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。現在我們就去切切實實弄清楚。
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);設計為使用LED光源的燈具。
燈具(luminaire)定義是“能分配、透出或轉變一個或多個燈發(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，使用LED模塊的燈具多數以不可替換的形式出現，似乎呈現出一體化的趨勢，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
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、外殼防護等級的差異
作為光源，沒有特殊的外殼防護等級的要求或應達到IP20。但是，室內燈具的外殼防護等級至少應達到IP20，LED道路燈具的外殼防護等級至少應達到IPX3，隧道燈具的外殼防護等級至少應達到IPX5。
五、LED光源光效不等同于LED燈具效能
就光源而言，光效是一個經典指標項目，每一種新光源的出現都直接與其達到的更高的光效有關，這樣，光效也毫無例外地成為了LED光源的性能的重要指標。
當然，光源的其他性能指標項目還包括顯色指數、色品坐標、色溫和壽命等等。
對使用傳統(tǒng)光源的燈具，燈具的光輸出，即燈具轉換光源光通量的能力，是燈具性能的經典指標項目。
由于LED光源的性能參數尚未達到標準化的程度，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化為光能的效率，是描述照明產品節(jié)能特性的指標項目，但其內涵是不同的。
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、內裝式或獨立式的。使用LED光源的燈具可能使用反射器、擴散板或透鏡。
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，光源光效遠大于燈具效能。其一是LED進入燈具后，結溫升高，光輸出減少(熱損失);其二是光源進入燈具、并使用LED控制裝置或其電源后存在的系統(tǒng)損耗;其三是光線經過燈具光學系統(tǒng)后的損失，即燈具效率(光損失)。
燈具效能=光源光效×(1-進入燈具后光通量的熱損失)×(1-電器附件系統(tǒng)的損失)×(1-進入燈具光學系統(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燈具的經典性能要求項目
1、室內燈具
就室內一般照明用的LED筒燈、LED平板燈具等而言，經典的性能要求項目如下：
a) 光度性能
距高比
燈具距高比是表征燈具配光特性指標的項目。距高比大小不同的燈具應用于不同的照明場合，具體按室內設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的均勻照明。
距高比是為配合照明設計需要，同時控制單位面積上的耗能(LPD)(能源的浪費)。
對于給定高度的室內空間，距高比數值越大，表明燈具的安裝間距越大，給定空間安裝的燈具數量越少。
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、相關色溫、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，經典的性能要求項目如下：
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，并根據道路照明國家標準規(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行預測。
城市中的機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到道路照明標準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的投射角度進行分類的，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)就相應減小，光束投射的遠或近是路燈節(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)
應按車道的數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照亮的要求，體現在道路照明標準中的環(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，還應合理分配路邊和屋邊的光通量，在光度學上表現為利用系數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，將產生燈具光通量分配不合理、造成利用系數不降低燈具的照明效率。
e)光束均勻度(最大光強的γ角、燈下點附近25o范圍內的光強和最大光強的比值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，光束中最大光強的投射角度非常重要，路燈下方的光強I 0應是最小的，隨著仰角γ增大，所在γ角的光強I′應增大，I′和I 0滿足 I0=I′·cos3γ的函數關系，當光強接近這種函數關系時，路面才能得到均勻的照明效果。
當最大光強在垂直面內的投射角度達到55o-65o時，可以達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果產生更客觀的影響。路面的亮度和觀察角度有關，還與路面材料有關，當最大光強在垂直面內的投射角度達到65o-75o時，路面的亮度均勻度可達到比較高的水平。
-燈下點附近25o范圍內的光強和最大光強的比值I 0-25/I max
光束均勻度中另一個重要條件是燈下點的光強應是最小的，隨著γ角的增大，光強應逐漸增大。燈下點附近25o范圍內的光強I 0-25和最大光強/I max的比值是評估路燈配光的均勻性的重要參數之一。
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，當其比值大于0.35時，會產生燈下點亮，燈桿之間暗的光斑不均勻現象。
f)截光水平(80°-90°的環(huán)帶光通、80°-90°的光強)
LED路燈的光源光線亮度可以達到幾千萬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。眩光的程度強烈時，會影響駕駛員觀察路況。
眩光的產生，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色溫的要求應引起注意，色溫應控制在4100K以下。
3、流明維持率不應該是LED燈具的必選試驗
目前一些LED燈具和LED光源的技術規(guī)范或標準中，都有對LED光源和LED燈具進行相同的壽命試驗的規(guī)定，即進行流明維持率的試驗，從1000h，3000h，6000h到10000h。
流明維持率是描述光源壽命的一個指標，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數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光源尚未標準化，各種型號規(guī)格封裝組成的大多數LED陣列或LED模塊都不提供與產品聲稱壽命相關的流明維持率等相關參數。
由于光源沒有提供數據，造成使用LED燈具的不得不進行大量的流明維持率試驗。
根據LED的特點，通常當LED模塊不再提供所聲稱初始光通量的百分比的時候，即認為它已經達到壽終。
因此LED模塊的壽命通常是指標準條件下，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。
通常LED模塊的聲稱L70壽命達到25000h以上，盡管使用外推法，相應的流明維持率試驗時間可以減少，但一般流明維持率的驗證試驗時間也在6000h以上。這也是目前LED燈具要進行長時間的流明維持率試驗的原因。
相同的LED模塊的不同組合可以產生不同的照明產品，如果在各個終端產品都進行流明維持率試驗，就會進行大量重復的試驗，消耗大量的時間段和成本。
避免LED燈具的大量壽命試驗的解決方案就是LED模塊制造商提供的模塊的流明維持率數據，就此驗證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，可以不進行LED燈具的流明維持率試驗。目前照明電器標委會已經著手將這兩個標準轉換為我國的國家標準的工作。
LED在燈具中的應用已經從LED路燈、LED隧道燈、LED筒燈以及LED平板燈等，改變目前的LED燈具進行長期流明維持率試驗，應該大力糾正LED模塊不進行流明維持率試驗，而卻對LED燈具進行試驗的本末倒置的現狀，呼吁LED模塊制造商對其產品進行進行流明維持率試驗迫在眉睫。
下載文檔
