第2章第五節(jié)LED及照明光源的選擇

1、第2章 建筑電氣照明第五節(jié)：第五節(jié)：LEDLED光源及照明光源的選擇光源及照明光源的選擇第2章 建筑電氣照明1 1、普通白熾燈普通白熾燈內(nèi)部安裝有金屬鎢做的燈絲，內(nèi)部被抽成真內(nèi)部安裝有金屬鎢做的燈絲，內(nèi)部被抽成真空或充入少量惰性氣體，燈絲通電后，鎢絲呈熾熱狀態(tài)并空或充入少量惰性氣體，燈絲通電后，鎢絲呈熾熱狀態(tài)并輻射發(fā)光。輻射發(fā)光。2 2、鹵鎢燈鹵鎢燈鹵鎢燈就是充有鹵素的鎢絲白熾燈，常用的鹵鎢鹵鎢燈就是充有鹵素的鎢絲白熾燈，常用的鹵鎢燈有碘鎢燈和溴鎢燈。燈有碘鎢燈和溴鎢燈。1、第一至四代光源、第一至四代光源一、一、第一代光源第一代光源白熾燈白熾燈二、二、第二次電光源技術(shù)革命第二次電光源技術(shù)革命熒

2、光燈熒光燈熒光燈熒光燈是一種充有氬氣的是一種充有氬氣的低氣壓汞蒸氣的氣體放電燈低氣壓汞蒸氣的氣體放電燈，熒光燈是通過(guò)引燃燈管內(nèi)稀薄汞蒸氣進(jìn)行弧光放電，汞離熒光燈是通過(guò)引燃燈管內(nèi)稀薄汞蒸氣進(jìn)行弧光放電，汞離子受激產(chǎn)生紫外線，激發(fā)燈管內(nèi)壁涂層熒光粉發(fā)出可見光。子受激產(chǎn)生紫外線，激發(fā)燈管內(nèi)壁涂層熒光粉發(fā)出可見光。第2章 建筑電氣照明1 1、高壓汞燈高壓汞燈分為標(biāo)準(zhǔn)型高壓汞燈和自鎮(zhèn)流型高壓汞燈。分為標(biāo)準(zhǔn)型高壓汞燈和自鎮(zhèn)流型高壓汞燈。自鎮(zhèn)流型高壓汞燈不需外接鎮(zhèn)流器。自鎮(zhèn)流型高壓汞燈不需外接鎮(zhèn)流器。2 2、高壓鈉燈高壓鈉燈高壓鈉燈的放電物質(zhì)是金屬鈉，高壓鈉燈高壓鈉燈的放電物質(zhì)是金屬鈉，高壓鈉燈的工作介質(zhì)是

3、金屬鈉蒸氣，內(nèi)部一般都充有金屬汞和的工作介質(zhì)是金屬鈉蒸氣，內(nèi)部一般都充有金屬汞和惰性氣體。惰性氣體。3 3、金屬鹵化物燈金屬鹵化物燈又稱金屬鹵素?zé)?，它是又稱金屬鹵素?zé)簦?020世紀(jì)世紀(jì)6060年代年代發(fā)展起來(lái)的第三代電光源產(chǎn)品。它是由汞燈演變而來(lái)發(fā)展起來(lái)的第三代電光源產(chǎn)品。它是由汞燈演變而來(lái)的，燈管內(nèi)加入鹵鹽（銦、鉈、鈧、碘化鈉等），使的，燈管內(nèi)加入鹵鹽（銦、鉈、鈧、碘化鈉等），使汞蒸氣濃縮，發(fā)光效率較汞燈大為提高；同時(shí)增加了汞蒸氣濃縮，發(fā)光效率較汞燈大為提高；同時(shí)增加了紅光和黃光成分，使光色接近白熾燈。由于它具有優(yōu)紅光和黃光成分，使光色接近白熾燈。由于它具有優(yōu)良的顯色性、較高的發(fā)光效率，

4、并可以制造出多種色良的顯色性、較高的發(fā)光效率，并可以制造出多種色溫，且燈的體積小，便于光學(xué)控制。溫，且燈的體積小，便于光學(xué)控制。第一至四代光源第一至四代光源三、第三次電光源技術(shù)革命三、第三次電光源技術(shù)革命高強(qiáng)度氣體放電光源高強(qiáng)度氣體放電光源第2章 建筑電氣照明半導(dǎo)體電光源是一種半導(dǎo)體電光源是一種無(wú)燈絲無(wú)燈絲的的固體電固體電光源光源，是一種將，是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成光能電能直接轉(zhuǎn)換成光能的半的半導(dǎo)體器件，它是靠半導(dǎo)體化合物制成的特導(dǎo)體器件，它是靠半導(dǎo)體化合物制成的特殊結(jié)構(gòu)把電能直接轉(zhuǎn)換成光能，稱為殊結(jié)構(gòu)把電能直接轉(zhuǎn)換成光能，稱為發(fā)光發(fā)光二極管二極管，俗稱，俗稱LED光源光源。四、第四次電光源技術(shù)

