LED灯具知识培训教程

LED灯具知识培训教程LED定义：LED的分类：光通量光强光强亮度亮度照度照度可可参参照照此此图图理理解解各各专专业业术术语语光效光效显色性显色性半强度角半强度角配光曲线配光曲线颜色和波长v 光的颜色是否可以看见是由它的波长决定，光的波长是以纳米（nm）为单位。发光二极管发出的光几乎都是一致的也就是说它几乎都是在一个波长，发出非常纯的颜色。可见光的波长范围为380nm780nm，以下是光的颜色和它的波长：v 中红外线红光：v 4600nm-1600nm-不可见光 v 低红外线红光：v 1300nm-870nm-不可见光 v 850nm-810nm-几乎不可见光v 近红外线光近红外线光:（780740nm）v红色光红色光：v 630nm-620nm-橙红（公司生产）v橙色光橙色光：v 605nm-琥珀色光（市场用580-595代替）v绿绿 色色：v 525nm-纯绿色（公司生产）v蓝蓝 色：色：v 470nm-460nm-鲜亮蓝色；（公司生产）v 450nm-纯蓝色；（公司生产）vUV-A型紫外线光：型紫外线光：v 370nm-几乎是不可见光，受木质玻璃滤光时显现出一个暗深紫色。灯具的防护等级(IP表示防护，后面第1个数字表灯具防尘，第2个数字表示灯具防水)灯具的符号说明灯具安规基本知识vCCC认证：即是“中国强制认证”，其英文名称为“China Compulsory Certification”，缩写为CCC。CCC认证的标志为“CCC”，是国家认证认可监督管理委员会根据强制性产品认证管理规定（中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局令第5号）制定的。CCC认证对涉及到的产品执行国家强制的安全认证。vCE认证：“CE”标志是一种安全认证标志，被视为制造商标志是一种安全认证标志，被视为制造商打开并进入欧洲市场的护照。打开并进入欧洲市场的护照。CE代表欧洲统一代表欧洲统一（CONFORMITE EUROPEENNE）。凡是贴有）。凡是贴有“CE”标志标志的产品就可在欧盟各成员国内销售，无须符合每个成员国的的产品就可在欧盟各成员国内销售，无须符合每个成员国的要求，从而实现了商品在欧盟成员国范围内的自由流通。要求，从而实现了商品在欧盟成员国范围内的自由流通。国际国际LED标准化组织标准化组织LED灯具结构vLED灯具是由光源，灯具标准接口，散热器，光学系统，驱灯具是由光源，灯具标准接口，散热器，光学系统，驱动电源动电源5部份构成；部份构成；温度对温度对LED的影响的影响v由于LED的光电参数受温度的影响很大。通过对大功率白光LED发光效率进行研究，得出温度对节电压和LED发光效率的影响。电压的升高，意味着PN结温度升高，随着温度的升高，壁垒中辐射复合几率降低，从而降低了发光效率；电流的升高，使更多的非平衡载流子穿过势垒，降低了发光效率。LED工作时，过高的工作温度或者过大的工作电流都会产生明显的光衰，如果LED工作温度超过芯片的承载温度，这将会使LED的发光效率快速降低，产生明显的光衰，并且对LED造成永久性破坏。影影影影响响响响L LE ED D灯灯灯灯具具具具品品品品质质质质的的的的几几几几大大大大因因因因素素素素vv一、散热一、散热一、散热一、散热v LED灯管的热量累计不仅影响灯管的热量累计不仅影响LED的电气性能，还可能最终导致的电气性能，还可能最终导致LED失效。因此，为了保证失效。因此，为了保证LED灯的寿命，散热成为白光灯的寿命，散热成为白光LED应用的一个关应用的一个关键技术，减少或者迅速耗散键技术，减少或者迅速耗散LED产生的热量成为白光产生的热量成为白光LED在应用设计方在应用设计方面的首要问题面的首要问题。vv二、光源材质二、光源材质二、光源材质二、光源材质v LED属于点状光源，如果使用较差的属于点状光源，如果使用较差的LED，那么，那么LED在工作过程中会在工作过程中会放出大量的热量放出大量的热量,使管芯结温迅速上升使管芯结温迅速上升,LED功率越高功率越高,发热效应越大发热效应越大.LED芯片温度的升高将导致发光器件性能的变化与电光转换效率衰减芯片温度的升高将导致发光器件性能的变化与电光转换效率衰减,严重时严重时甚至失效甚至失效。