大功率LED在臺(tái)燈燈具中的應(yīng)用

1、大功率LED在臺(tái)燈燈具中的應(yīng)用摘 要：大功率發(fā)光二極管 LED 作為國(guó)家正在組織實(shí)施的綠色照明方案中的重點(diǎn)，其應(yīng) 用產(chǎn)品有著顯著的性能優(yōu)勢(shì)， 不過其應(yīng)用方法仍未被市場(chǎng)廣泛了解。 文章結(jié)合臺(tái)燈的使用條 件以及大功率 LED 臺(tái)燈的特點(diǎn)介紹了大功率 LED 在照明應(yīng)用中的考前須知。 希望能夠?yàn)榇?功率 LED 在我國(guó)的推廣使用作出奉獻(xiàn)。關(guān)鍵詞：中國(guó)綠色照明工程；大功率 LED ;臺(tái)燈；隨著國(guó)家 中國(guó)綠色照明工程的啟動(dòng)，國(guó)家經(jīng)貿(mào)委等13個(gè)部門，共同組織實(shí)施的一項(xiàng)旨在節(jié)約電能、保護(hù)環(huán)境、改善照明質(zhì)量的活動(dòng)。 “綠色照明 是指通過科學(xué)的照明設(shè)計(jì)，采用效 率高、壽命長(zhǎng)、 平安和性能穩(wěn)定的照明電器產(chǎn)品來到達(dá)

2、改善人們工作、 學(xué)習(xí)、生活的條件和 質(zhì)量的目的，從而創(chuàng)造一個(gè)高效、舒適、平安、經(jīng)濟(jì)、有益的環(huán)境，以期充分表達(dá)現(xiàn)代文明 的照明。大功率LED是一種新產(chǎn)品，是國(guó)家綠色照明工程中明確推廣使用的產(chǎn)品，但在照明領(lǐng)域中特別是民用照明領(lǐng)域中幾乎還沒有具體的應(yīng)用，LED照明光源與其它光源的原理、器件和燈具的結(jié)構(gòu)、 性能等完全不同， 又沒有相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可以作為設(shè)計(jì)依據(jù)， 更不能簡(jiǎn)單地套 用以前燈具原有的標(biāo)準(zhǔn)。南京漢德森半導(dǎo)體照明在國(guó)內(nèi)領(lǐng)先研制成功大功率LED 臺(tái)燈，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)并面向市場(chǎng)全面推廣， 在市場(chǎng)中獲得了用戶和中間商的認(rèn)可和支持。 為了能夠更好地進(jìn)行大功率LED照明燈具的開發(fā)，提高大功率LED燈具

3、的使用性能，為大功率LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣奉獻(xiàn)一份力量。我們結(jié)合開發(fā)大功率LED工程燈具的經(jīng)驗(yàn)和這次開發(fā)臺(tái)燈產(chǎn)品中的相關(guān)設(shè)計(jì)要求，總結(jié)出大功率LED臺(tái)燈產(chǎn)品開發(fā)過程中的一些設(shè)計(jì)要點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)供參考。1、臺(tái)燈的使用要求臺(tái)燈一般用在閱讀、 書寫、 設(shè)計(jì)、 批閱等辦公或?qū)W習(xí)照明等場(chǎng)所。 對(duì)于做桌面工作的人來說， 保證工作區(qū)的良好的視覺環(huán)境， 對(duì)提高學(xué)習(xí)和辦公的質(zhì)量， 提高工作效率及保護(hù)身體健康有 很大的好處。 在使用臺(tái)燈的場(chǎng)所， 如果燈光的照度低和顯色性不佳， 會(huì)導(dǎo)致閱讀者視覺疲勞， 而燈光光線長(zhǎng)期地頻閃或有眩光會(huì)給人的視覺神經(jīng)系統(tǒng)帶來嚴(yán)重傷害，所以要特別注意照明的質(zhì)量。 只有充分地分析照明的特點(diǎn)

4、并選擇適宜的燈具， 才能讓我們的學(xué)習(xí)和工作變得更加 舒適， 愉快，同時(shí)使生活變得更加豐富多彩， 從滿足人類照明舒適、健康的角度出發(fā)并考慮 到能源的節(jié)約，良好的照明應(yīng)具備五個(gè)條件。1.1 桌面照明要有足夠的照度以目前，我國(guó)學(xué)校及寫字樓等照明場(chǎng)所普遍采用的照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是8 0年代制定的，其中辦公、學(xué)習(xí)的桌面照度標(biāo)準(zhǔn)僅為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的1/2,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為3 0 0 5 0 0 lx，而我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)約15 0 lx。新標(biāo)準(zhǔn)已到達(dá)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)水平，照度太低或太高會(huì)導(dǎo)致閱讀的困難，容易 造成視覺疲勞,影響閱讀和工作效率。1.2 顯色指數(shù)大于80顯色指數(shù)即為光對(duì)顏色的復(fù)原程度一一顯色性。在顯色指數(shù)較低的燈光下 一般熒光燈