5、革命四、第四次電光源技術(shù)革命半導(dǎo)體發(fā)光二極管半導(dǎo)體發(fā)光二極管第2章 建筑電氣照明四代光源情況介紹四代光源情況介紹1.1.第一代光源第一代光源- -白熾燈白熾燈1879年,美國(guó)愛迪生發(fā)明了具有實(shí)用價(jià)值的碳絲白熾燈,使人類從漫長(zhǎng)的火光照明時(shí)代進(jìn)入電氣照明時(shí)代。也宣告了第一代第一代光源光源- -白熾燈白熾燈的誕生?，F(xiàn)代白熾燈是靠電流加熱燈絲至白熾狀態(tài)而發(fā)光。其具有光譜連續(xù)，顯色性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可調(diào)光，無(wú)頻閃等優(yōu)點(diǎn)，使得其在隨后的數(shù)十年間取得了快速發(fā)展。 2.2.第二代光源第二代光源- -低氣壓氣體放電燈低氣壓氣體放電燈20世紀(jì)30年代，荷蘭科學(xué)家開發(fā)出第一支熒光燈，隨后又開發(fā)出了集成鎮(zhèn)流器于一體的緊

6、湊型熒光燈。由于其采用創(chuàng)新性的氣體放電原理，即由受激發(fā)的汞蒸氣放電時(shí)發(fā)出的紫外線激發(fā)管內(nèi)熒光粉而發(fā)光。其具有發(fā)光效率高，壽命長(zhǎng)，光色好等優(yōu)點(diǎn)，使得其在家居、辦公、商業(yè)照明燈領(lǐng)域逐漸取代白熾燈成為使用最廣泛、最成功的燈種之一。近年來(lái)歐、美等發(fā)達(dá)國(guó)家以及古巴、菲律賓等發(fā)展中國(guó)家都頒布法令或制定逐步淘汰白熾燈的計(jì)劃，大力推廣高效節(jié)能的熒光燈 同時(shí)同時(shí)也對(duì)熒光燈提出了更高的要求，要求更長(zhǎng)的壽命，更高的光效，更緊湊的結(jié)構(gòu)，更保的固汞，更少的汞量等綠色環(huán)保節(jié)能要求。在熒光燈開發(fā)成功的同時(shí)代，基于同樣工作原理的紫外線燈，也成功開發(fā)出來(lái)應(yīng)用在殺菌消毒，固化，驗(yàn)鈔等領(lǐng)域，隨著其工藝技術(shù)水平的不斷提高，紫外線在其

7、特殊的應(yīng)用領(lǐng)域還將繼續(xù)不斷發(fā)揮其重要的作用。第2章 建筑電氣照明3.3.第三代光源第三代光源-HID-HID高強(qiáng)度氣體放電燈高強(qiáng)度氣體放電燈（highhighIntensityIntensityDischargeDischarge） 20世紀(jì)40-60年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)提高氣體放電的工作壓力表現(xiàn)出的優(yōu)異特性，又不斷地開發(fā)出高壓汞燈，高壓鈉燈，金屬鹵化物燈等高強(qiáng)度氣體放電燈,由于其具有功率密度高，結(jié)構(gòu)緊湊，光效高，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，使得其在大面積泛光照明、室外照明、道路照明及商業(yè)照明等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前陶瓷金屬鹵化物燈代表了HID燈技術(shù)發(fā)展的最高水平。 4.第四代光源第四代光源-LED發(fā)光二極管發(fā)

8、光二極管（LightEmittingDiode）20世紀(jì)60年代，科學(xué)家開發(fā)出第一個(gè)實(shí)用可見光LED，隨后又相繼開發(fā)出各種單色光LED。近年來(lái)，LED光效不斷提升，并突破單一顏色的局限性，向白色光照明邁進(jìn)。由于其采用固體半導(dǎo)體材料作為發(fā)光材料，加電后，半導(dǎo)體中的載流子發(fā)生復(fù)合，從而引起光子發(fā)射發(fā)出可見光。其具有結(jié)構(gòu)緊湊，可控性好，啟動(dòng)快，壽命長(zhǎng)，環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。從而開啟了其在照明應(yīng)用領(lǐng)域新的一頁(yè)，LED屬于固屬于固體發(fā)光光源體發(fā)光光源。光源大事記光源大事記 1879 愛迪生發(fā)明白熾燈 1936 日光燈問世 1959 鹵素?zé)魡柺?1961 高壓鈉燈問世 1962 金屬鹵化物燈 1969 第一盞L

9、ED燈(紅色) 1976 綠色LED燈 1978 緊湊型熒光燈 1993 藍(lán)色LED燈 1999 白色LED第2章 建筑電氣照明LED燈燈第2章 建筑電氣照明LED半導(dǎo)體照明裝飾夜景第2章 建筑電氣照明4.9元元/只只第2章 建筑電氣照明6.9元元/只只第2章 建筑電氣照明3.8-4.8元元/只只第2章 建筑電氣照明2 2、LEDLED發(fā)光二極管發(fā)光二極管一、 LEDLED燈珠知識(shí)燈珠知識(shí)二、 LEDLED燈具使用材料燈具使用材料三、三、LEDLED燈具基礎(chǔ)知識(shí)燈具基礎(chǔ)知識(shí)四、四、LEDLED的應(yīng)用的應(yīng)用第2章 建筑電氣照明一、LED燈珠知識(shí)1、LED種類: 從大致可分為直插式(LAMP)和食

10、人魚(SUPER FLUX)、貼片（SMD）及大功率(HIGHT POWER).直插式直插式食人魚食人魚貼片貼片大功率大功率第2章 建筑電氣照明按外形分類按外形分類35285050(PLCC6)常規(guī)1W大功率3mm食人魚5mm厚邊草帽平頭食人魚5mm食人魚側(cè)發(fā)光大功率外形2大功率外形3DIPSMDHIGHPOWER大功率外形4C3535小小中中大大第2章 建筑電氣照明按顏色分類按顏色分類第2章 建筑電氣照明實(shí)現(xiàn)白光實(shí)現(xiàn)白光LED的方法的方法1) 白色多芯片白色多芯片(MC)LED至少由兩色LED組成，把不同芯片不同顏色的發(fā)射混色。2) 熒光粉轉(zhuǎn)換熒光粉轉(zhuǎn)換(PC)LED用熒光粉把藍(lán)色或紫外LE

