LED照明基础知识入门汇总 - 新手园地 - m5彩票
查看: 1447|回复: 0
分享
打印 上一主题 下一主题

[提问] LED照明基础知识入门汇总 [复制链接]

傲壹电子 (离线)
积分
977
帖子
104
跳转到指定楼层
楼主
发表于 2017-10-26 14:51:47 |只看该作者 |倒序浏览

一、LED介绍


  1、 LED的定义:


  即发光二极管,Light Emitting Diode(简称LED),是一种半导体固体发光器件,它是利用固体半导体芯片作为发光材料,当两端加上正向电压,半导体中的载流子发生复合引起光子发射而产生光。LED可以直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。


  2、 LED灯:


  LED灯是一块电致发光的半导体材料芯片,用银胶或白胶固化到支架上,然后用银线或金线连接芯片和电路板,四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,最后安装外壳,所以 LED 灯的抗震性能好。


  3、 LED灯具组成:


  无论哪种灯具,都由以下几个部分组件构成。


  ①、电源输入接口:起连接电源的作用,如球泡灯的灯头 。


  ②、外壳:一般由散热良好的铝型材构成,灯具外形的特征,LED散热作用,外壳的散热设计直接影响到灯具的使用效率及寿命。


  ③、灯罩:不仅仅是罩在灯上为了使光聚集在一起的作用,还可以防止触电,对保护眼睛也有作用,所以每个灯上都会有灯罩 有PC灯罩、玻璃灯罩、塑料灯罩。


  ④、LED光源:由N个LED组合在一起,是此灯具的核心部件,灯具均通过它发出最初可见光。


  ⑤、驱动电源:因为单个LED工作电压为低电压,且工作电压范围很窄直接供电,LED不能正常工作且极易损坏,所以必须通过电路对输入电源进行恒压恒流控制,而驱动电源的优劣直接影响到LED和整个灯具的使用寿命。


  二、LED分类


  LED节能灯品种丰富,市面上基本由三类:


  一类:由草帽型小功率LED制成的LED节能灯,电源采用阻容降压电路。草帽型LED延用指示灯LED的封装形式,环氧树脂封装,使得LED芯片无法将热量散出,光衰严重,很多白光LED,在使用一段时间后,色温变高,渐渐成偏蓝色,变得昏暗。也有厂家致力于开发低光衰的草帽型LED,但是由于没有改变封装形式,光衰依然没有大的改观。这类LED节能灯产品,为过渡性产品,价格低,质量较差。


  二类:由3528或5050贴片中小功率LED制成的LED节能灯,电源也普遍采用阻容降压电路,也有部分厂家采用恒流电路,相比草帽型LED,贴片LED散热稍好,有导热基板,在配合铝基板,能将一部分热量导出。但是由于还是忽视的LED的热量,很多中功率贴片LED节能灯,没有散热器,依旧使用塑料外壳,光衰依然严重。采用阻容降压低端电源,因电网电压不稳,电流有波动,亮度也有波动,价格适中,质量稍好。


  三类:由大功率贴片LED制成的LED节能灯,电源普遍采用恒流隔离电路,即有一个恒定的电流,如5W的LED,通常采用5片1瓦的LED芯片,串联,采用恒流300mA的电流源供电,宽电压电源,使电网波动时,电流没有改变,光通量即亮度维持恒定,5片贴片LED焊接在铝基板之上,铝基板再结合于散热器上,使用热量能够及时快速的散去,保证LED芯片温度低于LED允许结温,从而保证LED节能灯的真实有效寿命。这类LED灯价格高,质量好,也是LED节能灯的发展方向。


  一个好的LED节能灯,应该由四部分组成:优质的LED芯片,恒流隔离电源,相对灯具功率的合适的散热器,光扩散效果柔和不见点光源的灯罩。


  三、组成部分


  1、LED芯片很重要:好的LED芯片,光效高,温升低,显色指数高,结温高,抗静电。


  2、散热很重要:如果一味强调LED是冷光源,不需要散热,那是完全错误的,在还没有开发出真正低发热的LED芯片之前,LED不加优质散热器,那么它的寿命可能还远不及现行的普通节能灯!因为光衰到初始光通量70%时,就已经标识着LED节能灯寿命终了。


