定時間光通量值與其初始光通量的比值，以初始光通量的百分?jǐn)?shù)x表示，如70%流明維持率即為光通量為初始光通量的70%。
與傳統(tǒng)光源不同，目前的LED光源尚未標(biāo)準(zhǔn)化，各種型號規(guī)格封裝組成的大多數(shù)LED陣列或LED模塊都不提供與產(chǎn)品聲稱壽命相關(guān)的流明維持率等相關(guān)參數(shù)。
由于光源沒有提供數(shù)據(jù)，造成使用LED燈具的不得不進(jìn)行大量的流明維持率試驗(yàn)。
根據(jù)LED的特點(diǎn)，通常當(dāng)LED模塊不再提供所聲稱初始光通量的百分比的時候，即認(rèn)為它已經(jīng)達(dá)到壽終。
因此LED模塊的壽命通常是指標(biāo)準(zhǔn)條件下，LED光源提供超過所聲稱的初始光通量百分比x時的時間長度，一般把在流明維持Lx 時的壽命和失效率Fy相結(jié)合的形式給出。如L70 時的壽命和失效率F50。
目前LED燈具中使用的LED光源的形式通常包括LED封裝、LED陣列、LED模塊和LED燈。除了使用LED燈的燈具以外，壽命通常是描述LED燈具性能的一個重要參數(shù)。
通常LED模塊的聲稱L70壽命達(dá)到25000h以上，盡管使用外推法，相應(yīng)的流明維持率試驗(yàn)時間可以減少，但一般流明維持率的驗(yàn)證試驗(yàn)時間也在6000h以上。這也是目前LED燈具要進(jìn)行長時間的流明維持率試驗(yàn)的原因。
相同的LED模塊的不同組合可以產(chǎn)生不同的照明產(chǎn)品，如果在各個終端產(chǎn)品都進(jìn)行流明維持率試驗(yàn)，就會進(jìn)行大量重復(fù)的試驗(yàn)，消耗大量的時間段和成本。
避免LED燈具的大量壽命試驗(yàn)的解決方案就是LED模塊制造商提供的模塊的流明維持率數(shù)據(jù)，就此驗(yàn)證LED燈具的流明維持率水平。
IEC/PAS 62722-2-1：2012《 LED燈具性能一般要求》規(guī)定，當(dāng)LED模塊符合IEC/PAS 62717《普通照明用LED模塊性能要求》時，可以不進(jìn)行LED燈具的流明維持率試驗(yàn)。目前照明電器標(biāo)委會已經(jīng)著手將這兩個標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為我國的國家標(biāo)準(zhǔn)的工作。
LED在燈具中的應(yīng)用已經(jīng)從LED路燈、LED隧道燈、LED筒燈以及LED平板燈等，改變目前的LED燈具進(jìn)行長期流明維持率試驗(yàn)，應(yīng)該大力糾正LED模塊不進(jìn)行流明維持率試驗(yàn)，而卻對LED燈具進(jìn)行試驗(yàn)的本末倒置的現(xiàn)狀，呼吁LED模塊制造商對其產(chǎn)品進(jìn)行進(jìn)行流明維持率試驗(yàn)迫在眉睫。
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