技术解析：全面剖析led射灯灯具(上).doc

技术解析：全面剖析LED射灯灯具（上）顶⑴转自OFweek半导体照明网2012-11-06 09:38:33LED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冃前的LED射灯儿乎是以桥代传统卤钩 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LED射灯技术要求现阶段的LED射灯，主耍以替代传统卤钩灯为主，相关的安全耍求人多参考传统耍求，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 国可进行口愿性认证（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FCCPART15 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Z星（ENERGY STAR）有相关耍求：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射灯的色温、显色指数、初始光通屋、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.0(time)=唧(-alpte time)a4phaC2SCOO]uur}=—再 才=1.4 26? e —5EPA limit LM(2S00a)= exp[-(1.467e-S}(6000}1 = 0.91£推算公式许名电子产品的寿命是以坏掉來评判，但LED是一种寿命很长的光源，对使用很久都不会坏但光通鼠的输出却会 随着时间而衰减，因此行业内通常用光衰至70%所需的时间來定义LED光源的寿命，即L70.随着技术的进步，LED的光衰越來越缓慢，要完整测试其光衰至70%的时间也难以做到。

由丁•电了产品的寿命呈指数规律，因此LED通常 做较短时间的老化，通过采样光哀数据，然后以指数两数來推算其光衰至70%的时间，推算公式如匕图所示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%uf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條=d=0z6n pez 一一 euuonI ?1 11 009080 706051.0COTawitnn^c oris.inaecoroa厂fKQ WKh LM0O•Phi&p^ LT*d$ regvmewb extrapoiat! ons 0T£6kuw um time■ 'r* 牛 t 會 _、 35,003 hour 25WW hour、K k、^、6x test tlm»"、、 •匚MCRGY STAA 25.000 md 35.000Uni ts aPef ftw000 to■甘 cfswsw\\■%■■■IEPA: Simplo exponential oxtropolations of loiin:L/0* 162.000 hoursFlux (time)■ ・ 1■ exp [ time]■ t ■ ■ ■ ■TM・" pvotocol; L70 > 36(XMJ hours10,000 100.000Hours图1：光衰指数曲线1.000.003图2： LED射灯极坐标光強分布曲线LED射灯的的度，一般以50%峰值光强的光束册來定义。

如图2是一个LED射灯的极朋标光强分布曲线，町以看出，50%光强对应的角度分别为±20左右，因此这个射灯的用度为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钙灯为主,因此外形尺寸是参照IEC 60630标很灯头参照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射灯的结构简析口前的LED射灯均为门镇流式，即LED骊动电源全部内登在灯体内部，直接接电即可使用图4： LED射灯（PAR16-GU10）拆解图如图4的射灯拆解图对以看到，H前的LED射灯主耍光学器件（透镜、反光杯）、LED光源、散热器、张动电 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光源及光学蛊件目前的LED射灯主要釆用多颗大功率LED及集成封装LED制作，如图5所示图5：第一张为影颗人功率LED （第二.三张为集成封装LED射灯）采川寒颗人功率LED的方式，通常需要-•个电路板将LED做电气连接该电路板人寒使用铝基板制作（MCPCB）； 对于一些设计也有采用玻纤板（FR-4）制作，但需耍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 器匕多颗大功率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灯上同样是采川螺丝 或胶粘的方式固定在灯壳散热器Eo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 光杯的高度都较窩，小角度的配光有难度此外，对于大出光面得射灯，人多采用命个光学器件组合的方式完成榕个灯具的二次配光设计，如图6所示图6：多个光学器件组合的射灯2. LED驱动电源冃询的LED射灯大多为内置电源的自锁流式射灯°内置LED驱动主要采用开关电源实现，分隔离式和非隔离式 隔离电源的初级和次级形成了电气隔离，在射灯设计时，只需要将电源初级与外壳或英它人体町接触部分做好充分 的防触电即可，而次级通常为安全电压，可做简单防护即可。

这类电源相对安全可靠，但要求放這空间大，其转换 效率也较低非隔离电源由于初次级Z间未做电气隔离，盅在结构上做更严格的防护隔离，但该类电源效率高，体 积小图7：电源灌胶射灯除开关电源外，还有多种其它LED驱动方式，但其安全性和可靠性都较低，需要在结构设计上多做努力，以满足相 关安全要求此外,山于电源内置，通常元器件温度都很高,将直接影响到LED射灯的使用寿命和稳定性因此很 多厂家都采用灌胶的方式，改善电源的散热能力，并提高电源与散热外壳的绝缘性，如果7所示由于LED的可控制性，因此各厂家都有开发可调光的的LED射灯现有的主要调光方式有可控硅调光、PWM 调光、0-10V调光、DALI调光、DMX51调光、电力觀波调光等，都是通过控制LED的驱动电流或电压的方式，改 变LED的亮度3•灯壳散热器灯壳散热器是考量各厂商设计能力的卞要地方人多数厂家的散热器都是采用铝材质，加工工艺有机加工及模 具成型等方式在结构设计上，务厂家为了加大射灯的散热能力，通常采用翅片的方式，如图8所示图8：带翅片的LED射灯散热器（左） 镶件注塑散热器（右）另外，灯壳部分也有用导热型胶或陶瓷材料制作的，均采用模具成型的方式。

这两种材料具有艮好的绝缘性能， 可使产品具有高的电气安全性能，便于内部LED驱动的安全隔离但这两种材料的导热系数较低，不利于热传导， 对于对热传导要求不高的室内产晶可以使川此外幫胶材料还有重量轻的特点，可以使LED射灯的車量得到大幅度 的减轻。