项目三室内照明的设计与安装

1、项目三 室内照明的设计与安装本项目通过对LED灯具安装模块中所提供的LED日光灯、天花灯、筒灯等常见室内照明灯具的拆解，了解它们的结构特点和安装方法。并通过LED日光灯的组装与调试实训，进一步了解LED照明灯具的检修及更换方法；通过使用LED灯带制作发光字，初步掌握LED灯带的安装方法；通过LED冲孔发光字的设计与制作，熟练掌握其制作过程。任务一 LED日光灯的组装与调试一、任务目标1. 了解LED照明灯具的发光特点；2. 了解LED日光灯、筒灯、天花灯的结构特点；3. 通过LED日光灯管的组装实训初步掌握常用室内LED照明灯具的检修、更换方法。二、任务内容1. 观察图 3-1-1 LED照明

2、灯具模块，拆解LED灯具安装模块中的各种LED照明灯具，了解它们的结构特点；2. 利用配套的LED日光灯套件材料，焊接、组装一支LED日光灯；3. 对安装焊接好的日光灯进行检测。图 3-1-1 LED照明灯具模块三、原理与步骤1. 效果展示分别将LED灯具安装模块中提供的LED日光灯、LED筒灯、LED天花灯接通220V交流电源，观察它们发出的光线的特点。（1） 通电后，首先用肉眼观察各种LED照明灯的发光效果，并将它们与普通的荧光灯管、节能灯的发光效果进行对比；（2） 利用手机或数码相机的拍照功能对不同灯具的频闪情况进行简单的对比测试：透过手机或数码相机的摄像头，观察液晶屏幕上处于发光状态的

3、LED照明灯、普通荧光灯、节能灯的频闪情况；（3） 描述观察到的几类灯具发光时频闪情况的异同，填写表3-1-1。表3-1-1 LED日光灯与普通荧光灯管的发光对比肉眼观察时透过摄像头观察时普通荧光灯、节能灯与LED照明灯频闪情况的异同2. 原理介绍（1） LED照明灯的原理LED灯具安装模块中提供的LED日光灯、LED筒灯、LED天花灯都属于常用的室内照明灯具，其内部主要由驱动电源和LED灯串组成。LED驱动电源的作用是将交流电源转换为特定的电流电压以驱动LED灯珠。多个LED以一定的串并联方式安装在玻纤板或铝基板上，接通220V交流市电后，经驱动电源的转换，输出恒定电流驱动LED发光。由于L

4、ED日光灯、LED筒灯、LED天花灯在应用场合上有所不同，因此它们的外形、结构也各有特点。（2） LED日光灯的实物结构由于LED日光灯在原理和结构上都与传统荧光灯差别很大，故它的外部接线方式也与传统日光灯不同，需要采用驱动电路。但单从外形上看，LED日光灯和传统荧光灯相差不大。图3-1-2是LED灯具安装模块中提供的LED日光灯外观图及接线示意图。图3-1-2 LED日光灯外观图及接线示意图LED日光灯通常将恒流驱电源内藏于灯管中，所以外部只需接入85-265V交流电源即可。将LED日光灯管从灯具模块上取下，拧开灯管两端的堵头，很容易可将其进行拆卸分解。分解后可以看到，LED日光灯由驱动电源

5、、灯板、PC+散热铝灯罩、堵头几部分组成。如图3-1-3所示。LED灯管中的每个部件都可以拆除，其中任何一个部件损坏，都可以维修或更换。且灯管中的所有材质都可以回收再利用，非常环保。按类似的方法可将模块中的LED筒灯、天花灯等灯具逐一拆解。图3-1-3 LED日光灯各组成部分本模块中提供的样品LED日光灯管，其灯板由144粒5的 LED草帽灯混联而成，采用4并36串（4个灯珠并联组成1组，然后36组串联）的连接形式。驱动电源为成品模组。图3-1-4为该日光灯的电路结构。图3-1-4 LED日光灯管的电路结构电路采用的LED灯珠工作电流IF为20mA，正向工作电压VF为3V。4颗同型号的LED并