11、D的發(fā)射轉(zhuǎn)換為長(zhǎng)波光。2000年商品白光LED發(fā)光效率14 。2004年國(guó)內(nèi)商品發(fā)光效率61 lm/W 顯色指數(shù)802006年7月，日本日亞公司推出100 lm/W的白光LED，12月批量生產(chǎn), 完成了150 lm/W產(chǎn)品的研發(fā) 2008年6 月 Osram 136 lm/W2008年9 月 Philips 141.1 lm/W2008年12月 Cree 161 lm/W第2章 建筑電氣照明日本產(chǎn)業(yè)界提出的高效率型、高顯色型白光LED產(chǎn)品發(fā)光效率目標(biāo)：高效率型高顯色型2008100 lm/W 80 lm/W20101301202015160140熒光粉轉(zhuǎn)換形白光LED發(fā)光效率的理論上限是270

12、lm/W白熾燈14.4 lm/W節(jié)能燈51三基色熒光燈84高壓鈉燈108第2章 建筑電氣照明按功率分類按功率分類小功率：小功率：0-20mA(0-0.06W中功率中功率:20mA-150mA(0.06W0.5W)大功率大功率:350mA以上以上（1W）第2章 建筑電氣照明1）直插式(LAMP)按大小可分為: 33、 5 5 、 88以上等以上等; ;如下圖所示如下圖所示: : 普通3型號(hào)LAMP 普通5型號(hào)LAMP第2章 建筑電氣照明按外形可分為平頭型、草帽型、橢圓型、方型等;如下圖所示: 方型LAMP 平頭型LAMP 草帽型LAMP5 橢圓型LAMP3 橢圓型LAMP 鋼盔型LAMP第2章

13、建筑電氣照明2) 2)食人魚（食人魚（FLUXFLUX）外形：）外形： 3食人魚面包型食人魚 3食人魚子彈型食人魚 5食人魚 平頭型食人魚第2章 建筑電氣照明3 3）貼片（）貼片（SMDSMD）外形）外形3528單色3528三色白面3528三色黑面3020單色第2章 建筑電氣照明5050白面5050黑面第2章 建筑電氣照明二、LED燈具使用材料1、LED光源部分2、LED散熱部分3、LED電源部分 第2章 建筑電氣照明照明電光源分為以下幾類：照明電光源分為以下幾類：熱輻射光源熱輻射光源： 包括：白熾燈、鹵鎢燈、氣體放電光源氣體放電光源：汞燈、高壓鈉燈、低壓鈉燈，金鹵燈（石英金鹵燈，陶瓷金鹵燈）

14、，熒光燈（直管型，環(huán)管型，緊湊型），冷陰極熒光燈（霓虹燈），無(wú)極燈 固體照明固體照明光源光源：LED,OLED（有機(jī)發(fā)光二極管 ） LEDLED燈的優(yōu)缺點(diǎn)燈的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：電光轉(zhuǎn)化效率高（接近60%，綠色環(huán)保、壽命長(zhǎng)（可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)）、工作電壓低（3V左右）、反復(fù)開關(guān)無(wú)損壽命、體積小、發(fā)熱少、亮度高、堅(jiān)固耐用、易于調(diào)光、色彩多樣、光束集中穩(wěn)定、啟動(dòng)無(wú)延時(shí)。 缺點(diǎn)：起始成本高、顯色性差、大功率LED效率低、恒流驅(qū)動(dòng)（需專用驅(qū)動(dòng)電路） 。 白熾燈的優(yōu)缺點(diǎn)白熾燈的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)：價(jià)格便宜深入中國(guó)的農(nóng)村 缺：壽命短；電光轉(zhuǎn)換效率低，電能大部分用來(lái)發(fā)熱，先發(fā)熱然后在發(fā)光，因此含紅外輻射；且易破碎；逐漸退出主流照

15、明市場(chǎng) 1、LED光源部分光源部分第2章 建筑電氣照明熒光燈的優(yōu)缺點(diǎn)熒光燈的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)：價(jià)格便宜深入民心 缺：含紅外線和紫外線，重金屬汞，不環(huán)保；頻閃；高壓，激活熒光粉，有一點(diǎn)的危險(xiǎn)性；鎮(zhèn)流器和啟輝器功耗大；使用壽命有局限性 高壓鈉燈的優(yōu)缺點(diǎn)高壓鈉燈的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)：穿透力強(qiáng)，目前主要用在車站，機(jī)場(chǎng)，公路缺：含重金屬汞；表面溫度高，不能觸摸；顯色性低只有30左右；使用壽命4000個(gè)小時(shí)左右；電壓不穩(wěn)，對(duì)鈉燈的破壞性很高金鹵燈的優(yōu)缺點(diǎn)金鹵燈的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)：每瓦能達(dá)到100LM，顯色行高于90 缺：使用壽命1000個(gè)小時(shí)，啟動(dòng)慢；含重金屬汞和稀有鹵化物；表面溫度高，不能觸摸第2章 建筑電氣照明燈具總效率對(duì)照：

