LED灯珠、灯具、电源基础合集

LED灯珠、灯具电源基础合集
中山金冈电子刘冈陇编制
2012年9月16日固废焚烧
一LED灯珠
二LED灯具
三LED驱动电源
四电源销售及金冈电源概况
一LED灯珠
1什么是LED?
所谓LED,就是发光二极管(light emitting diode),顾名思义发光二极管是一种可以将电能转化为光能的电子器件,具有二极管的特性。基本结构为一块电致发光的半导体模块,封装在环氧树脂中,通过针脚作为正负电极并起到支撑作用。因为是珠状发光体,故俗称LED灯珠。
2LED主要性能指标
(1)LED的颜。LED的颜是一个很重要的一项指标,是每一个LED相关灯具产品必须标明,目前LED的颜主要有红,绿,蓝,青,黄,白,暖白,琥珀等其它的颜,在我们设计和接单的时候这个参数是千万不能忘记的(尤其是初学者)。因为颜不同,相关的参数也有很大的变化。
(2)LED的电流。小功率的LED的正向极限(IF)电流多在20MA,而且LED的光衰电流不能大于IF/3,大约15MA和18MA。LED的发光强度仅在一定范围内与IF成正比,当IF>20MA时,亮度的增强已经无法用内眼分出来。因此LED的工作电流一般选在17-19MA左右比较合理。前面所针对是普通小功率LED(0.04-0.08W)之间的LED而言,但有些食人鱼LED除外(有些在40MA左右的额定值)。除着技术的不断发展,大功率的LED也不断出现如0.5W LED(IF=150MA),0.75W LED(IF=260MA)1W LED(IF=350MA),3W LED(IF=750MA)还有其它更多的集成灯珠,规格繁多,区别在VF和IF的数值。
(3)LED的电压。我们通常所说的是LED的正向电压,就是说LED的正极接电源正极,负极接电源负极。电压与颜有关系,红、黄、黄绿的电压是1.8-2.4v之间。白、蓝、翠绿的电压是3.0-3.6v之间,可能同样一批LED的电压会有一些差异,要根据厂家提供的为准。在外界温度升高时,VF将下降。
(4)LED的反向电压。LED的反向电压VRm,所允许加的最大反向电压。超过此值,发光二极管可
能被击穿损坏。(5)LED的温。以绝对温度K来表示,即将一标准黑体加热,温度升高到一定程度时颜开始由深红-浅红-橙黄-白-蓝,逐渐改变,某光源与黑体的颜相同时,我们将黑体当时的绝对温度称为该光源之温。光源温不同,光也不同,温在3000k以下有温暖的感觉,达到稳重的气氛;温在3000k-5000k为中间温,有爽快的感觉;温在5000k以上有冷的感觉。温的单位是K。
(6)反光强度。光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量定义为光源在该方向的光强,发光强度是针对点光源而言的,或者发光体的大小与照射距离相比比较小的场合。这个量是表明发光体在空间发射的会聚能力的。可以说,发光强度就是描述了光源到底有多,因为它是光功率与会聚能力的一个共同的描述。发光强度越大,光源看起来就越亮,同时在相同条件下被该光源照射后的物体也就越亮,因此,早些时候描述手电都用这个参数。
(7)LED的光通量。光源在单位时间内发射出的光量称为光源的发光通量,光通量的单位是流明(lm);
(8)LED的光照度。1流明的光通量均匀分布在1平方米表面上所产生的光照度;单位勒克斯(lx或lux)
(9)显性。光源对物体本身颜呈现的程度称为显性,也就是颜逼真的程度;光源的显性
是由显指数来表明,它表示物体在光下颜比基准光(太阳光)照明时颜的偏离,能较全面反映光源的颜特性。显性高的光源对颜表现较好,我们所见到的颜也就接近自然,显性低的光源对颜表现较差,我们所见到的颜偏差也较大。国际照明委员会CIE把太阳的显指数定为100,各类光源的显指数各不相同,如:高压钠灯显指数Ra=23,荧光灯管显指数Ra=60~90。
(10)眩光。视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比,则可以造成视觉不舒适称为眩光,眩光是影响照明质量的重要因素。
(11)LED的使用寿命。LED灯珠,理论设计寿命在5万-10万小时之间,因为LED是半导体器件,即使是频繁的开关,也不会影响寿命,但是,LED是怕热的,温度越高,LED寿命越短,温度越低,LED寿命越长,故应用灯珠的时候,散热是很重要的。
二LED灯具
升华仪
1LED灯具的分类
灯具的分类
类型名称解释CIE分类UL分类