  3、电源很重要:是否经得了高温高湿,是否过得了高压安规(UL),是否过得了电磁兼容(EMC/EMI),也都是些硬性指标,也决定了LED节能灯的真实寿命,木桶效应中,电源可能就是LED节能灯的短板。


  4、灯罩很关键:灯罩是LED节能灯的二次配光,现行的,有不加灯罩,有透明灯罩,有磨砂灯罩,有乳白灯罩,有光扩散灯罩几种。


  不加灯罩和透明灯罩,无二次配光,看得见LED,多LED即多光源,直视刺眼,且物体照射发虚。


  a、磨砂灯罩点亮能看见LED光源,物体也部分发虚。


  b、乳白灯罩点亮看不见LED光源但透光率偏低。


  c、优质的LED节能灯,普遍采用光扩散材料,在LED光线到达灯罩时,将光线扩散开去,点亮后看不见LED光源,LED节能灯成为一个大的光源,照射物体不发虚,且光扩散型灯罩普遍透光率在80%以上,效果好。


  四、特性


  1、 高效节能:以相同亮度比较,3W的LED节能灯333小时耗1度电,而普通60W白炽灯17小时耗1度电,普通5W节能灯200小时耗1度电。


  2、超长寿命:半导体芯片发光,无灯丝,无玻璃泡,不怕震动,不易破碎,使用寿命可达五万小时(普通白炽灯使用寿命仅有一千小时,普通节能灯使用寿命也只有八千小时)。


  3、健康:光线健康光线中含紫外线和红外线少,产生辐射少(普通灯光线中含有紫外线和红外线)。


  4、绿色环保:不含汞和氙等有害元素,利于回收,普通灯管中含有汞和铅等元素。


  5、保护视力:直流驱动,无频闪(普通灯都是交流驱动,就必然产生频闪)。


  6、光效率高:CREE公司实验室最高光效已达260lm/W,而市面上的单颗大功率LED也已经突破100lm/W,制成的LED节能灯,由于电源效率损耗,灯罩的光通损耗,实际光效在60lm/W,而白炽灯仅为15lm/W左右,质量好的节能灯在60lm/W左右,所以总体来说,LED节能灯光效与节能灯持平或略优。(2011年5月数据)


  7、安全系数高:所需电压、电流较小,安全隐患小,于矿场等危险场所。


  8、市场潜力大:低压、直流供电,电池、太阳能供电,于边远山区及野外照明等缺电、少电场所。


  五、规格术语


  1、LED尺寸大小:


  0603、0805、1210、5050是指LED灯带上使用的发光元件——LED的尺寸大小(英制/公制),下面是这些规格的详细介绍:


  0603:换算为公制是1005,即表示LED元件的长度是1.0mm,宽度是0.5mm。行业简称1005,英制叫法是0603.


  0805:换算为公制是2125,即表示LED元件的长度是2.0mm,宽度是1.25mm.行业简称2125,英制叫法是0805。


  1210:换算为公制是3528,即表示LED元件的长度是3.5mm,宽度是2.8mm。行业简称3528,英制叫法是1210。


  5050:这是公制叫法,即表示LED元件的长度是5.0mm,宽度是5.0mm。行业简称5050。


  2、LED灯数:


  15灯、30灯、60灯是指LED灯带每米长度上焊接了多少颗LED元件,一般来说1210规格灯带是每米60颗LED,5050规格灯带是每米30颗LED,特殊的有每米60颗LED。不同LED数量的LED灯带价格是不同的,这也是区分LED灯带价格的一个重要因素。


  3、色温:


  是指将一标准黑体加热,温度升高到一定程度时颜色开始由深红 - 浅红 - 橙黄 - 白 - 蓝,逐渐改变,某光源与黑体的颜色相同时,我们将黑体当时的绝对温度称为该光源之色温。


  一般来说色温不作为考核LED灯带的一个指标,只是国外很多客户因为使用环境的关系,会做一个特别的要求。


  光源色温不同,光色也不同:


  色温在 3300K 以下,光色偏红给以温暖的感觉;有稳重的气氛,温暖的感觉.,通称暖色温。色温在 3000—6000K 为中间,人在此色调下无特别明显的视觉心理效果,有爽快的感觉;故称为 " 中性 " 色温。色温超过 6000K ,光色偏蓝,给人以清冷的感觉,通称冷色温。


