LED
技术的快速发展,光效的不断提升,LED射灯
技术也在快速发展。目前的LED射灯
几乎是以替代传统卤钨灯为主。相比传统灯具
,LED射灯在节能及长寿命方面具有显著的优势。随着LED射灯成本的降低,LED射灯的应用也逐步开始普及。《全面剖析LED射灯灯具》分为上下两集,上集笔者先从LED射灯的技术要求,常见的规格类型及结构给大家讲起。 (一)LED射灯技术要求
现阶段的LED射灯,主要以替代传统卤钨灯为主,相关的安全要求大多参考传统照明要求,并根据LED灯
的特点,形成了一套安全认证标准。目前,在LED射灯的认证方面,国际上主要以欧洲CE和北美UL认证为主,在中国可进行自愿性认证(CQC)。 在CE认证里包含LVD和EMC两个方面,其中LVD是按照EN60968标准执行(将升级 IEC 62560);EMC按照EN55015、EN61547、EN61000-3-2和EN61000-3-3标准执行。此外,LED灯通常还需要额外参照IEC 62471,进行光生物安全方面测试。在北美,通常需要进行UL安全和FCC电磁兼容认证。UL执行标准为UL1993、UL8750和UL1310;FCC执行标准为
FCC PART15 Subpart B。在中国,对于LED射灯是采用自愿性认证(CQC),执行标准为GB24906-2010(安全)和GB 17743-2007(电磁兼容)。 另外,在LED射灯的性能方面,也有诸多标准规定。美国有能源之星(ENERGY STAR)有相关要求;中国有节能认证要求,执行标准为CQC 3129-2010。这些要求中,均对LED射灯的温、显指数、初始光通量、光效、光通维持率、寿命、中心光强、标称功率、功率因数、产品标识等进行了规定。
推算公式
许多电子产品的寿命是以坏掉来评判,但LED是一种寿命很长的光源,可使用很久都不会坏。但光通量的输出却会随着时间而衰减,因此行业内通常用光衰至70%所需的时间来定义LED光源的寿命,即L70。随着技术的进步,LED的光衰越来越缓慢,要完整测试其光衰至70%的时间也难以做到。由于电子产品的寿命呈指数规律,因此LED通常做较短时间的老化,通过采样光衰数据,然后以指数函数来推算其光衰至70%的时间,推算公式如上图所示。
LED射灯规格及类型
● 常见LED射灯规格及类型
通常对LED老化6000小时测试光通维持率LM(Lumen Maintains),按照指数规律,若6000小时后LM>91.8%,便可宣称25,000小时的寿命,若LM>94.1%可宣称35,000小时的寿命,但寿命推算的时间不超过测试时间的6倍。
图1:光衰指数曲线
图2:LED射灯极坐标光强分布曲线
LED射灯的角度,一般以50%峰值光强的光束角来定义。如图2是一个LED射灯的极坐标光强分布曲线,可以看出,50%光强对应的角度分别为±20°左右,因此这个射灯的角度为40°。
(二)常见LED射灯的规格及类型
图3:不同灯头(从左至右为E14、E17、E26、E27、GU10、GU5.3)
现阶段的LED射灯主要以替代传统卤钨灯为主,因此外形尺寸是参照IEC 60630标准,灯头参照IEC 60061-1标准。根据传统射灯情况,目前的LED射灯主要有MR16、PAR16、PAR20、PAR30、PAR38这几种。其中MR16通常采用GU5.3灯头;PAR16主要采用GU10
、E26(美洲)/E27(欧洲及中国)、E14灯头;PAR20/PA30/PAR38主要采用E26、E27灯头。
LED射灯结构简析
(三)常见LED射灯的结构简析
目前的LED射灯均为自镇流式,即LED驱动电源全部内置在灯体内部,直接接电即可使用。
图4:LED射灯(PAR16-GU10)拆解图
如图4的射灯拆解图可以看到,目前的LED射灯主要光学器件(透镜、反光杯)、LED光源、散热器、驱动电源、灯头这几部分组成。但各厂家的LED射灯,由于采用的材料、工艺、LED封装方式不同,使得射灯在设计和加工上会有一些差别。
1. LED光源及光学器件
目前的LED射灯主要采用多颗大功率LED及集成封装LED制作,如图5所示。
图5:第一张为多颗大功率LED(第二、三张为集成封装LED射灯)
采用多颗大功率LED的方式,通常需要一个电路板将LED做电气连接。该电路板大多使用铝基板制作(MCPCB);对于一些设计也有采用玻纤板(FR-4)制作,但需要专门设计散热焊盘。然后用螺丝或胶粘的方式固定在灯壳散热器上。多颗大功率LED制作的射灯,透镜通常是采用对每颗LED进行独立配光的,再组合成一个光斑透镜。
采用集成封装LED制作的射灯,不需要电路板,可以直接将驱动电源输出线连接到LED灯
上。同样是采用螺丝或胶粘的方式固定在灯壳散热器上。该种射灯的二次光学,通常采用一个透镜或反光杯的方式进行配光,透镜和反光杯的高度都较高,小角度的配光有难度。
此外,对于大出光面得射灯,大多采用多个光学器件组合的方式完成整个灯具的二次配光设计,如图6所示。
技术解析:全面剖析LED射灯灯具(下)
射灯是典型的无主灯、无定规模的现代流派照明,能营造室内照明气氛,若将一排小射灯组合起来,光线能变幻奇妙的图案。由于小射灯可自由变换角度,组合照明的效果也千变万化。射灯光线柔和,也可以局部采光,烘托气氛。如果想要更好的使用LED射灯,有需要注意哪些问题呢?下面,笔者与大家一起来探讨关于LED射灯方面的知识。
(一)LED射灯选购常识
射灯根据出光面大小可分为PAR16、PAR20、PAR30、PAR38这几种,常用灯头有GU10、E27、E14等,这类射灯都是采用市电85~265VAC供电。此外还有一种MR16射灯,灯头为GU5.3,是采用12VAC供电,其前端还有一个电子变压器或工频变压器将市电2
2OVAC转换为12VAC。
射灯的角度一般在65°以下,主要用于局部照明、重点照明等场合。各厂商的LED射灯角度大多集中在12°、24°、36°这几种范围。
根据《GB 50034-2004 建筑照明设计标准》,室内照明光源相关温可分为三组,小于3300K为暖,适用于客房、卧室、病房、酒吧、餐厅;3300K~5300K为中间,适用于办公室、教室、阅览室、诊室、检验室、机加工车间、仪表装配;大于5300K为冷,适用于热加工车间、高照度场所[1]。目前国际国内相关标准基本是引用《ANSI C78.377》,将温分为2700K、3000K、3500K、4000K、4500K、5000K、5700K、6500K这几个档次,各温允许的容差范围如图1。