室外1.路灯道路灯主要用于夜间的通行照明。I类UL1598
2.太阳能路灯太阳能路灯以太阳光为能源,蓄电池储能,以LED灯为光源,白天充电晚上使用。I类UL1598
3.庭院灯
庭院灯灯光或灯罩多数向上安装,灯管和灯架多数安装在庭、院地坪上;特别适用于
公园、街心花园、宾馆以及工矿企业,机关学校的庭院等场所。
I类UL1838 4.埋地灯
埋地灯灯体为压锛或不锈钢等材料,坚固耐用,防渗水,散热性能优良;面盖为304#
精铸不锈钢材料,防腐蚀,抗老化;硅胶密封圈,防水性能优良,耐高温,抗老化;
高强度钢化玻璃,透光度强,光线辐射面宽,承重能力强;所有坚固螺丝均用不锈钢;
防护等级达IP67;可选配塑料预埋件,方便安装及维修。地埋灯在外形上有方的也
有圆的,广泛用于商场、停车场、绿化带、公园旅埋地灯、游景点、住宅小区、城市
雕塑、步行街道、大楼台阶等场所,主要是埋于地面,用来做装饰或指示照明之用,
还有的用来洗墙或是照树,其应用有相当大的灵活性。
I类
5.洗墙灯
让灯光象水一样洗过墙面,主要也是用来做建筑装饰照明之用,还有用来勾勒大型建
筑的轮廓。
I类
6.隧道灯
为解决车辆驶入或驶出隧道时亮度的突变使视觉产生的“黑洞效应”或“白洞效应”,
用于隧道照明的特殊灯具。
I类
7.景观灯
现代景观中不可缺少的部分。不仅自身具有较高的观赏性,还强调艺术灯的景观与景
区历史文化、周围环境的协调统一。适用于广场、居住区、公共绿地等景观场所。
I类
8.草坪灯
是用于草坪周边的照明设施,也是重要的景观设施。它以其独特的设计、柔和的灯光
为城市绿地景观增添了安全与美丽,且安装方便、装饰性强,可用于是用于草坪周边
的照明设施,也是重要的景观设施。它以其独特的设计、柔和的灯光为城市绿地景观
增添了安全与美丽,且安装方便、装饰性强,可用于公园、花园别墅等的草坪周边及
步行街、停车场、广场等场所。
I类
9.水底灯
水底灯简单的指就是装在水地水的灯,外观小而精致,美水底灯观大方,外型和有些羊毛粉
地埋灯差不多,只是多了个安装底盘,底盘是用螺丝固定的。
I类
10.喷泉灯广泛用于广场景观喷泉,园林喷水池背景照明等场所。I类
11.护栏管
护栏管是由发光二极管、电子线路板、电子原器件、PC塑胶外壳、防水电源组成的一
种线性的装饰灯具。能够防水、防尘、防紫外线、耐高温、抗寒、具有环保、节能省
电、使用寿命长等物理特性。已广泛应用于桥梁、道路、楼体墙面、公园、广场、娱
乐场所等地方。
I类
12.舞台灯
m型钢
舞台灯是演出空间构成的重要组成部分,是根据情节的发展对人物以及所需的特定场
景进行全方位的视觉。
I类UL1573
13.移动式灯移动式灯具常用于室内、外移动性的工作场所以及室外电视、电影的摄影等场所II类
14.交通灯通常指由红、黄、绿三种颜灯组成用来指挥交通的信号灯。I类
15.汽车灯为保证安全行车而安装在汽车上的各种交通灯。分照明灯和信号灯两类。
16.灯条/带灯条是灯带的另外一种叫法,也是因其形状而得名。UL588
室内1.筒灯
一般装设在卧室、客厅、卫生间的周边天棚上。这种嵌装于天花板内部的隐置性灯具,
所有光线都向下投射,属于直接配光。
2.球泡灯是替代传统白炽灯泡的新型节能灯具。UL496
3.蜡烛灯
又叫新型无烟型蜡烛灯,这些蜡烛灯的外形于真正的蜡烛相似,但是不会产生烟雾或
者致癌物。蜡烛灯包括蜡烛造型的灯体、用于与灯座相连的灯头和内置于灯体内的发
光体,其特征在于所述发光体两个电极分别与灯头的相应电极相连。
4.灯管
5.格栅灯一种照明灯具,适合安装在有吊顶的写字间。光源一般是灯管。分为嵌入式和吸顶式。
6.豆胆灯①豆胆灯面板采用优质铝合金型材,经喷涂处理,呈闪光银,防锈、防腐蚀。②反光罩采用进口高纯度阳极电化铝,经氧化处理,不易氧化,光束集中。性能:①配电子变压器,输入电压220V,频率50—60Hz②适用光源:AR7050W、75W、100W③光效:8度聚光型,24度散光型。特点:①双环结构,光线方向可调节。②中心区域可增加35%的光亮度。安装方式:嵌入式适用场所:展厅、服装店、精品店等。
7.平板灯装在顶棚上,也可以叫吸顶灯,被运用到大厅、大堂、卧室、橱房、浴室、洗衣间、
娱乐室等使用率较高的房间。
UL1598
8.天花灯天花灯又叫吸顶灯,属于低档灯具,一般是直接装到天花板上。用于过道、走廊、阳
台、厕所等地方。灯罩一般有乳白玻璃和PS板两种。外形多种多样,有长方形,正