  4、亮度:


  cd(坎德拉),发光强度的基本单位,坎德拉是国际单位制的基本单位之一。


  一般LED灯带不同的颜色会有不同的发光强度,常用单位是mcd,即毫坎德拉。数值越高,说明发光强度越大,也就是越亮。这是评定LED灯带亮度的重要指标,亮度要求越高的灯带价格越贵。这是因为高亮度的LED芯片价格偏贵,并且亮度越高,封装难度越大。


  5、发光角度:


  这是指LED灯带上LED元件的发光角度,一般通用的贴片LED,即SMD元件的发光角度都是120度。发光角度越大,起散光效果越好,但相对的,其发光的亮度也就相应减小了。发光角度小,光的强度是上去了,但照射的范围又会缩小。因此,评定LED灯带的另一个重要指标就是发光角度。市面上有一些不良厂家,为了提高发光的亮度以赚取更高的利润,故意把发光角度减小,稍有不慎,就会买到这样的以次充好的元件。


  6、电压:


  这是指LED灯带的输入电压,一般常用的规格是直流12V,也有的是24V。


  色温与亮度的基本常识:


  色温 ( Co1or Temperature )


  单位:绝对温度 ( Kelvin, K )


  色温度以绝对温度 K 来表示,是将一标准黑体(例如铂)加热,温度升高至某一程度时颜色开始由红、橙、黄、绿、蓝、靛(蓝紫)、紫,逐渐改变,利用这种光色变化的特性,其光源的光色与黑体的光色相同时,我们将黑体当时的温度称之为该光源的色温度。色温度在3000K 左右时,光色偏黄。色温度


  在 5000K 以上时,光色偏蓝。不同色温度的光,具有不同的照明和视觉效果。不同色温对应不同颜色的光如下图。不同的波长给人眼造成不同的颜色感觉,从红、橙、黄、绿、蓝、靛(蓝紫)、紫。眼睛的敏感度随波长的变化而强烈变化。


  例如,在很好的照明条件下,眼睛对 550nm 波长的光(黄光)的敏感程度是红光或蓝光的 20 倍。这也是为什么大部分车的雾灯和马路的路灯采用黄光的一个重要原因。色温是度量颜色温度的标准,并不是度量灯的亮度。卤素灯的色温可以由2300K到 7000K;HID灯的色温由4200K到超过8000K;灯的色温越高,它对雾和雨的穿透力越差(越不亮)。大厂如飞利浦至今只生产色温最高6000K 的氙气灯。以下是不同色温的表现:


  光色温   光效果

  3000K 黄色光,强穿透力

  4200K 白中带黄,原车配氙气灯

  5000K 光全白,欧规最高色温

  6000K 光全白,略带蓝色

  6500K 阳光下的白天

  7000—8000K白中明显带蓝


  8000K以上蓝光,穿透力极差推荐6000K左右的色温正好是最白略微开始转蓝的色温,人眼容易接受,不易疲劳,提高安全性,而卤素灯则较差。


  六、LED缺点


  1、LED节能灯,需要相对应的散热器,在LED芯片本身发热量没有大的改善情况下,需要在散热器的结构,热管技术的应用上,进一步的发展。


  2、LED节能灯,价格过高,LED单体价格,铝制散热器,高效恒流电源,高透光率柔和灯罩,四者成本集体推高LED成本。


  3、大部分LED节能灯标示的功率均为LED芯片本身的功率总和,而非电源的输入功率。部分不良厂商以劣质整流电路带动,会造成LED灯泡实际耗能远超节能灯甚至接近白炽灯的水平。市场上曾发现部分品牌3W节能灯,使用220V电源输入电流高达90mA(19.8W)。