6、联，需要的驱动电流为20mA×4= 80mA；36级串联，则需要的电压大约为3V×36=108V。由此可知，该LED日光灯管驱动电源输出的恒定电流应为80mA，输出电压不应低于108V。（3） LED日光灯的特点LED日光灯是国家绿色节能LED照明市场工程重点开发的产品之一，相比白炽灯节能高达80%以上，寿命为传统日光灯管（荧光灯）的几倍以上，不存在经常更换灯管、镇流器、启辉器的问题，也具有启动快，功率小，无频闪，不容易引起视觉疲劳等优点，不但节能效果显著且更为环保，是有利于视力保护及身体健康的绿色环保型的半导体光源。（4） LED日光灯的灯珠简介LED日光灯采用的灯珠通常

7、有草帽灯和贴片灯珠两种型号。所谓草帽灯是直插式LED灯的俗称，因其外形像草帽而得名。如图3-1-5所示。图3-1-5 草帽灯灯珠及采用草帽灯珠的LED日光灯贴片LED的外形如图3-1-6所示。常用的贴片灯珠有3528、5050等类型。图3-1-6 贴片LED及采用贴片LED的日光灯3. 材料选取（1）实训器材LED日光灯套件、万用表，恒温电烙铁，斜口钳、防静电手环、焊锡丝等。（2）材料清单LED日光灯元件清单见表3-1-2。表3-1-2 LED日光灯材料清单序号材料名称数量单位型号1LED灯珠144颗5，IF=20mA，VF=3V，正白光2LED驱动电源1个驱动电源（80mA，108V）3灯板

8、1块56cm×2cmPCB4堵头2个T8规格5PC灯罩1条T8规格正圆乳白色PC材料（塑料）6散热铝灯罩1条T8规格正圆铝材4. 制作与调试（1） 组装前的防静电注意事项LED属于半导体元器件，特别容易受静电感应损坏。在焊接组装LED日光灯前，做好静电防护十分重要。有条件的情况下，尽量使用防静电烙铁台进行焊接，工作台面铺设防静电台垫，操作者配戴带接地夹的防静电手环，穿着防静电工作服等。（2） 检测LED灯珠质量将指针式万用表置R×10K档，检查每1颗LED灯珠是否能正常发光，剔除不合格的LED灯珠。如图3-1-7所示。图3-1-7 检测LED灯珠质量（3） 检测PCB灯板用

9、万用表的R×1档测量PCB灯板覆铜面的各条相邻线路是否有相通短路的现象。如果短路，必须找出短路点，用美工刀等工具将短路铜箔处割断，排除短路，否则可能造成严重漏电或短路的危险，若在灯珠装配完成后再进行排查将比较麻烦。（4） 焊接LED灯珠经过检测后质量完好的LED灯珠，平整的插装到灯板上并进行焊接。插装时务必保证灯珠正负极性正确，切不可插反！所有灯珠均贴板安装。在每颗灯珠焊接完成后，用斜口钳将灯珠引脚剪切到合适长度。如图3-1-8所示。图3-1-8 焊接后的LED灯珠（5） 检测焊接质量焊完144颗LED灯珠后，仔细检查每颗LED灯珠的焊接质量，检查焊点是否有虚焊、假焊、铜箔翘起，以及

10、是否有焊锡过多而造成短路的现象。如有以上情况应及时进行修补处理，保证焊接的工艺与质量。（6） 连接LED驱动电源LED驱动电源与灯板进行连接。驱动电源共有4条引出线，其中有2条黑色引线的一端为220V交流输入端，将此2条黑色线焊接到灯板上的220V交流输入焊盘处，这两条引线不用区分极性；驱动电源另一端有1红1黑2条引出线，此端为恒流输出端，将此2条引线分别焊接到灯板上标有“”“”符号的焊盘处，红色线焊到标有“”符号的焊盘，黑色线焊到标有“”符号的焊盘，切不可焊反！如图3-1-9所示。驱动电源220V输入端引线（2条黑色）负极线（黑色）正极线（红色）负极焊盘正极焊盘图3-1-9 LED驱动电源与

11、灯板的连接（7） 焊接堵头220V交流电源由灯管两端的堵头引入，每个堵头各有一条白色引出线，分别将此两条引线焊接到灯板两端对应的焊盘上。如图3-1-10所示。至此，所有焊接工作均已完成。图3-1-10 堵头与灯板的连接（8） 组装前的通电检测与参数测量用电源线将220V交流电源的火线和零线分别接到新安装LED灯板两端堵头的针脚上，接通220V电源，观察LED灯板上的所有灯珠是否都能正常发光。如LED不能正常发光，或个别LED不能正常发光，应在断电后及时查找故障原因，并排除故障。特别提示：在进行此项检测时，应注意用电安全，谨防触电！在确保所有144颗LED灯珠都能正常发光后，用万用表测量驱动电源