vv三、驱动电源三、驱动电源三、驱动电源三、驱动电源v LED电源的质量直接制约了电源的质量直接制约了LED产品的可靠性产品的可靠性，因此，国际市场上国，因此，国际市场上国外客户对外客户对LED驱动电源的效率转换、有效功率、恒流精度、电源寿命、驱动电源的效率转换、有效功率、恒流精度、电源寿命、电磁兼容的要求都非常高，因为电源在整个灯具中的作用就好比像人的电磁兼容的要求都非常高，因为电源在整个灯具中的作用就好比像人的心脏一样重要。心脏一样重要。vv四、驱动电流四、驱动电流四、驱动电流四、驱动电流v LED在其电流极限参数范围内流过在其电流极限参数范围内流过LED的电流越大，它的发光亮度的电流越大，它的发光亮度就越高就越高.即即vLED的亮度与它的工作电流成正比的亮度与它的工作电流成正比.但如果流过但如果流过LED的电流超出极限参数的电流超出极限参数范围范围,LEDv就会出现饱和就会出现饱和,不仅使发光效率大幅降低不仅使发光效率大幅降低,而且使用寿命也会缩短而且使用寿命也会缩短vv五、光线分布处理五、光线分布处理五、光线分布处理五、光线分布处理v LED是一个方向性的点光源，如何创造性地应用是一个方向性的点光源，如何创造性地应用LED的这个特点，的这个特点，营造一个舒适的光环境是营造一个舒适的光环境是LED灯光学设计技术的核心。灯光学设计技术的核心。LED光源本身一光源本身一般会有透镜或者透射材料，用于提高光线出射效率，同时满足出光约般会有透镜或者透射材料，用于提高光线出射效率，同时满足出光约120度的配光分布，一般称为一次光学设计。但是为了满足室内照明的度的配光分布，一般称为一次光学设计。但是为了满足室内照明的各种需求，需要将光根据需要重新分配，采用何种方式将各种需求，需要将光根据需要重新分配，采用何种方式将LED发出的光发出的光进行二次分配，以达到舒适的光环境，也是影响进行二次分配，以达到舒适的光环境，也是影响LED品质的重要因素。品质的重要因素。灯具主要电性参数灯具主要电性参数灯具主要电性参数灯具主要电性参数vv输入电压：输入电压：输入电压：输入电压：v 即即LED灯具正常工作所需要的电压值，根据不同的国家有着不同的输灯具正常工作所需要的电压值，根据不同的国家有着不同的输v入电压值，我们通常指的民用全电压就是入电压值，我们通常指的民用全电压就是AC85264V。vv输入功率：输入功率：输入功率：输入功率：v 输入功率是指各类用电器件的输入电压和输入电流的乘积，即电源或输入功率是指各类用电器件的输入电压和输入电流的乘积，即电源或v 电网给各类用电器件提供电能的功率。电网给各类用电器件提供电能的功率。单位单位瓦特（瓦特（W）v Pi（输入功率）（输入功率）=Vin（输入电压）（输入电压）*Ii（输入电流）（输入电流）vv 功率因数：功率因数：功率因数：功率因数：v 又称为功率因子，英文缩写又称为功率因子，英文缩写PF(Power Factor),是有功功率与视在功是有功功率与视在功v率的比值。功率因数在一定程度上反映了电能得以利用的比例，是合理率的比值。功率因数在一定程度上反映了电能得以利用的比例，是合理v用电的重要指标。用电的重要指标。vv恒流精度：恒流精度：恒流精度：恒流精度：v 恒流精度意指当驱动电源的输入电压在一定范围内变化时，输出电流恒流精度意指当驱动电源的输入电压在一定范围内变化时，输出电流波动值与波动值与v额定输出电流之比，通常用百分数来表示额定输出电流之比，通常用百分数来表示.如某如某LED驱动电源额定输出电驱动电源额定输出电流流0.45A,v当输入电压在当输入电压在AC80264V变化时，测得输出电流在之间变化变化时，测得输出电流在之间变化,那么恒流那么恒流v精度精度=(0.45-0.43)0.450.045=4.5%.恒流精度越高恒流精度越高,则则LED工作越稳定工作越稳定,反之反之,则则v会出现频闪现象，更为严重的还会导致会出现频闪现象，更为严重的还会导致LED失效。失效。vv电磁兼容：电磁兼容：电磁兼容：电磁兼容：v 电磁兼容（电磁兼容（EMC）是指设备或系统在所处的电磁环境中能正常工作）是指设备或系统在所处的电磁环境中能正常工作并且不对并且不对v该环境中任何其他事物构成不能承受的电磁骚扰的能力（如导致收音机该环境中任何其他事物构成不能承受的电磁骚扰的能力（如导致收音机无法正常无法正常v播放、导致电视画面出现杂迅等现象）。