5、為607 0 閱讀，眼睛對(duì)顏色的分辨能力低，容易造成視覺疲勞。一般臺(tái)燈照明的顯色指數(shù) 應(yīng)大于80。13 光線要穩(wěn)定如果燈光足夠 “亮,但卻在不停地 “閃爍 ,光線不夠穩(wěn)定,我們說它存在 “頻閃。當(dāng)頻閃超 過一定的范圍時(shí), 會(huì)產(chǎn)生視覺疲勞, 而長(zhǎng)期的視覺疲勞會(huì)對(duì)人的視覺系統(tǒng)造成損傷。 長(zhǎng)時(shí)間 在這種照明環(huán)境閱讀或工作會(huì)損傷眼睛,并有眼脹頭痛等不適病癥。在電腦日益普及的今天, 許多人在燈光下使用電腦, 通常電感鎮(zhèn)流器熒光燈的頻閃和熒光屏 的幀幅閃動(dòng) 每秒更換畫面50 100次 重疊, 形成光共振, 對(duì)人的視覺系統(tǒng)傷害更大。 所以，歐洲電工委員會(huì)早在1997年就禁止在有電腦熒光屏的辦公室安裝使用電感

6、鎮(zhèn)流器 的熒光燈， 以保護(hù)電腦操作人員的健康。 而我國(guó)目前對(duì)此尚無相應(yīng)法規(guī)，加之宣傳較少，故 未引起人們的重視， 但隨著 “城市燈光綜合癥 發(fā)病率的日益增高， 相信與之對(duì)應(yīng)的法規(guī)的出 臺(tái)只是時(shí)間問題了。1.4無眩光人眼受到眩光影響后， 會(huì)感到刺激和壓迫， 失去明快舒適的感覺， 時(shí)間稍長(zhǎng)就會(huì)產(chǎn)生心情厭 煩、急躁不安等情緒，對(duì)閱讀和工作都會(huì)帶來嚴(yán)重的不利影響。1.5使用綠色照明產(chǎn)品推廣采用節(jié)能光源一直是我國(guó)的節(jié)能政策， 提倡綠色照明就是指對(duì)環(huán)境友好， 要使照明產(chǎn)品 不對(duì)環(huán)境造成不利影響，同時(shí)又能表達(dá)現(xiàn)代文明的照明文化。綠色照明的核心是選擇高效、 節(jié)能、環(huán)保的光源、附件及燈具。只有充分節(jié)約能源，才能

7、減少發(fā)電廠對(duì)大氣CO2,SO2和NO X的排放，從而減緩 溫室效應(yīng)，減少酸雨的產(chǎn)生，防止人類長(zhǎng)期生活在一定濃度 的SO2和NO X空氣中而產(chǎn)生的呼吸道類的疾病。 同時(shí)綠色照明產(chǎn)品制造過程和廢棄過程 對(duì)環(huán)境破壞要小。2大功率LED臺(tái)燈特點(diǎn)大功率LED臺(tái)燈產(chǎn)品的應(yīng)用是一個(gè)多個(gè)學(xué)科的融合，影響產(chǎn)品的因素很多， 主要包括大功率LED的性能和參數(shù)、工業(yè)造型設(shè)計(jì)、光學(xué)設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工工 藝、生產(chǎn)工藝等環(huán)節(jié)。 在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中必須充分考慮相關(guān)因素， 任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)偏差 都會(huì)影響產(chǎn)品的性能和效果。2.1大功率LEDLED是典型的綠色照明光源產(chǎn)品，作為國(guó)家綠色照明推廣使用的產(chǎn)品，由于目