16、燈具總效率對(duì)照： (光源發(fā)展的歷史：白熾燈直管型熒光燈高效電子節(jié)能燈LED燈)90%使用光源使用光源LED熒光燈熒光燈普通燈泡普通燈泡高壓鈉燈高壓鈉燈光源光效90流明/瓦80流明/瓦20流明/瓦100流明/瓦電源效率90%85%100%有效光照效率90%60%60%60%燈具(取光)效率90%60%60%60%壽 命50000小時(shí)2000小時(shí)2000小時(shí)10000小時(shí)第2章 建筑電氣照明各種光源燈具的實(shí)際效率各種光源燈具的實(shí)際效率各種光源燈具的實(shí)際效率：LED計(jì)算：90*0.90*0.90*0.9=65.6流明/瓦 熒光燈計(jì)算：80*0.85*0.6*0.6=24.5流明/瓦普通燈泡計(jì)算：20

17、*1*0.6*0.6=7.2流明/瓦高壓鈉燈計(jì)算：100*0.9*0.60*0.60=32.4流明/瓦 可見，LED燈具實(shí)際效率 是一般熒光燈的2.6倍， 是普通白熾燈泡的9倍，是高壓鈉燈的2.02倍。 即：LED燈鈉燈之間功率可換算為： 75W LED75W LED燈燈=150W=150W鈉燈；鈉燈； 125W LED125W LED燈燈=250W=250W鈉燈；鈉燈； 225W LED225W LED燈燈=400W=400W鈉燈鈉燈第2章 建筑電氣照明1）LED發(fā)熱的原因發(fā)熱的原因 LED發(fā)熱的原因是因?yàn)樗尤氲碾娔懿]有全部轉(zhuǎn)化為光能，而是一分轉(zhuǎn)化成而是一分轉(zhuǎn)化成為熱能為熱能。LED的光

18、效目前只有100lm/W，其電光轉(zhuǎn)換效率大約只有60%左右。也就是說(shuō)大約40%的電能都變成了熱能。 假如以結(jié)溫（PN節(jié)溫度）為25度時(shí)的發(fā)光效率為100%，那么結(jié)溫上升至60度時(shí)，發(fā)光量就只有90%；結(jié)溫為100度時(shí)就下降到80%；140度就只有70%?？梢姼纳粕?，控制結(jié)溫是十分重要的事。 溫度上升-發(fā)光效率下降發(fā)光效率下降; 溫度上升-主波長(zhǎng)受影響主波長(zhǎng)受影響： 藍(lán)光向短波長(zhǎng)漂移，其它顏色向長(zhǎng)波長(zhǎng)漂移 溫度上升-相關(guān)色溫相關(guān)色溫(CCT)影響影響：白光的相關(guān)色溫升高,其它色溫將下降; 溫度上升-正向電壓下降正向電壓下降; 溫度上升-反向電流增大反向電流增大 溫度上升-熱應(yīng)力增大熱應(yīng)力增大;

19、 溫度上升-元器件的使用壽命減短元器件的使用壽命減短; 溫度上升-如是帶熒光粉,環(huán)氧樹脂的led, 溫度上升將導(dǎo)致這些材料發(fā)生劣材料發(fā)生劣化化所以說(shuō)，LED的散熱是的散熱是LED燈具的設(shè)計(jì)中最為重要的一個(gè)問題燈具的設(shè)計(jì)中最為重要的一個(gè)問題2 2、LEDLED散熱部分散熱部分第2章 建筑電氣照明2）LED的散熱主要可以分以下兩部分 （1）LED發(fā)光器件的散熱發(fā)光器件的散熱，LED芯片的特點(diǎn)是在極小的體積內(nèi)產(chǎn)生極高的熱量。而LED本身的熱容量很小，所以必須以最快的速度把這些熱量傳導(dǎo)出去，否則就會(huì)產(chǎn)生很高的結(jié)溫。為了盡可能地把熱量引出到芯片外面，人們?cè)贚ED的芯片結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了很多改進(jìn)。 為了改善LE

20、D芯片本身的散熱，其最主要的改進(jìn)就是采用導(dǎo)熱更好的襯底材料襯底材料。早期的LED只是采用Si硅作為襯底。后來(lái)就改為藍(lán)寶石作為襯底。但是藍(lán)寶石襯底的導(dǎo)熱性能不是太好，（在100C時(shí)約為25W/（m-K），為了改善襯底的散熱，Cree公司采用碳化硅硅襯底，它的導(dǎo)熱性能（490W/（m-K）要比藍(lán)寶石高將近20倍。第2章 建筑電氣照明基板類型基板類型特特 點(diǎn)點(diǎn)普通印制電路板普通印制電路板技術(shù)成熟，具有技術(shù)成熟，具有LayoutLayout上的優(yōu)勢(shì)，散熱性能差、尺上的優(yōu)勢(shì)，散熱性能差、尺 寸大，只適合于低功率產(chǎn)品寸大，只適合于低功率產(chǎn)品柔性印制電路柔性印制電路重量輕，可彎性，厚度薄，重量輕，可彎性，厚

21、度薄， 熱傳導(dǎo)率約為：熱傳導(dǎo)率約為：23W/mK23W/mK高導(dǎo)熱系數(shù)鋁基板高導(dǎo)熱系數(shù)鋁基板 印制板基底為鋁板，熱傳導(dǎo)率約為印制板基底為鋁板，熱傳導(dǎo)率約為12.2W/mK12.2W/mK陶瓷覆銅板陶瓷覆銅板DCBDCB 熱傳導(dǎo)率高，約熱傳導(dǎo)率高，約200800W/mK200800W/mK，制作困難，不易量，制作困難，不易量產(chǎn)產(chǎn)(2)電路基板的導(dǎo)熱電路基板的導(dǎo)熱 在把LED連接到散熱器之前，首先要把它們焊接到電路中去，因?yàn)槭紫纫堰@些LED連接成幾串，同時(shí)還要把他們和恒流源在電路上連接起來(lái)。最簡(jiǎn)單的辦法是把它們直接焊接到普通印制板上去。對(duì)于一些很小功率的LED，例如LED指示燈的確是可以這樣做的