12、的输出电流、输出电压、单灯电压几个主要参数，将测量结果填入表3-1-3中。(测量驱动电源输出电流时需将万用表置于直流电流档，并断开一条驱动电源输出引线，将万用表与灯板串联）。将灯板上的某个LED灯珠分别短路和断路，模拟故障状态，再次测量以上参数，与正常值进行对比，将测量结果填入表3-1-3中。表3-1-3 组装完成的LED日光灯的参数测量实测值1灯珠短路1灯珠断路驱动电源输出电压（V）驱动电源输出电流（mA）单灯电压（V）（9） 整灯组装参数测量完成后可进行外壳的安装。首先将灯板与套好热缩管的驱动电源板同时推入到散热铝灯罩的卡槽中，如图3-1-11(a)所示；灯板安装到位后，再将PC灯罩推入到

13、散热铝灯罩的外侧卡槽中，如图3-1-11(b)所示；最后，固定灯管两端的堵头，如图3-1-11(c)所示，即完成LED日光灯的组装。（a） 将灯板推入散热铝灯罩卡槽中（b） 将PC灯罩推入到散热铝灯罩的外侧卡槽中（c）套紧灯管两端的堵头图3-1-11 LED日光灯外壳的安装（10） 观察效果取下LED照明模块中的原LED日光灯样品，将新安装的LED日光灯管装到灯座上，接通电源，观察日光灯通电效果。如图3-1-12所示。图3-1-12 LED日光灯管发光效果四、任务考核评价班级姓名总分任务考核内容标准分值自我评分分值×50%教师评分分值×50%专业知识技能考核任务计划阶段实训

14、任务要求15任务执行阶段LED灯珠质量检测10LED灯板的质量检测10LED灯珠焊接15任务完成阶段电参数测量15灯管组装效果5项目总结报告10公共考核规范操作（安全、文明）5学习态度5合作精神及组织协调能力5交流总结5合计100教师总体评价与建议：教师签名: 日期任务二 LED灯带的安装与测试一、任务目标1. 了解全彩LED灯带的原理和构成；2. 学会用全彩LED灯带制作一个简单的发光字。二、任务内容利用全彩LED灯带经过合适的裁剪和搭配制作一个简单的发光字。三、原理与步骤1. 效果展示采用全彩灯带制作的发光字效果如图3-2-1所示图3-2-1 LED灯带发光字2. 原理介绍（1） LED全

15、彩灯带套件LED全彩灯带中所用的灯珠通常是RGB灯珠，RGB是指红光、绿光、蓝光三基色，即在一只灯珠里组合安装了红、绿、蓝三种颜色的LED芯片。根据空间混色原理，每一只RGB灯珠既能发出红、绿、蓝三基色单色光，也能由三基色混色发出其它颜色的光，如：红+绿=蓝，红+蓝=紫，绿+蓝=青，红+绿+蓝=白。在LED照明安装模块中提供了安装全彩LED灯带所需的整套材料，包括全彩LED控制器1只，44键遥控器1只，SMD 5050 规格RGB全彩灯带1卷（5050指灯珠尺寸为5mm×5mm×1.6mm），电源适配器1只。如图3-2-2所示。图3-2-2 LED全彩灯带套件外观（2） 灯

16、带参数及裁剪示意本套件中的灯带参数如下：l 规格：5米/卷；采用双面胶粘贴固定。l 灯珠型号：SMD-5050-RGBl 灯珠数量：60灯/米l 工作电压：12Vl 功率：0.24W/灯，14.4W/米，72W/卷l 灯带工艺：滴胶防水由于该灯带的连接方式为每3只LED串联成一组，然后各组并联，故裁剪时必须按其所标注的裁剪线进行裁剪，同一组的3只LED不可分开，如图3-2-3所示。灯带中LED电路结构如图3-2-4所示。图3-2-3灯带及裁剪示意图图3-2-4灯带的LED电路结构（3） 电源适配器电源适配器为灯带及灯带控制器提供电源，本模块中提供了一只开关电源适配器，如图3-2-5所示，其主要