方形,圆形,球型,圆柱形等等,里面的光源有白炽灯、节能灯、灯管等等,多种多
样,不一而足。其特点是较大众化,经济实惠。
UL1598
9.嵌灯嵌入式灯适用于有吊顶的房间,灯具是嵌入或部分嵌入在吊顶内安装的,这种灯具能有效地消除眩光、与吊顶结合能形成美观的装饰艺术效果。
10.柜台灯引用在珠宝首饰、星级酒店、品牌服装、高档会所、博文物展馆、连锁商场、品牌营
业厅、专业橱窗、柜台等重点照明场所。
UL962
11.吸顶灯吸顶灯是将灯具吸贴在顶棚面上,主要用于没有吊顶的房间内。UL1598
12.吊灯主要地利用吊杆、吊链、吊管、吊灯线来吊装灯具,以达到不同的效果。
13.壁灯装在墙壁、庭柱上,主要用于局部照明、装饰照明或不适应在顶棚安装灯具或没有顶
棚的场所。
UL153
14.落地灯装在高支柱上并立于地面上的可移式灯具,落地灯多用于高级客房、宾馆、带茶几沙
发的房间以及家庭的床头或书架旁。
UL153
15.台灯台灯主要放在写字台、工作台、阅览桌上,作为书写阅读之用。UL153
16.厨卫灯厨房和卫生间用的装饰灯。UL153
17.镜前灯是梳妆镜上面的那个灯,也是卫生间镜子上面的那个灯,一般是指固定在镜子上面的
照明灯,作用是照清照镜子的人,使照镜子的人更容易看清自己。
UL962
18.应急灯应急照明用的灯具的总称。包括疏散标志灯,出口标志灯或指向标志灯。UL924
19.浴霸浴霸按取暖方式分灯泡红外线取暖浴霸和暖风机取暖浴霸,市场上主要是灯泡红外线取暖浴霸。按功能分有三合一浴霸和二合一浴霸,三合一浴霸有照明、取暖、排风功能;二合一浴霸只有照明、取暖功能。
20.无影灯一般都用于手术室或者一些夜晚工作的专用灯具,其中的原理就是光相互折射,而冲淡了影子。
21.探照灯通常具有直径大于0.2m的出光口并产生近似平行光束的高光强投光灯。
21.射灯通常具有直径小于0.2m的出光口并形成一般不大于0.34rad(20°)发散角的集中光束的投光灯。
22.投灯利用反射器和折射器在限定的立体角内获得高光强的灯具。
23.地脚灯地脚灯主要应用于医院病房,宾馆客房、公共走廊、卧室等场所。地脚灯的主要作用是照明走道,便于人员行走。它的优点是避免刺眼的光线,特别是夜间起床开灯,不但可减少灯光对自己的影响,同时可减少灯光对他人的影响。
2LED灯具的主要指标
(1)输入电压范围。一般以各国市电为基准,通常是中国AC220V,欧洲AC230V,美国日本是AC110V,维持,通常说的宽电压是AC100-240V,也有更宽的宽电压说法是AC85-265V;其取值是根据市电的正负10-20%波动去算的。同样的,LED整灯,也存在不同国家和标准的安规认证。
(2)光学参数。光学参数,如果光通量、显指数、温等,这些介绍参考灯珠部分简介。
(3)使用寿命。LED灯具的使用寿命,取决于灯珠的质量、灯珠工作时的散热、电源的稳定性和寿命。这三大方面综
合才能做出长寿命的产品。
(4)安全规范。(参见电源部分)
三LED驱动电源
LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器,通常情况下:LED驱动电源的输入包括高压工频交流(即市电)、低压直流、高压直流、低压高频交流(如电子变压器的输出)等。而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。
由于LED是二极管,它的特性曲线和普通二极管基本相同,当外加电压达到二极管导通电压后,外加电压的微变可以引起二极管电流的巨变。LED电源驱动采用恒流就是为了保证LED中的电流不变,无论电压如何变化,流过LED 的电流不变,保证LED的寿命与光衰。另外,从LED寿命的角度来看,当LED温度升高时,其结电阻减小也就是导通电压减小,在相同电压下,温度升高将促使LED电流增大,电流增大又使温度进一步提高,这样恶性循环将会烧毁LED,而且LED的光衰也与温度有关,温度升高时光衰加剧,出现明而不亮的现象。究其原因,LED温度的升高,引起的原因有2,一个是质量问题,就是在LED封装时其导热能力差,LED管芯中的温度传递不到表面(内热外凉),即便我们加了散热装置也不能把内部热量散发出去,再就是有些抵挡产品不加散热装置。二是电源引起的温升,也就是电流引起的温升,当LED导通时,由于它的非线性,电源电源微弱的变化就会引起LED电流急剧变化,从而导致温度的升高。采用恒流源就是为了克服上述问题。这儿就是LED灯具为什么要用恒流源的主要原因!