22、。但是對(duì)于大多數(shù)高亮度和高功率LED來(lái)說(shuō)，普通玻璃纖維印制板（玻纖板）玻璃纖維印制板（玻纖板）的導(dǎo)熱性能就顯得太差了，而必須改成用銅基板銅基板或鋁基板甚至陶瓷或鋁基板甚至陶瓷第2章 建筑電氣照明3）LED散熱與結(jié)構(gòu) LED失效形式之一就是熱失效熱失效, 隨溫度的升高,不但LED失效率大大增加,而光衰加劇,壽命減短等,因此其散熱設(shè)計(jì)是不容忽視的一個(gè)重要環(huán)節(jié);室外燈外殼的防護(hù)等級(jí)一般都要求在IP65以上,熱量不能通過(guò)空氣對(duì)流的方式散發(fā)了出去,所以利用良好的導(dǎo)熱途徑將LED的熱量傳到到燈殼;選擇合適導(dǎo)熱材料和良好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接決定了產(chǎn)品的性能（1）散熱器材料的選擇一個(gè)散熱片的散熱效果主要取決于散熱片與

23、發(fā)熱物體接觸部分的吸熱底和散熱片的設(shè)計(jì)。性能優(yōu)秀的散熱器，其性能應(yīng)滿足三個(gè)要求：吸熱快、熱阻小、去熱快吸熱快、熱阻小、去熱快。 吸熱快吸熱快：即吸熱底與LED模塊間熱阻小，可以迅速的吸收其產(chǎn)生的熱量。 為了達(dá)到這種效果，就要求吸熱底與LED模塊結(jié)合盡量緊密，令金屬材料與LED模塊直接接觸，最好能夠不留任何空隙。 散熱器的整體熱阻就是由與LED模塊的接觸面開始逐層累計(jì)而來(lái)，吸熱底內(nèi)部的熱傳導(dǎo)阻抗是其中不可忽視的一部分。為了將吸收的熱量有效地傳導(dǎo)到盡量多的鰭片上，因此還需要吸熱底有較好的橫向熱傳導(dǎo)能力，我們?cè)谠O(shè)計(jì)燈具時(shí)首先滿足吸熱底有足夠的厚度，同時(shí)考慮LED模塊的安裝孔位進(jìn)行加筋，也加強(qiáng)了燈具的

24、整體性和機(jī)械強(qiáng)度第2章 建筑電氣照明 熱阻小熱阻?。簽榱颂嵘鼰崮芰ΓＭ崞cLED模塊緊密結(jié)合，不留任何空隙，一般加工方法加工出的表面是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。吸熱底與LED模塊之間必然存在一定的空隙，如果空隙中是高熱阻的空氣，就無(wú)法得到良好的導(dǎo)熱效果，因此，應(yīng)采用具有較低熱阻及較佳適應(yīng)性的材料填充其中的空隙，這便是導(dǎo)熱膏導(dǎo)熱膏的用武之地。但導(dǎo)熱膏的熱阻始終要高于加工散熱片的金屬材料，使用它只是權(quán)宜之計(jì)，并非真正的解決之道，要想根本上提高散熱片吸熱底的吸熱能力，就必須提高其底面平整度。平整度是通過(guò)表面最大落差高度來(lái)衡量的，通常散熱片的底部稍經(jīng)處理即可達(dá)到0.1mm以下，采用銑床或多道拉絲處理可以達(dá)到

25、0.03mm，散熱片的吸熱底越平整熱阻越小，越有利于熱量吸收，但由于無(wú)法做到完美，涂抹導(dǎo)熱膏成為了LED模塊安裝到散熱器的必須步驟，從而達(dá)到吸熱的最佳效果 去熱快去熱快，建議LED模塊的吸熱底和散熱鰭片壓鑄成一體 ( 或焊接楊一個(gè)整體) ， 即能夠?qū)腖ED組吸收的熱量迅速的傳導(dǎo)到鰭片部分，整個(gè)燈體和散熱鰭片是裸露于空中，注意鰭片散發(fā)熱氣與氣流方向要保持一致；才不會(huì)因氣流而形成渦流而造成熱氣的滯留，進(jìn)而由流動(dòng)的氣流順利帶走而散發(fā)，以最快是速度將熱量（2）散熱選材原則散熱選材原則:導(dǎo)熱性能好導(dǎo)熱性能好相對(duì)其它固體材料，金屬具有更好的熱傳導(dǎo)能力；相對(duì)其它固體材料，金屬具有更好的熱傳導(dǎo)能力；易于加工

26、易于加工延展性好，高溫相對(duì)穩(wěn)定，可采用各種加工工藝；延展性好，高溫相對(duì)穩(wěn)定，可采用各種加工工藝；易獲取易獲取雖然金屬也屬不可再生資源，但供貨量大，不需特殊工序，雖然金屬也屬不可再生資源，但供貨量大，不需特殊工序，價(jià)格也相對(duì)低廉價(jià)格也相對(duì)低廉第2章 建筑電氣照明材料熱傳導(dǎo)率K (W/m.K)比熱容J/kgK-1-1密度(g/cm3)銀silver4290.24 10.5銅 cooper4010.398.69金 gold3171.2919.32鋁aluminum2370.92.7AL6061鋁合金 1550.92.7AL6063鋁合金 2010.92.7AL1070鋁合金 2260.92.7AL1