  七、LED节能灯选购


  灯珠


  1、LED亮度(MCD)不同,价格不同。用于LED灯具的LED应符合雷射等级Ⅰ类标准。


  2、抗静电能力。抗静电能力强的LED,寿命长,因而价格高。通常抗静电大于700V的LED才能用于LED灯饰。


  3、波长一致的LED,颜色一致,如要求颜色一致,则价格高。没有LED分光分色仪的生产商很难生产色彩纯正的产品。


  4、漏电流LED是单向导电的发光体,如果有反向电流,则称为漏电,漏电流大的LED,寿命短,价格低。


  5、发光角度用途不同的LED其发光角度不一样。特殊的发光角度,价格较高。如全漫射角,价格较高。


  6、寿命不同。品质的关键是寿命,寿命由光衰决定。光衰小、寿命长;寿命长,价格高。


  7、晶片LED的发光体为晶片,不同的晶片,价格差异很大。日本、美国的晶片较贵,一般台湾及国产的晶片价格低于日、美(CREE)。


  8、晶片大小晶片的大小以边长表示,大晶片LED的品质比小晶片的要好。价格同晶片大小成正比。


  9、胶体普通的LED的胶体一般为环氧树脂,加有抗紫外线及防火剂的LED价格较贵,高品质的户外LED灯饰应抗紫外线及防火。每一种产品都会有不同的设计,不同的设计适用于不同的用途,LED灯饰的可靠性设计方面包含:电气安全、防火安全、适用环境安全、机械安全、健康安全、安全使用时间等因素。从电气安全角度看,应符合相关的国际、国家标准。


  驱动电源


  1.高可靠性:特别像LED路灯的驱动电源,装在高空,维修不方便,维修的花费也大。


  2.高效率 LED是节能产品,驱动电源的效率要高。对于电源安装在灯具内的结构,尤为重要。因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降,所以LED的散热非常重要。电源的效率高,它的耗损功率小,在灯具内发热量就小,也就降低了灯具的温升。对延缓LED的光衰有利。


  3.高功率因素:功率因素是电网对负载的要求。一般70瓦以下的用电器,没有强制性指标。虽然功率不大的单个用电器功率因素低一点对电网的影响不大,但晚上大家点灯,同类负载太集中,会对电网产生较严重的污染。对于30瓦~40瓦的LED驱动电源,据说不久的将来,也许会对功率因素方面有一定的指标要求。


  4.驱动方式:通行的有两种:其一是一个恒压源供多个恒流源,每个恒流源单独给每路LED供电。这种方式,组合灵活,一路LED故障,不影响其他LED的工作,但成本会略高一点。另一种是直接恒流供电,LED串联或并联运行。它的优点是成本低一点,但灵活性差,还要解决某个LED故障,不影响其他LED运行的问题。这两种形式,在一段时间内并存。多路恒流输出供电方式,在成本和性能方面会较好。也许是以后的主流方向。


  5.浪涌保护 LED抗浪涌的能力是比较差的,特别是抗反向电压能力。加强这方面的保护也很重要。有些LED灯装在户外,如LED路灯。由于电网负载的启甩和雷击的感应,从电网系统会侵入各种浪涌,有些浪涌会导致LED的损坏。因此LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入,保护LED不被损坏的能力。


  6.保护功能 电源除了常规的保护功能外,最好在恒流输出中增加LED温度负反馈,防止LED温度过高。


  7.防护方面 灯具外安装型,电源结构要防水、防潮,外壳要耐晒。


  8.led电源  是影响led灯具的重要因素,驱动电源的寿命要与LED的寿命相适配。这个对led的灯的影响很大,如果电源出现了问题,造成的后果是毁灭性的。如果谁以后能在电源方面有突破,那将是led领域的一大功臣。


  9.要符合安规和电磁兼容的要求。


  LED散热


  1.铝散热鳍片

  这是最常见的散热方式,用铝散热鳍片做为外壳的一部分来增加散热面积。


  2.导热塑料壳


  在塑料外壳注塑时填充导热材料,增加塑料外壳导热、散热能力。


  3.表面辐射散热处理


  灯壳表面做辐射散热处理,简单的就是涂抹辐射散热漆,可以将热量用辐射方式带离灯壳表面。


  4.空气流体力学


  利用灯壳外形,制造出对流空气,这是最低成本的加强散热方式。


  5.风扇


  灯壳内部用长寿高效风扇加强散热,造价低,效果好。不过要换风扇就是麻烦些,也不适用于户外,这种设计较为少见。


  6.导热管


  利用导热管技术,将热量由LED芯片导到外壳散热鳍片。在大型灯具,如路灯等是常见的设计。


  7.液态球泡


  利用液态球泡封装技术,将导热率较高的透明液体填充到灯体球泡内。这是除了反光原理外,唯一利用LED芯片出光面导热、散热的技术。


  8.灯头的利用


  在家用型较小功率的LED灯,往往利用灯头内部空间,将发热的驱动电路部分或全部置入。这样可以利用像螺口灯头这样有较大金属表面的灯头散热,因为灯头是密接灯座金属电极和电源线的。所以一部分热量可由此导出散热。