17、参数如下：l 输入电压：100-240V 50-60Hz 1.6A图3-2-5 电源适配器l 输出电压：12V/5A 直流输出（4） 灯带控制器灯带控制器用来控制灯带的颜色变换效果，其控制程序已固化在内部芯片中。控制器有两组引出线，如图3-2-6所示。上面一组为红外遥控接收头，用来接收遥控器的控制信号。下面一组为控制器输出线，4根针脚分别为+12V、R、G、B。此线与灯带的输入插头相连。灯带控制器输入/输出电压为DC12V，最大输出电流为6A，最大负载功率72W。即此控制器最大控制该型灯带长度为5m（1卷）。在安装时若要将多卷灯带串联延长安装，需使用更大电流和功率的灯带控制器。图3-2-6灯带

18、控制器（5） 遥控器用户可通过44键遥控器切换各种颜色和变换效果。遥控器各按键功能如图3-2-7所示。图3-2-7灯带遥控器按键功能说明3. 材料选取全彩LED灯带套件1套，电烙铁，剪刀、焊锡丝、细铜线等。4. 制作与调试（1） 裁剪计算选定要制作的发光字，计算出组成该字的所有笔划数，以及每一笔划所需的灯带长度（总长度不大于5m）。虽然LED灯带采用了柔性电路板，非常柔软，但不能够横向弯折，故用灯带来制作发光字时，必须先剪断再进行拼接。笔划之间可以用细铜线进行焊接连接。每个笔段的长度必须是5cm或者它的倍数。以制作一个“中”字为例：若灯带交叉处不重叠，则应将“中”字拆分为7个笔段，如图3-2-

19、8所示：图3-2-8“中”字的笔段拆分（2） 灯带裁剪按上述计算结果，从原始灯带卷的某一头（带插头）起剪下一段长度为90cm的灯带，然后再分别裁剪为30cm长度1段，10cm长度6段。将其拼成“中”字形状。为方便重新连接时的焊接，裁剪时应沿裁剪线从焊盘正中心进行裁剪，如图3-2-9所示。对裁剪前后不同长度灯带的电流进行对比测量，将测量结果填入到表3-2-1中。沿裁剪线从焊盘正中心进行裁剪，以方便两端焊接图3-2-9 裁剪示意图表3-2-1 不同长度灯带工作电流测量灯带长度整卷（5m）90cm30cm工作电流（A）（白光静态时）（3） 笔划连接将7个笔段按顺序串联焊接起来。由于一共有4条线路（+

20、12V、R、G、B），故每个连接处需用4根细铜丝进行连接。注意绝缘处理及隐藏效果。（4） 整字粘贴所有笔段串联焊接完成后，小心的将成形的“灯带字”粘贴到合适的地方（如大块的硬纸板、木板、墙面等）（5） 通电测试将电源适配器的输出插头连接到灯带控制器的电源输入插孔，再将控制器输出插头与制作好的发光字的输入插头相连，如图3-2-10所示。通电后即可观察制作效果。完成效果图如图3-2-11所示。注意确保两个插头的箭头相对应图3-2-10 控制器与电源及灯带的连接（6） 效果测试使用遥控器对发光字进行效果检测。测试单色、闪烁、渐变等各种变化效果，检查发光字是否发光正常。分别测量灯带发出R、G、B和白色

21、四种颜色效果时的工作电流，将测量结果填入表3-2-2中。图3-2-11 “中”字的完成效果图表3-2-2 不同效果工作电流测量发光颜色RGB白工作电流（A）四、任务考核评价班级姓名总分任务考核内容标准分值自我评分分值×50%教师评分分值×50%专业知识技能任务计划阶段任务实训要求15任务执行阶段LED灯带的功能测试10灯带发光字的制作25任务完成阶段发光字的设计合理性10视觉效果5项目总结报告10公共考核规范操作（安全、文明）5学习态度5团队合作精神5组织协调能力5交流总结5合计100教师总体评价与建议：教师签名: 日期任务三 LED冲孔发光字的设计与制作一、任务目标1.