(一)电源常用的主要指标
1输入电压。一般以各国市电为基准,通常是中国AC220V,欧洲AC230V,美国日本是AC110V,维持,通常说的宽电压是AC100-240V,也有更宽的宽电压说法是AC85-265V;其取值是根据市电的正负10-20%波动去算的。同样的,LED整灯,也存在不同国家和标准的安规认证。电压的单位是:伏(V),电流的单位是:A(安)、mA(毫安)。
2输出电压。如果是恒流源,输出的电流是恒定的,电压是随着灯珠的使用数量在一定范围内去自动调节,这样,恒流源的电压输出是个区间值。输出电压的计算原则是串联的电压相加,并联的电压不变;例如下表
灯珠和功率0.75W灯珠电流1W灯珠电流输出电压
3*1W260-280mA300mA-330mA8-12V
5*1W260-280mA300mA-330mA9-18V
7*1W260-280mA300mA-330mA13-24V
9*1W260-280mA300mA-330mA27-36V
12*1W260-280mA300mA-330mA27-48V
15-18*1W260-280mA300mA-330mA45-60V
18-25W*1W260-280mA300mA-330mA54-85V
25-36*1W260-280mA300mA-330mA75-120V
3输出电流。电源的输出电流,是根据灯具的总电流需求其计算的,计算的原则是串联的电流不变,并联的电流相加。4输出电流精度。输出电流的精度,一般控制在正负3-5%。
5纹波。输出电压的纹波是叠加在直流输出电压上的交流成分,交流成分越多,输出纹波越大。纹波越大,对灯珠要求更高;通常有电解电容输出的电源纹波系数控制在10%附近或以内;无电解电容的输出电源纹波有的高达20%,甚至更高。
6电源转换效率。电源的转换效率(简称效率)是其输出功率与输入功率之比。也就是,电源本身消耗了多少功率?消耗的越多,电源的效率就越低。设电源的输入端电压为Vi,输入回路的电流为Ii,输出端的电压为V o,输出回路的电流为Io,则:输入功率为Pi=Vi×Ii,输出功率为Po=V o×Io,所以,电源的效率为:η=Po/Pi=(V o×Io)/(Vi×Ii)%。电源的转换效率越高越好。通常,中档产品的电源转换效率在75-85%之间。
7功率因数。在交流电路中,电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数,用符号cosΦ表示,在数值上,功率因数是有功功率和视在功率的比值,即cosΦ=P/S。功率因数的大小与电路的负荷性质有关,如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1,一般具有电感性负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低,说明电路用于交变磁场转换的无功功率大,从而降低了设备的利用率,增加了线路供电损失。所以,供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。
功率因数:纯电阻是1,电感或电容性负荷小于1,(变压器为感性,开关电源容性),简单理解为相位问题,跟功率关系不大。功率因数低,说明电路用于交变磁场转换的无功功率大,从而降低了设备的利用率,增加了线路供电损失。所以,供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。一般电表只计算有功功率。
8保护功能。开关电源的保护功能,分过压保护、过流保护、过热保护、输出欠压保护、输出短路保护。
9工作温度。电源能安全工作的温度。温度的单位是摄氏度。
10存储温度。电源产品存储的温度。
11安全规范。开关电源的安全规范简称“安规”。IEC950标准的名称为“信息技术设备包括商用电气设备的安全性”。该标准对安全设备的设计要求做了详细规定,用来防止某些危险可能带来的损害或损伤。这些危险包括电击、电能损伤、火灾、机械和热的伤害、辐射性伤害以及化学性伤害。世界各地,安规体系不尽相同,但测试的项目类似,指标要求有异而已。安规需要认证,通过有资质的认证机构认证的产品,会得到一个安规证书。目前较为常见的是UL/CE/TUV/CCC/PSE等认证体系。