播放、导致电视画面出现杂迅等现象）。不同光源光效与寿命的对比LED灯具的优势：vLED产业市场规模三年有望翻一番产业市场规模三年有望翻一番 v v 在全球能源短缺、环保要求不断提高的情况下，已结束的2008年北京奥运会和2010年上海世博会都不约而同地以绿色节能为主题，这给中国LED照明产业的发展带来了巨大的历史机遇。v v 据国内有关机构预测，在奥运、世博的强力带动下，中国LED照明市场规模将从2007年的亿元快速增长至2010年的亿元，在结束的北京奥运会上，LED照明技术在奥运历史上首次大规模使用并获得成功。据官方统计，北京奥运会总共包括36个比赛场馆，其照明产品需求就达5亿元左右，这还不包括奥运村、奥运花园等其他公共照明设施市场。LED一些成品灯具的主要参数一些成品灯具的主要参数办公照明（以日光灯为例）办公照明（以日光灯为例）商业照明商业照明（以筒灯和轨道灯为例）（以筒灯和轨道灯为例）户外照明户外照明（以路灯和隧道灯为例）（以路灯和隧道灯为例）LED日光灯节能及参数对比报告日光灯节能及参数对比报告1.基本参数及特性对比基本参数及特性对比2.视劲森视劲森LED日光灯与传统灯管年耗电量成本统计：日光灯与传统灯管年耗电量成本统计：LED与传统照明成本分析1.随着发光效率和生产效率的快速提高,同样亮度的 LED 灯近几年内总成本快速下降，LED 灯将可在成本上和荧光灯一竞高低。2.白炽灯、荧光灯和 LED 灯使用 30000 小时成本对比 3.我公司主要产品的材料的成本分析以T8日光灯为例：LED寿命分析 LED之所以持久，是因为它不会产生灯丝熔断的问题。LED不会直接停止运作，但它会随着时间的流逝而逐渐退化。一般 LED可以使用50,000小时以上，其发光强度会从标称值逐步下降到70%左右,影响LED寿命的原因有如下几个1.光源光源 LED芯片质量是影响寿命的重要原因，同时芯片的设计和材料可以影响LED寿命的。LED封装技术也是影响LED寿命的一个重要原因，一个可靠的封装厂家对于LED寿命有很大的关系。2.电源的设计电源的设计 因为LED的离散性特强，压降、波长、光色、高度差别很大，只有上述几个指标一致的LED才能并联在一起使用反之 压降低的电流很大，压降高的电流很小，造成光色、高度不均，电流大的寿命缩短。电源自身寿命也是个重要的原因，一般电解电容在105的情况下有8000小时的寿命，4060情况下有15000小时的寿命，无电解电容可以保30000小时。3.散热方面的设计散热方面的设计 散热是影响LED寿命的一个重要的原因之一，LED 的发光需要电流驱动,输入LED 的电能中,只有约15%有效转化为光,大部分(约85%)因无效而转化为热。其中环境温度非常的重要，环境温度可以影响到LED灯具散热温度520度的变化。LED灯具的散热设计v散热问题是瓶颈问题：LED灯约有70-80%的能量转化为热量。如不能有效地散发出去，将使LED结温升高，过高的结温不但会使LED的寿 命急剧衰减，还会影响LED的峰值波长，光功率，光通量 等诸多性能参数。LED热量管理v在固态照明行业，LED 在亮度方面处于领先地位，它提供可回流焊设计，从而更加便于使用和热量管理。采用 LED 的照明应用不仅使光输出最大化，而且提高了设计灵活性，同时将对环境的影响降到最低。v本应用说明可作为LED热管理方式理解的指导，帮助使用者将接合点温度升高所带来影响降至最低。v它们在专业性和通用性照明应用中都得到了广泛的使用。当设计使用LED的照明系统时，最关键的设计参数之一就是该系统从LED接合点排除热量的能力。LED接合点很高的工作温度会破坏LED的性能，导致光输出衰减和工作寿命减少。v大多数LED失效机制都和温度密切相关。LED接合点温度的升高会导致光输出的减少，加速芯片老化。每种产品系列的最高接合点温度都已在产品数据表中列明。接合点温度主要受到三个参数的影响：LED周边环境的温度在LED接合点和外部条件间的导热通道LED释放的能量设计高功率LED灯具的指导原则v在设计带有高功率LED的照明系统时，应当遵循以下通用指导原则：v成功进行散热设计要考虑的最重要因素是，将需要移除的热量降至最低。将LED驱动电路和LED电路板隔开非常重要，只有这样驱动器所产生的热能才不会导致LED接合点温度升高。