8、前常見的支架式和片式LED熱阻大、光衰大、光通量小，很難勝任作為照明光源的重任，所以大功率白光LED光源是必然的選擇。其產(chǎn)品特點(diǎn)如下：(1) 效率高：大功率LED的發(fā)光效率已4 5 1m/W,更由于LED的光譜幾乎全部集 中于可見光波段，光效遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于白熾燈并逐步接近節(jié)能燈和熒光燈；(2) 光線質(zhì)量高：由于光譜中沒有紫外線和紅外線，故沒有熱量，沒有有害輻射，不會(huì)給 人眼帶來負(fù)面影響，長(zhǎng)時(shí)間閱讀或工作不會(huì)有眼睛發(fā)疼發(fā)脹的現(xiàn)象；(3) 顯色性好：與熒光燈相比，大功率LED臺(tái)燈的顯色指數(shù)高，通常在80左右。這樣 有利于減輕人眼的疲勞程度，對(duì)保護(hù)視力有很大幫助；(4) 維護(hù)本錢低：LED壽命長(zhǎng)，光通量半

9、衰期壽命5萬小時(shí)以上，一般正常使用3 0年以上。 抗沖擊和抗震能力強(qiáng)， 沒有鎢絲、 玻殼等易損壞的部件， 非正常報(bào)廢的可能性很??；( 5)體積小：可以使燈具小巧精致，更適合不同的使用場(chǎng)所；( 6)與蓄電池配合，很容易把臺(tái)燈做成應(yīng)急燈。當(dāng)在停電或緊急情況下，能幫助人們疏散 和照明；( 7)綠色環(huán)保：廢棄物可回收，沒有污染；不含有汞成分。2.2 電源的選用和要求LED驅(qū)動(dòng)方式有多種， 在臺(tái)燈產(chǎn)品中我們采用低壓恒流驅(qū)動(dòng)， 這是比擬理想的LED驅(qū)動(dòng) 方式，它能防止LED正向電壓的改變而引起電流變動(dòng)，同時(shí)恒定的電流使LED的亮度穩(wěn)定。一般采用交流電驅(qū)動(dòng)的光源具有頻閃效應(yīng)會(huì)使視覺神經(jīng)受到不斷變化的強(qiáng)光刺激

10、容易疲 勞，采用恒流驅(qū)動(dòng)的LED能夠發(fā)出穩(wěn)定的光線，完全無頻閃現(xiàn)象，閱讀舒適。臺(tái)燈為低電壓輸入，是平安電壓，防止了普通燈具因電路故障帶來的平安隱患。2.3 高效能的燈具光學(xué)系統(tǒng) 一個(gè)優(yōu)質(zhì)的燈具還要有高效能的光學(xué)系統(tǒng)，而高效能的光反射器是最有技術(shù)含量的部件之 一，也是最不容易被人拷貝的部件之一。 它應(yīng)該具有高反射性、 良好的控光角度和反射出來光的均勻度。我們通過計(jì)算機(jī)模擬來設(shè)計(jì)燈具的光學(xué)系統(tǒng)，使得從LED發(fā)出的光線通過反射器或透鏡等光學(xué)器件重新分配，到達(dá)設(shè)計(jì)要求， 使之配光合理。 采用反射效率高、耐久性 好的反射器， 反射器經(jīng)過陽極氧化處理使反光效率完全發(fā)揮出來， 提高反光器的反光性和可 靠性；

11、用透光率高的混光材料做燈罩。既保持了光學(xué)系統(tǒng)的高效率，又減少了眩光。 在平時(shí)選購(gòu)臺(tái)燈作為學(xué)習(xí)、 工作的照明燈具時(shí)， 我們應(yīng)特別注意燈具的眩光問題，不要讓光線直線投射于眼睛。 因?yàn)楣饩€直接投射于眼睛，眼睛會(huì)有畏光感而容易感到疲倦，且使瞳孔縮小因而感覺周圍變暗， 導(dǎo)致視線不清。 長(zhǎng)時(shí)間在這種照明環(huán)境下看書、寫字，視力就會(huì)大 大受損，長(zhǎng)此以往，會(huì)引起近視等各種眼疾。用眼衛(wèi)生，首先應(yīng)從高質(zhì)量的照明開始，這就 要求我們?cè)谶x購(gòu)臺(tái)燈時(shí)更要注意發(fā)光質(zhì)量。2.4燈散熱系統(tǒng)散熱是影響臺(tái)燈LED使用的主要因素，大功率LED應(yīng)用過程中， 器件和燈具的散熱顯得很重要。我們對(duì)LED封裝和二次散熱進(jìn)行充分設(shè)計(jì)時(shí)，保證提高所