27、050鋁合金 2090.92.7diamond 鉆石 2300鐵807.37.7石墨水平：700垂直：307201.83.5空氣(25 )0.0240.00118第2章 建筑電氣照明LED的電源有哪些分類呢？的電源有哪些分類呢？一、LED電源按驅(qū)動(dòng)方式按驅(qū)動(dòng)方式可以分為兩大類兩大類：A. 恒流式： 1、恒流驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)LED是很理想的，輸出的是固定電流，缺點(diǎn)是價(jià)格較高。 2、恒流電路雖然不怕負(fù)載短路，但是嚴(yán)禁負(fù)載完全開路。3、恒流驅(qū)動(dòng)電路輸出的電流是恒定的，而輸出的直流電壓卻隨著負(fù)載阻值的大小不同在一定范圍內(nèi)變化。 4、 要限制LED的使用數(shù)量，因?yàn)樗凶畲蟪惺茈娏骷半妷褐?。B. 穩(wěn)壓式： 1

28、、穩(wěn)壓電路確定各項(xiàng)參數(shù)后，輸出的是固定電壓，輸出的電流卻隨著負(fù)載的增減而變化。 2、穩(wěn)壓電路雖然不怕負(fù)載開路，但是嚴(yán)禁負(fù)載完全短路。 3、整流后的電壓變化會(huì)影響LED的亮度。 4、要使每串以穩(wěn)壓電路驅(qū)動(dòng)LED顯示亮度均勻，需要加上合適的電阻才可以。第2章 建筑電氣照明3、LED燈具基礎(chǔ)知識(shí)光通量光通量 一光源所放射出光能量的速率或光的流動(dòng)速率(Flow arte），光源發(fā)射并被人的眼睛接收的能量之和即為光通量。單位：流明(lm）,符號(hào) 。 一般情況下，同類型的燈的功率越高，光通量也越大。例如一個(gè)100 (W）的白熾燈泡可產(chǎn)生1750lm，而一塊30W的LED平板燈則可產(chǎn)生1700-2000lm

29、的光通量。 顯色指數(shù)顯色指數(shù) 衡量光源顯現(xiàn)實(shí)照物體真實(shí)顏色能力的參數(shù)。顯色指數(shù)(0-100）越高的光源對(duì)顏色的再現(xiàn)越接近自然原色。顯色指數(shù)低則導(dǎo)致顏色失真。以下是常用燈種的顯色指數(shù)： 白熾燈：95 管型熒光燈：65-80 三基色稀土熒光燈：80左右 高壓鈉燈：25-60 金鹵燈： 70-90 LED平板燈：平板燈：80-851 1、照明術(shù)語(yǔ)、照明術(shù)語(yǔ)第2章 建筑電氣照明色溫色溫 白熾燈的色溫一般在2700K左右、日光燈的色溫在2700-6400K左右、鈉燈的色溫在2000K左右、LED平板燈暖白光的色溫在平板燈暖白光的色溫在2800-3300K左右、冷白光色溫在左右、冷白光色溫在6000-70

30、00K左右。左右。 光效光效 光源將電能轉(zhuǎn)化為可見光的效率，即光源消耗每一瓦電能所發(fā)出的光，數(shù)值越高表示光源的效率越高。從經(jīng)濟(jì)(能效）方面考慮，光效是一個(gè)重要的參數(shù)。單位：流明/瓦(lm/w）。 以下是常用燈種的光效指數(shù)： 白熾燈：8-14lm/W 單端熒光燈：55-80 lm/W 高壓鈉燈：80-140 lm/W 自鎮(zhèn)流熒光燈：50-70 lm/W 金鹵燈：60-90 lm/W 鹵鎢燈： 15-20 lm/W led光效光效：目前國(guó)際通行的LED白光光效為60-90lm/W 貼片式led的光效都可以達(dá)到130-150LM/W 大功率的LED燈的光效一般在30w50w之間 COB（將LED芯片

31、直接貼在高反光率的鏡面金屬基板上） 光效：150LM/W以上第2章 建筑電氣照明平均壽命平均壽命 是指燈的光通維持率達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求并能繼續(xù)燃點(diǎn)至50的燈達(dá)到單只燈壽命時(shí)的累計(jì)時(shí)間(即50的燈在2小時(shí)45分開，15分關(guān)的測(cè)試條件下失效時(shí)的壽命)。 LED燈是所有照明產(chǎn)品中壽命最長(zhǎng)的節(jié)能環(huán)保綠色產(chǎn)品，LED平均使用壽命可達(dá)到100000萬(wàn)小時(shí)。 眩光眩光 眩光是由于光線的亮度分布不適當(dāng)或者亮度變化太大所產(chǎn)生的刺眼效應(yīng)，它分為直射眩光和反射眩光兩種形式。直射眩光是指光源所發(fā)出的光線直接射入人眼；反射眩光指在具有光澤的墻面、桌子、鏡子等物面上反射的光刺入人眼。強(qiáng)烈的眩光會(huì)使室內(nèi)光線不和諧，使人

32、感到不舒適，嚴(yán)重時(shí)會(huì)覺得昏眩，甚至短暫失明。 LED平板燈光線亮度分布均勻柔和，不刺激人的眼睛。平板燈光線亮度分布均勻柔和，不刺激人的眼睛。 頻閃效應(yīng)頻閃效應(yīng) 電感式熒光燈隨著電壓電流周期性變化，光通量也周期性的產(chǎn)生強(qiáng)弱變化， 使人眼觀察轉(zhuǎn)動(dòng)物體時(shí)產(chǎn)生不轉(zhuǎn)動(dòng)的錯(cuò)覺，稱為頻閃效應(yīng)。頻閃效應(yīng)還會(huì)使人產(chǎn)生不舒服的感覺，降低工人的勞動(dòng)生產(chǎn)率。 LED平板燈無(wú)閃頻，是平板燈無(wú)閃頻，是“綠色照明工程綠色照明工程”產(chǎn)品產(chǎn)品第2章 建筑電氣照明四、LED的應(yīng)用 隨著發(fā)光二極管高亮度化和多色化的進(jìn)展,應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)展.從較低光通量的指示燈到顯示屏,再?gòu)氖彝怙@示屏到中等光通量功率信號(hào)燈和特殊照明的白光光源,最后