  9.导热散热一体化——高导热陶瓷的运用


  灯壳散热的目的是降低LED芯片的工作温度,由于LED芯片膨胀系数和我们常用的金属导热、散热材料膨胀系数差距很大,不能将LED芯片直接焊接,以免高、低温热应力破坏LED芯片。最新的高导热陶瓷材料,导热率接近铝,膨胀系可调整到与LED芯片同步。这样就可以将导热、散热一体化,减少热传导中间环节。


  影响led灯具性能是多方面的,只有充分考虑到各个方面才能生产出合格的产品。作为led生产企业,充分发挥创新思维,开发出属于自己的核心技术,才能真正在市场上立足。led灯具的生产主要以深圳、中山为主,占领全国大部分的市场份额,北方受产业链条的影响发展相对滞后,以青岛海格节能科技、潍坊中微光电、昆山争光照明为主的企业正在逐步发展起来。


  作为新一代的节能光源,led节能灯的应用前景广阔,但是摆在面前的技术难题还有很多,期待市场的完善


  特点优势


  1、节能。 白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10,节能灯的1/4.(不考虑整流损耗时,市场大部分产品能耗为标示值×1.2~2)


  2、长寿。平均 寿命可达5万小时以上,对普通家庭照明可谓“一劳永逸”。


  3、可以工作在高速状态。节能灯如果频繁的启动或关断灯丝就会发黑很快的坏掉。


  4、固态封装,属于冷光源类型。所以它很方便运输和安装,不怕振动。


  5、价格低。LED技术正日新月异的在进步,它的发光效率正在取得惊人的突破,价格也在不断的降低。一个LED进入家庭的时代正在迅速到来。


  6、环保,没有汞的有害物质。LED灯泡的组装部件可以非常容易的拆装,不用厂家回收都可以通过其它人回收。


  7、对眼睛损害减少。配光技术使LED点光源扩展为面光源,增大发光面,消除眩光,升华视觉效果,消除视觉疲劳。


  8、透镜与灯罩一体化设计。透镜同时具备聚光与防护作用,避免了光的重复浪费,让产品更加简洁美观。


  9、大功率LED平面集群封装,及散热器与灯座一体化设计。充分保障了LED散热要求及使用寿命,从根本上满足了LED灯具结构及造型的任意设计,极具LED灯具的鲜明特色。


  10、节能显著。采用超高亮大功率LED光源,配合高效率电源,比传统白炽灯节电80%以上,相同功率下亮度是白炽灯的10倍;


  11、 超长寿命50,000小时以上,是传统钨丝灯的50倍以上。LED采用高可靠的先进封装工艺——共晶焊,充分保障LED的超长寿命。


  12、无频闪。纯直流工作,消除了传统光源频闪引起的视觉疲劳。


  13、绿色环保。不含铅、汞等污染元素,对环境没有任何污染。


  14、耐冲击,抗雷力强,无紫外线(UV)和红外线(IR)辐射。无灯丝及玻璃外壳,没有传统灯管碎裂问题,对人体无伤害、无辐射。


  15、低热电压下工作,安全可靠。表面温度≤60℃(环境温度Ta=25℃时)。


  16、宽电压范围,全球通用。85V~ 264VAC全电压范围恒流,保证寿命及亮度不受电压波动影响。


  17、采用PWM恒流技术,效率高,热量低,恒流精度高。


  18、降低线路损耗,对电网无污染。功率因数≥0.9,谐波失真≤20%,EMI符合全球指标,降低了供电线路的电能损耗和避免了对电网的高频干扰污染。


  19、通用标准灯头,可直接替换现有卤素灯、白炽灯、荧光灯。


  20、多选择。发光效率可高达801m/w,多种色温可选,显色指数高,显色性好。


AO-Electronics 傲壹电子

官网:www.aoelectronics.com 中文网:www.aoelectronics.cn




您需要m5彩票网后才可以发表评论 m5彩票网 | 立即注册

关于我们  -  服务条款  -  使用指南  -  站点地图  -  友情链接  -  联系我们
m5彩票|m5彩票网|m5彩票官网 © 版权所有   京ICP备16069177号 | 京公网安备11010502021702
回顶部