v下一个最有效的策略是将固灯具置里面的温度降至最低。只要注意几个设计参数，这个目标就能实现，比如说考虑防止整个系统达到整体功率密度的上限值的保守封装设计。保证进行自然对流冷却的通路洁净、畅通无阻也非常重要。v提高散热片和LED间的热传导性对于热管理非常有必要。尽管从散热片上移除热量是通过对流实现，从LED到散热片的通道却是通过传导方式。v最后，LED PCB电路板/散热片的朝向在设计时也需要慎重考虑。正确安装电路板/散热片非常重要，使散热面保持垂直。如果电路板平面是水平的，那么它将会阻止空气对流的形成，这样就会显著降低系统的冷却性能。表面积 热传输只会发生在散热片的表面。所以，散热片在设计时应当拥有相对比较大的表面积。使用许多优质翼片或增加散热片尺寸规格，都能够达到这个目的。空气动力学特性 散热片的设计需要要能使空气很容易且很快速地流通。有许多个相互间距小的优质散热翼片的散热片,可能不能使空气气流很好地流通。必须在高表面积（许多个相互间距小的翼片）和良好空气动力学特性间进行权衡。在散热片内部的热传输：如果热量不能到达它们，那么这些冷却翼片就是无效的。散热片设计应当使其允许足够的热量从热源传输到翼片。比较厚一点的翼片具有好的热传导性；所以必须要在在较大表面积（多个薄翼片）和良好热传输性（更厚的翼片）间实现平衡。所使用的材料对于散热片内部的热传输有着显著的影响。选散热片做LED灯具时，应遵循以下原则安装方法：为了实现更好的热传输，散热片和热源间的压力必须比较高。散热片夹接触面积的平整性：和LED或PCB相接触的散热片部分必须绝对平整。平整的接触面允许使用一层更薄的热敏化合物层，它能够减少散热片和LED源间的热阻。v在设计时要考虑能够提供高压，同时很容易安装。通常带螺钉或弹簧的散热片固定架要比一般的夹子要更好。当不能使用夹子或螺钉时，只能使用热传导膏体或胶带。LED灯具常用的一些热设计结构图123 LED热管散热器图124 肋片散热LED路灯LED灯具常用二次配光光杯及透镜v棱形:v橙皮纹：v亮面:v透镜:LED透镜材料种类一次透镜配光二次配光LED透镜的应用及生产LED灯具电源分类v一、LED电源按驱动方式按驱动方式可以分为两大类两大类：vA.恒流式：1、恒流驱动电路驱动LED是很理想的，缺点就是价格较高。2、恒流电路虽然不怕负载短路，但是严禁负载完全开路。v3、恒流驱动电路输出的电流是恒定的，而输出的直流电压却随着负载阻值的大小不同在一定范围内变化。v 4、要限制LED的使用数量，因为它有最大承受电流及电压值。vB.稳压式：1、稳压电路确定各项参数后，输出的是固定电压，输出的电流却随着负载的增减而变化。2、稳压电路虽然不怕负载开路，但是严禁负载完全短路。3、整流后的电压变化会影响LED的亮度。4、要使每串以稳压电路驱动LED显示亮度均匀，需要加上合适的电阻才可以。v二、LED灯具电源按电路结构按电路结构可以分为六类六类：v1、常规变压器降压：v这种电源的优点是体积小，不足之处是重量偏重、电源效率也很低，一般在45%60%，因为可靠性不高，所以一般很少用。v2、电子变压器降压：v这种电源结构不足之处是转换效率低，电压范围窄，一般180240V，波纹干扰大。v3、电容降压：v这种方式的LED电源容易受电网电压波动的影响，电源效率低，不宜LED在闪动时使用，因为电路通过电容降压，在闪动使用时，由于充放电的作用，通过LED的瞬间电流极大，容易损坏芯片。v4、电阻降压：v这种供电方式电源效率很低，而且系统的可靠也较低。因为电路通过电阻降压，受电网电压变化的干扰较大，不容易做成稳压电源，并且降压电阻本身还要消耗很大部分的能量。v5、RCC降压式开关电源：v这种方式的LED电源优点是稳压范围比较宽、电源效率比较高，一般可在70%80%，应用较广。缺点主要是开关频率不易控制，负载电压波纹系数较大，异常情况负载适应性差。v6、PWM控制式开关电源：目前来说，PWM控制方式设计的LED电源是比较理想的，因为这种开关电源的输出电压或电流都很稳定。电源转换效率极高，一般都可以高达80%90%，并且输出电压、电流十分稳定。这种方式的LED电源主要由四部分组成它们分别是：输入整流滤波部分、输出整流滤波部分、PWM稳压控制部分、开关能量转换部分。而且这种电路都有完善的保护措施，属于高可靠性电源。汇报结束谢谢大家!请各位批评指正