33、發(fā)展到右上角的高光通量通用照明光源.2000年是時(shí)間的分界線.在2000年已解決所有顏色的信號(hào)顯示問題和燈飾問題,并已開始低、中光通量的特殊照明應(yīng)用,而作為通用照明的高光通量白光照明應(yīng)用,似乎還有待時(shí)日,需將光通量進(jìn)一步大幅度提高方能實(shí)現(xiàn).當(dāng)然,這也是個(gè)過(guò)程,會(huì)隨亮度提高和價(jià)格下降而逐步實(shí)現(xiàn).1 1. LED顯示屏自20世紀(jì)80年代中期,就有單色和多色顯示屏問世,起初是文字屏或動(dòng)畫屏.90年代初,電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和集成電路技術(shù)的發(fā)展,使得LED顯示屏的視頻技術(shù)得以實(shí)現(xiàn),電視圖像直接上屏,特別是90年代中期,藍(lán)色和綠色超高亮度LED研制成功并迅速投產(chǎn),使室外屏的應(yīng)用大大擴(kuò)展,面積在100300m不

34、等.目前LED顯示屏在體育場(chǎng)館、廣場(chǎng)、會(huì)場(chǎng)甚至街道、商場(chǎng)都已廣泛應(yīng)用,美國(guó)時(shí)代廣場(chǎng)上的納斯達(dá)克全彩屏美國(guó)時(shí)代廣場(chǎng)上的納斯達(dá)克全彩屏最為聞名,該屏面積為120英尺90英尺,相當(dāng)于1005m,由19001900萬(wàn)只超高亮藍(lán)、萬(wàn)只超高亮藍(lán)、綠、紅色綠、紅色LEDLED制成制成.此外,在證券行情屏、銀行匯率屏、利率屏等方面應(yīng)用也占較大比例,近期在高速公路、高架道路的信息屏方面也有較大的發(fā)展.發(fā)光二極管在這一領(lǐng)域的應(yīng)用已成規(guī)模,形成新興產(chǎn)業(yè),且可期望有較穩(wěn)定的增長(zhǎng)1 .第2章 建筑電氣照明2. 交通信號(hào)燈航標(biāo)燈采用LED作光源已有多年,目前的工作是改進(jìn)和完善.道路交通信號(hào)燈近幾年來(lái)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,技術(shù)

35、發(fā)展較快,應(yīng)用發(fā)展迅猛,我國(guó)目前每年有四萬(wàn)套左右的訂單,而美國(guó)加州在去年一年內(nèi)就用LED交通信號(hào)燈更換了五萬(wàn)套傳統(tǒng)光源的信號(hào)燈,根據(jù)使用效果看,壽命長(zhǎng)、省電和免維護(hù)效果是明顯的.目前采用LED的發(fā)光峰值波長(zhǎng)是紅色630nm,黃色590nm,綠色505nm.應(yīng)該注意的問題是驅(qū)動(dòng)電流不應(yīng)過(guò)大,否則夏天陽(yáng)光下的高溫條件將會(huì)影響LED的壽命1 .LED顯示屏交通信號(hào)燈第2章 建筑電氣照明3.汽車用燈超高亮LED可以做成汽車的剎車燈、尾燈和方向燈,也可用于儀表照明和車內(nèi)照明,它在耐震動(dòng)、省電及長(zhǎng)壽命方面比白熾燈有明顯的優(yōu)勢(shì).用作剎車燈,它的響應(yīng)時(shí)間為60ns,比白熾燈的140ms要短許多,在典型的高速公

36、路上行駛,會(huì)增加46m的安全距離1 .4.液晶屏背光源LED作為液晶顯示的背光源,它不僅可作為綠色、紅色、藍(lán)色、白色,還可以作為變色背光源,已有許多產(chǎn)品進(jìn)入生產(chǎn)及應(yīng)用階段.最近,手機(jī)上液晶顯示屏用LED制作背光源,提升了產(chǎn)品的檔次,效果很好.采用8個(gè)藍(lán)色、24個(gè)綠色、32個(gè)紅色LuxeonLED制成的15in(1in2.5cm)液晶屏的背光源,可達(dá)到120W,2500 lm,亮度18000nits(尼特,cd/m2).22液晶屏背光源也已制成,僅為6mm厚,不但混色效果好,顯色指數(shù)也達(dá)到80以上.目前大型背光源雖處于開發(fā)階段,但潛力很大方向燈方向燈剎車燈剎車燈尾燈尾燈第2章 建筑電氣照明5.燈