12环保认证RoHS。RoHS认证是《电气、电子设备中限制使用某些有害物质指令》(The restriction
of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment)的英文缩写,其规定,在电气、电子产品中如含有铅、镉、汞、六价铬、多溴二苯醚和多溴联苯等有害重金属的,欧盟从2006年7月1日将禁止进口。RoHS 认证也叫做环保认证是符合欧美标准的。RoHS一共列出六种有害物质,包括:铅Pb,镉Cd,汞Hg,六价铬Cr6+,多溴二苯醚PBDE,多溴联苯PBB。RoHS指令限制使用以下六类有害物质
钢管自动切割机1水银(汞)使用该物质的例子:温控器、传感器、开关和继电器、灯泡
2铅使用该物质的例子:焊料、玻璃、PVC稳定剂
3镉使用该物质的例子:开关、弹簧、连接器、外壳和PCB、触头、电池
4铬(六价)使用该物质的例子:金属附腐蚀涂层
5多溴联苯(PBB)使用该物质的例子:阻燃剂,PCB、连接器、塑料外壳
6多溴二苯醚(PBDE)使用该物质的例子:阻燃剂,PCB、连接器、塑料外壳
RoHS实施的国家:涉及RoHS的欧盟成员国有奥地利、比利时、丹麦、芬兰、法国、德国、希腊、爱尔兰、意大利、卢森堡、荷兰、葡萄牙、西班牙、瑞典、英国、斯洛文尼亚、塞浦路斯、马耳他、波兰、捷克共和国、爱沙尼亚、匈牙利、拉托维亚、立陶宛、斯洛伐克、冰岛、挪威、列支敦士登
(二)LED驱动电源的常见分类
1根据输出稳定方式来划分,有恒压输出电源和恒流输出电源两种。
2根据输出有无隔离变压器来划分,有隔离和非隔离两种。
3根据装配在灯具中的用法不同来划分,有内置电源和外置电源、防水电源。
twamp
(三)LED驱动电源与灯具灯珠配用的算法
1日光灯灯珠电压电流和功率的计算
例如,一个日光灯用了144颗3528灯珠(假定3528灯珠的驱动电流IF=20ma,驱动电压VF=3.3V,),这144颗灯珠的串并方式是16串(联),9并(联)。根据“电流计算的原则是串联的电流不变,并联的电流相加”,可得:总电流=9*IF=9*20=180mA=0.18A
根据“电压的计算原则是串联的电压相加,并联的电压不变”可得:
总电压=16*VF=16*3.3=52.8V
总功率=总电流*总电压=0.18A*52.8V=9.5W
这样就得到了,这个日光灯所需要的功率是9.5W,一个输出是180mA恒流,53V输出电压的电源就可以满足这个日光灯的电流和电压需求。
220*1W天花灯的电压电流和功率的计算
例如,一个20*1W的天花灯,灯珠使用1W,VF=3.3V,IF=320mA;因为是20*1W,可以知道这是20个1W 灯珠串联起来使用,那么就可以做如下计算:
根据“电流计算的原则是串联的电流不变,并联的电流相加”,可得:总电流=320mA=0.32A。
根据“电压的计算原则是串联的电压相加,并联的电压不变”可得:总电压=20*3.3V=66V
总功率=0.32*66V=21W
通过计算,可以知道这个天花灯需要功率是21W,电源输出66V,320mA才能满足其要求。
3电源效率的计算
在测试时,电源输入AC电压是AC220V,输入电流是0.08A,那计算输入功率=220*0.08=17.6W
在测试时,电源输出DC电压是45V,输出电流是0.32A,那计算输出功率=45*0.32=14.4W
电源效率=输出功率/输入功率*100%=14.4/17.6*100%=81%
4已知电源去配灯串的计算
例如,我司的一个宽电压输入,高电压输出的一个30W电源,可以设置的输出参数是30mA到300mA,对应的电压是270V-100V。因为,市电220V AC经过桥式整流后的直流电压是220*1.3=286VDC左右,考虑到电源的波动,通常取下限200V AC计算,那就是200V AC*1.3=260VDC。因此,在计算串联灯珠的数量时,不能超出这个范围。

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