12、有環(huán)節(jié)的散熱性能。我們?cè)O(shè)計(jì)二次散熱裝置，來降低器件的熱阻。整體考慮導(dǎo)熱、散熱特性，以獲得良好的整體熱特性。2、5整體結(jié)構(gòu)要求優(yōu)秀的燈具不僅有高品質(zhì)的LED、高品質(zhì)的電器組件、高效能的反射器、合理的結(jié)構(gòu)，還要有好的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)。 我們?cè)诖蠊β蔐ED臺(tái)燈產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就充分利用大功率LED的特 點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，在滿足實(shí)用需求和最大限度地發(fā)揮光源光效的前提下，對(duì)燈具進(jìn)行小型化設(shè)計(jì)， 將燈具整體設(shè)計(jì)成小巧精致使它可以適合不同的使用場(chǎng)所。對(duì)燈具采用工業(yè)造型設(shè)計(jì)， 使燈具在外觀造型上具有美觀、 舒服、 耐用等美學(xué)效果又能夠和環(huán)境相協(xié)調(diào)。 燈具的結(jié)構(gòu)件全部 采用金屬材質(zhì)， 金屬材料給人以結(jié)實(shí)耐用和高檔次的感覺，表達(dá)出

13、產(chǎn)品的檔次和現(xiàn)代感。 由于LED本身的優(yōu)勢(shì)以及高品位的燈具結(jié)構(gòu)，我們將大功率LED臺(tái)燈定位為高檔臺(tái)燈產(chǎn) 品，廣泛適用于辦公和學(xué)習(xí)場(chǎng)所。3、目前市場(chǎng)上的臺(tái)燈狀況目前市場(chǎng)上的臺(tái)燈按其種類可分為三種： 一種是普通的白熾臺(tái)燈， 一種是鹵素臺(tái)燈、 另一種 是熒光臺(tái)燈。采用普通的白熾燈泡或鹵素?zé)舻呐_(tái)燈，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)廉、發(fā)光的連續(xù)性能好，缺 點(diǎn)是耗能多， 尤其夏天會(huì)使人感到熱。 由于燈絲發(fā)光較集中， 如果其功率稍大就會(huì)產(chǎn)生眩光， 反之， 又會(huì)造成照度不夠。另一種普通熒光燈的臺(tái)燈，因熒光管發(fā)光面較大，從而被照射面 光線較均勻，被照射物后影形較小， 對(duì)眼睛有較小干擾。 但它的顯色指數(shù)低，且其頻閃效應(yīng) 使眼睛容易疲

14、勞。這里需要強(qiáng)調(diào)的是， 對(duì)臺(tái)燈要做系統(tǒng)和科學(xué)的評(píng)價(jià)， 而不能輕信某些廠家到達(dá)了某一項(xiàng)指標(biāo) 就自稱為 “護(hù)目燈 、 “護(hù)眼光源 ?，F(xiàn)在在市場(chǎng)中還沒有其他廠家推出大功率LED臺(tái)燈的應(yīng)用產(chǎn)品，普通的顧客對(duì)LED臺(tái)燈的認(rèn)識(shí)還需要進(jìn)一步普及提高。從照明產(chǎn)品的壽命全過程來看， 目前產(chǎn)品制造過程和廢棄過程完全沒有受到重視。 至于壽命 結(jié)束的含汞燈， 不應(yīng)該隨便廢棄和破碎， 應(yīng)集中處理以回收有害物質(zhì)。 這一點(diǎn)國(guó)外有些國(guó)家 已有立法，也希望中國(guó)這個(gè)燈具使用大國(guó)早一點(diǎn)提到日程上來。4、大功率LED臺(tái)燈技術(shù)指標(biāo)南京漢德森半導(dǎo)體照明生產(chǎn)的大功率LED臺(tái)燈是用金屬結(jié)構(gòu)配合大功率發(fā)光管 制成的。該產(chǎn)品能夠結(jié)合裝飾照明效果，性能穩(wěn)定，平安環(huán)保，耗能極低，是非常理想的新 一代環(huán)保臺(tái)燈產(chǎn)品。4.1功能及特點(diǎn)(1)節(jié)能：光源采用大功率LED，能耗低，效率高。功率：3W/ 4W;( 2)環(huán)保：無污染、紫外線、紅外線和熱輻射；(3)保健護(hù)眼：采用低壓恒流電源，無頻閃，無眩光，照射面積廣，亮度均勻，視覺效果好。真正做到了發(fā)光柔和、平穩(wěn)、連續(xù)，接近自然光，是真正的理想光源；(4) 經(jīng)久耐用：LED燈的壽命長(zhǎng)達(dá)5 0 0 0 0 用；(5) 照度充足