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业务培训资料王永军2013-10-10室内LED照明灯具一、LED发展前景二、室内LED灯具的概述三、室内LED灯具的二次光学设计一、LED的发展趋势1、大功率白光的效率已经达到130-140lm/W,并且有可能在不久的将来超过150lm/w,已经超过白炽灯和卤素灯的光效。（美国CREE）2、LED的寿命标称已经超过30，000小时。3、白光LED用于普通照明已经成为可能。4、白炽灯泡是全球最普遍的照明光源，市场占有率高达70%，但其发光效率仅为8～20lm/W，整体照明系统效率为50lm/W。考虑到节能，各国纷纷提出规划，逐步淘汰白炽灯泡。我国在2012年10月禁止进口及销售100瓦以上白炽灯泡，2014年和2016年10月将分別禁止60瓦及15瓦以上白炽灯泡进口与销售。二、室内LED灯具的概述1、LED灯珠的常识2、LED灯珠的结构3、室内照明的分类4、LED在室内照明中的应用1、LED灯珠常识LED光源的特点：LED作为一个发光器件，之所以备受人们关注，是有其较其他发光器件优越的方面，归纳起来LED有下列一些优点：（1）工作寿命长：LED作为一种导体固体发光器件，较之其他发光器具有更长的工作寿命。其亮度半衰期通常可达到十万小时。如用LED替代传统的汽车用灯，那么它的寿命将远大于汽车本体的寿命，具有终身不用修理与更换的特点。（2）耗电低：LED是一种低压工作器件，因此在同等亮度下，耗电最小，可大量降低能耗。相反，随着今后工艺和材料的发展，将具有更高的发光效率。人们作过计算，假如日本的照明灯具全部用LED替代，则可减少二座大型电厂，从而对环境保护十分有利。（3）响应时间快：LED一般可在几十毫秒（ns）内响应，因此是一种告诉器件，这也是其他光源望尘莫及的。采用LED制作汽车的高位刹车灯在高速状态下，大提高了汽车的安全性。（4）体积小，重量轻、耐抗击：这是半导体固体器件的固有特点。彩LED可制作各类清晰精致的显示器件。（5）易于调光、调色、可控性大：LED作为一种发光器件，可以通过流过电流的变化控制亮度，也可通过不同波长LED的配置实现色彩的变化与调节。因此用LED组成的光源或显示屏，易于通过电子控制来达到各种应用的需要，与IC电脑在兼容性无比毫困难。另外，LED光源的应用原则上不受窨的限制，可塑性极强，可以任意延伸，实现积木式拼装。目前大屏幕的彩色显示屏非LED莫属。（6）用LED制作的光源不存在诸如水银、铅等环境污染物，不会污染环境。因此人们将LED光源称为“绿色”光源是受之无愧的。LED的颜色：LED的不同颜色是由其不同波长的芯片决定的，比如，红光芯片一般波长是620~630nm（纳米），绿光芯片一般波长是527nm,蓝光芯片的一般波长是470nm,黄光芯片的一般波长是585nm,白光LED用的也是蓝光芯片，只是在蓝光芯片上加上适量的的荧光粉就发出白光了。LED的分类：按功率大小分：可分为小功率，大功率（行业上一般把0.5W以上的灯叫做大功率灯）按外形分：可分为直插式和贴片式草帽LED又可以按灯头的尺寸细分为F3（灯头的直径是3mm），F5（灯头的直径是5mm）；或按灯头的形状细分为无边，薄边，厚边，圆头；按灯头透明与否可分为透明，雾状。。。。。。。更多细分方法不尽列举，以上所列仅以我司经常采用为依据。食人鱼LED同样可以按灯头的尺寸分为F3，F5，按灯头的形状分为圆头（即最常见的食人鱼灯），平头（这种形头很特殊，其发光角度接近180度，一般用在需要散光的场合）。小功率贴片式LED按外形尺寸可以分为0805，1206，3020，3014、2835、3528，5050或5060、5630/5730（5050与5060相差极小，肉眼很难分辨，对不够专业的客户可以随他的习惯称呼）。