37、飾由于發(fā)光二極管亮度的提高和價(jià)格的下降,再加上長(zhǎng)壽命、節(jié)電,驅(qū)動(dòng)和控制較霓虹燈簡(jiǎn)易,不僅能閃爍,還能變色,所以用超高亮度LED做成的單色、多色乃至變色的發(fā)光柱配以其他形狀的各色發(fā)光單元,裝飾高大建筑物、橋梁、街道及廣場(chǎng)等景觀工程效果很好,呈現(xiàn)一派色彩繽紛、星光閃爍及流光異彩的景象.已有不少單位生產(chǎn)LED光柱達(dá)萬(wàn)米以上,彩燈幾萬(wàn)個(gè),目前正逐步推廣,估計(jì)會(huì)逐步擴(kuò)大單獨(dú)形成一種產(chǎn)業(yè)1 .6.照明光源作為照明光源的LED光源應(yīng)是白光,白光LED光源分類如表3,目前作為軍用的白光LED照明燈具,已有一些品種投入批量生產(chǎn).由于LED光源無(wú)紅外輻射,便于隱蔽,再加上它還具有耐振動(dòng)、適合于蓄電池供電、結(jié)構(gòu)固體

38、化及攜帶方便等優(yōu)點(diǎn),將在特殊照明光源方面會(huì)有較大發(fā)展.作為民間使用的草坪燈、埋地?zé)粢延幸?guī)模生產(chǎn),也有用作顯微鏡視場(chǎng)照明、手電、外科醫(yī)生的頭燈、博物館或畫展的照明以及閱讀臺(tái)燈.隨著光通量的提高和價(jià)格的下降,應(yīng)用面將逐步拓展,以完成特殊照明向通用照明的過(guò)渡,估計(jì)20052010年會(huì)進(jìn)入通用照明領(lǐng)域1 .第2章 建筑電氣照明和愛迪生燈泡說(shuō)再見的LED燈泡出現(xiàn)了！電壓電壓 110120220240燈座燈座 E27/B22顏色顏色 白白/紅紅/綠綠/藍(lán)藍(lán)/黃黃/紫紫功率功率 5WLED 57 個(gè)個(gè)壽命壽命 60,000 小時(shí)小時(shí)第2章 建筑電氣照明既是燈飾也是很好的照明光源既是燈飾也是很好的照明光源第2

39、章 建筑電氣照明國(guó)家發(fā)改委 “十一五”十大重點(diǎn)節(jié)能工程實(shí)施意見2006年7月25日正式提出綠色照明工程綠色照明工程 照明用電占全國(guó)用電量的12%左右。采用高效節(jié)能燈替代普通白熾燈可節(jié)電6080%，節(jié)電潛力巨大。主要內(nèi)容主要內(nèi)容1、節(jié)能照明產(chǎn)品生產(chǎn)線技術(shù)改造 2、節(jié)能照明產(chǎn)品推廣3、采用半導(dǎo)體（LED）燈，改造大中城市交通信號(hào)燈系統(tǒng)。開展在景觀照明中應(yīng)用LED的示范。 第2章 建筑電氣照明2008年北京奧運(yùn)會(huì)大量應(yīng)用了固體光源技術(shù)，總值接近5億元。4.4萬(wàn)個(gè)LED組成的畫卷展現(xiàn)了中國(guó)5000年文明歷史第2章 建筑電氣照明“夢(mèng)幻五環(huán)” 由4.5萬(wàn)個(gè)LED組成第2章 建筑電氣照明北京盤古大觀廣場(chǎng)LE

40、D屏幕總面積達(dá)3400平方米，由7塊LED屏組成，最大一塊達(dá)900平方米第2章 建筑電氣照明 有機(jī)電致發(fā)光器件有機(jī)電致發(fā)光器件 顯示器件顯示器件固體光源之固體光源之第2章 建筑電氣照明照明電光源的選擇照明電光源的選擇選擇光源時(shí)，應(yīng)在滿足選擇光源時(shí)，應(yīng)在滿足顯色性、啟動(dòng)時(shí)間顯色性、啟動(dòng)時(shí)間等要求條件下，根據(jù)光等要求條件下，根據(jù)光源、燈具及鎮(zhèn)流器等的源、燈具及鎮(zhèn)流器等的效率、壽命和價(jià)格效率、壽命和價(jià)格進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較厚確定。厚確定。1、以實(shí)施綠色照明工程為基點(diǎn)選擇光源、以實(shí)施綠色照明工程為基點(diǎn)選擇光源照明用電占全國(guó)用電量的照明用電占全國(guó)用電量的12%左右。采用高效節(jié)

41、能燈替代普通白熾左右。采用高效節(jié)能燈替代普通白熾燈可節(jié)電燈可節(jié)電6080%，節(jié)電潛力巨大。，節(jié)電潛力巨大。主要過(guò)程：主要過(guò)程：1、限制白熾燈的應(yīng)用；2、采用鹵鎢燈取代普通白熾燈；3、推薦采用緊湊型熒光燈取代白熾燈；4、推薦采用鈉燈和金屬鹵化物燈取代高壓汞燈；5、采用半導(dǎo)體（LED）燈，改造大中城市交通信號(hào)燈系統(tǒng)。開展在景觀照明中應(yīng)用LED的示范； 6、現(xiàn)如今，、現(xiàn)如今，LED已作為普通照明光源走進(jìn)了千家萬(wàn)戶，真正實(shí)現(xiàn)已作為普通照明光源走進(jìn)了千家萬(wàn)戶，真正實(shí)現(xiàn)了綠色照明工程！了綠色照明工程！第2章 建筑電氣照明2、依據(jù)光源的光色特性選擇光源、依據(jù)光源的光色特性選擇光源 在實(shí)施綠色照明工程的同時(shí)，往往還要根據(jù)地區(qū)的氣候、室內(nèi)環(huán)境氛圍要求來(lái)選擇光源。這時(shí)，首先要考慮合適的光源色溫光源色溫，再按照光源色溫選擇相應(yīng)的光源，以便創(chuàng)造出舒適和諧的室內(nèi)環(huán)