大功率LED一般按功率区分，常见的有0.5W,1W,3W,5W,1W仿LM灯珠大功率集成505035283014COBLED的发光角度(viewingangle)：直插式LED最常见的发光角度是120度，特殊的可以做到45度，或者15度；贴片式LED一般发光角度为120度。LED的电压(voltage)：单个小功率LED灯，颜色不同，其要求的电压也不同。红/黄：一般为1.8~2.1伏，白/绿/蓝：一般为3.0~3.6伏。1W大功率灯要求的电压与以上相同。LED的电流(current)：1．小功率的LED灯（包括插件式或者贴片式），每个芯片上允许通过的电流一般不要高于20毫安；每个双芯片灯上允许通过的电流一般不高于40毫安；同理每个三芯片灯不要高于60毫安。2．大功率LED，我司采用的是1W，其允许通过的最大电流为350毫安。LED的亮度(intensity)：a.发光强度与光亮度：发光强度简称光强，国际单位是candela（坎德拉）简写cd。Lcd是指光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量。光源辐射是均匀时，则光强为I=F/Ω，Ω为立体角，单位为球面度（sr）,F为光通量，单位是流明，对于点光源由I=F/4。光亮度是表示发光面明亮程度的，指发光表面在指定方向的发光强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比，单位是坎德拉/平方米。对于一个漫散射面，尽管各个方向的光强和光通量不同，但各个方向的亮度都是相等的。电视机的荧光屏就是近似于这样的漫散射面，所以从各个方向上观看图像，都有相同的亮度感。b、LED色温(colo(u)rtemperature)：色温是表示光源光谱质量最通用的指标。色温是按绝对黑体来定义的，光源的辐射在可见区和绝对黑体的辐射完全相同时，此时黑体的温度就称此光源的色温。低色温光源的特征是能量分布中，红辐射相对说要多些，通常称为“暖光”；色温提高后，能量分布中，蓝辐射的比例增加，通常称为“冷光”。一些常用光源的色温为：标准烛光为1930K（开尔文温度单位）；钨丝灯为2760-2900K；荧光灯为3000K；闪光灯为3800K；中午阳光为5400K；电子闪光灯为6000K；蓝天为12000-18000K。一般定义，暧白色温：2700-3200K,自然白：4000-4500K,正白：6000-6500K冷白：6500Ｋ以上c、光通量（φ）：点光源或非点光源在单位时间内所发出的能量,其中可产生视觉者（人能感觉出来的辐射通量）即称为光通量。光通量的单位为流明（简写lm），1流明（lumen或lm）定义为一国际标准烛光的光源在单位立体弧角内所通过的光通量，由于整个球面面积为4πR2，所以一流明光通量等于一烛光所发出光通量的1/4π，或者说球面有4π,因此按照流明的定义可知一个cd的点光源会辐射4π流明，即φ（流明）=4πI（烛光），假定△Ω为很小的立体弧角，在△Ω立体角内光通量△φ，则有△φ=△ΩI。d、使用寿命（光衰）:指发光二极管亮度达到初始值一半的时间，又成为半衰期，不同的芯片使用在不同的环境中会有不同的使用寿命。亮度衰减曲线:各种芯片在一定条件下（温度、电流）亮度与时间的曲线；此曲线可以真正了解到芯片的特性好坏。光衰曲线图2、LED灯珠的结构LED（LightEmittingDiode），发光二极管，简称LED,，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极使整个晶片被环氧树脂封装起来。大功率灯珠的横切面图LED灯珠的主要器件为：支架、芯片、胶水、荧光粉、导线。支架：市场知名品牌有台湾一诠、佳乐电子、华一微电。支架俗称“灯杯”，主要是用来盛放LED芯片。芯片：芯片是灯珠里的核心器件也称“晶片“，是用来发光的。市场常见的芯片有，美国：CREE（科瑞）、Bridgelux（普瑞）；日本：Nichia（日亚）、丰田合成；德国欧司朗Osram；台湾：晶元、奇力（奇美集团子公司）、广稼、泰谷、光宏、新世纪、亿光、佰鸿、光磊；中国大陆：厦门三安、上海蓝光、士兰明芯、大连路美……….。（大陆现在主要用台湾芯片）胶水：硅胶树脂：此胶水封装的灯珠优点是散热性能好，光衰更小，缺点是连接芯片的导线容易被压断、价格也相对更高；环氧树脂：此胶水封装的灯珠优点是成本低，缺点是散热性能差，光衰更大，并且灯珠容易产生黄变。市场上较知名的硅胶胶水品牌为：道康宁、信越化学荧光粉：市场上较知名的荧光粉为：英特美，蓝光+黄色荧光粉激发出白光。导线：连接芯片及2端导电引脚的线，称为导线。基本上导线都是用0.999纯金线，直径分为：0.8mil、1.0mil。也有一些追求低价的厂商用掺铜的合金线去做。但品质会差一些，因为金线的过流与热传导能力是非常高的，能及时的把热量通过金线传导到负极引脚上去。并且金线的可拉伸性能更强，不容易因金线的断裂导致死灯的现象。市场上也还有一些其他材料生产的导线，未不明确。大功率灯珠的结构图3、室内照明的分类LED室内照明灯具分类：主要有|LED天花灯|LED筒灯|LED灯杯、射灯、球泡灯|LED柜台灯|LED轨道灯|LED壁灯|平板灯|LED日光灯|灯带/灯条|幕墙灯|洗墙灯|投光灯|LED汽车灯饰|1、LED按功率分1W、3W、5W、7W、9W、12W、15W、18W、21W15°3045°60可选灯可调角度为180度。输入电压设计为(AC85-265V/50-60Hz)光通量在100-110LM/W。外型规格有单头、双头、三头、四头。表面处理有拉丝、沙银、喷白油、抛光等。2、LED筒灯按外型尺寸分有2.5寸、3寸、4寸、5寸、6寸、8寸功率有2.54/6W、34/6W、48/10W、58/10/12W、6寸10/12/15W、815/18/20，表面处理有拉丝、沙银、喷白油、抛光等。发光面采用亚克力板、导光板。led3、LED灯杯、射灯、球泡灯灯头常用的有E27、E14、MR16、MR11、GU10MR16、MR11主要做低压12-24V。灯杯、射灯一般做1-3W球泡做1-12W.MR16、MR11E27GU10E27/G9/E14B224、LED2线槽、3线槽、4线槽。功率最高可做48W5、LED壁灯6、平板灯、LEDT10、T8、T58W、18W.光源主要用3528/3014/2835贴片灯。730珠/60DC12V以随意剪切。86W、9W、12W、18W、24W、36W。控制方式有内控和外控。日光灯电源:LED日光灯的电源分为内置式和外置式两种。所谓内置式就是指电源可以放在灯管内部。这种内置式的最大优点就是可以做成直接替换现有的荧光灯管，而无需作任何改动。所以内置式的形状都是做成长条形，以便塞进半圆形的灯管中去。下面先介绍两种内置式，非隔离型和隔离型。1.非隔离式恒流电源：非隔离是指在负载端和输入端有直接连接，因此触摸负载就有触电的危险。目前用得最多的是非隔离直接降压型电源。也就是把交流电整流以后得到直流高压，然后就直接用降压（Buck）电路进行降压和恒流控制。其电原理图如下图所示：这种非隔离式电源的主要技术特点：从18V到450V的宽电压输入范围，恒流输出；采用频率抖动减少电磁干扰，利用随机源来调制振荡频率，这样可以扩展音频能量谱，扩展后的能量谱可以有效减小带内电磁干扰，降低系统级设计难度；可用线性及PWM调光，支持上百个0.06WLED的驱动应用，工作频率25KHz-300KHz，可通过外部电阻来设定。非隔离恒流源的优点是简单、指标高，它的输出电流可以按LED串并联的个数决定。但是大多数情况下，它的输出电流不能太大，输出电压也不能太高。例如264个小功率LED连接成22个串联，12串并联，每串20mA，一共240mA。体积也可以做得很小，通常是做成长条形的，以便放进T10或T8的管子里。假如每串的电流是30mA，12并就是360mA。在有些非隔离的电源中就无法实现，为了保持总电流240mA不变，就只能改成8串并联。但假如LED的总数不变，就要求串联的数目增加到33个。这时候总电压就会增加到108.9V。但是通常这种非隔离恒流源的允许的最高输出电压是80V。只能