22、熟悉常见的LED灯珠与连接方法；2. 了解LED模组的组成及控制方式；3. 了解LED模块的驱动方式；4. 掌握LED冲孔发光字的制作流程。二、任务内容1. 介绍常见LED灯珠；2. LED的连接方式；3. LED模组控制方式；4. LED冲孔发光字的制作流程。三、原理与步骤1. 效果展示采用0.04W绿光直插式的LED灯珠，用50个绿光灯珠，分5组连接，用3W的驱动电源，制作一个“L”LED冲孔发光字，其效果如图3-3-1所示。图3-3-1 LED字效果图2. 原理介绍（1） 常见LED灯珠图3-3-2 不同形式灯珠常见LED的外形有直插（草帽）式、贴片式以及有机发光二极管（OLED）形式如

23、图3-3-2所示，目前，做LED发光字广泛采用直插式的和贴片式的LED灯珠。（2） LED模组图3-3-3 LED模组LED模组就是把LED按一定规则排列在一起再封装起来，加上一些防水处理组成。常见LED模组见图3-3-3所示有贴片模组、食人鱼模组、草帽模组，LED模组还有防水与不防水之分，当然随着厂家的不同，也有不同的形式与规格。对于LED灯珠一般单晶的允许电流不能超过20mA，贴片5050一般是3晶或者60mA晶体，众多模组里面，贴片的性能最好，亮度高，稳定持久，当然价格也相对高一点；食人鱼是比较大众化的，当然每种产品都有差的和好的，看具体的要求与选择了。对于LED的模组其连接形式主要是串

24、联，自己可以根据需要采用并联、串联、混联都可以。（3） LED的连接形式LED的连接形式有串联、并联和混联。 LED发光字采用的灯珠连接方式与选用什么类型LED驱动器有关，一般根据灯珠的数量、功率的大小、电流的大小、驱动电压的高低进行综合考虑。我们如果采用草帽型直插式的灯珠，其功率一般为0.06W（蓝光、绿光、白光）和0.04W（红光），它们的正常工作电流一般都是20mA，管压降分别是3V和2V；而对于1W的贴片式灯珠蓝光、绿光、白光的管压降约3V，工作电流达到330mA，而1W的红光灯珠管压降约2V，其工作电流达到500mA，所以在应用的时候根据不同灯珠的参数选择正确的连接形式。 LED采用

25、全部串联方式 图3-3-4 LED串联 LED采用全部串联方式见图3-3-4所示，在LED灯珠采用串联的形式中，要注意驱动电源功率与电压的大小，保证所有灯珠的功率总和不超过电源电压的功率；其次，整个串联LED电路中每颗灯珠的压降总和不大于电源电压的额定值；对于电路中的电流保证不超过每颗灯珠正常的工作电流。通常为确保灯珠的正常工作，一般都要串入限流电阻，同时要确保所选电阻阻值合理。 LED采用全部并联方式 图3-3-5 LED并联LED采用全部并联方式见图3-3-5所示，在LED灯珠采用并联的形式中，要注意驱动电源输出的电压和输出电流的大小，保证所有灯珠的工作电流总和不超过驱动电源输出电流的恒定

26、值；其次，保证整个LED并联灯珠中每颗灯珠两端的最大压降不大于LED灯珠的额定值；电路中总电流保证不超过每颗灯珠正常的工作电流的总和。通常为确保灯珠的正常工作，一般都要串入限流电阻，同时要确保所选电阻阻值合理。 LED采用混联方式图3-3-6 LED混联LED采用混联方式见图3-3-6所示。制作LED发光字时需要采用LED灯珠的混联方式，因此需要综合考虑LED灯珠在串联、并联中的电压与电流、功率的大小问题，以便确保每颗灯珠发光一致，工作电流一致，压降相同，才能保障每颗灯珠的安全工作。（4） LED模组控制方式图3-3-7 控制方框图 图3-3-8 LED模组控制器目前常用的LED模组的控制组成

27、框图如图3-3-7所示，对LED发光字的控制方式一般采用阻容降压、开关电源及变压器降压进行控制。如图3-3-8所示为LED模组控制器，它将整个电源驱动和控制器做成一体化，直接接市电就可以使用。 图3-3-9 “L”字驱动发光电路（5） “L”字驱动发光电路 根据我们所要做的“L”型LED冲孔发光字，用50颗LED灯珠、分5组，每组有10颗灯珠，绿光LED功率约0.04W，则10颗LED功率约10*0.04W=0.4W，有5组并联，故总功率达2W，由于每颗灯珠正常工作电流为20 mA，组总电流有100 mA。驱动电源的电压为30V，输出电流不低于100mA，为确保模组灯珠的正常工作，还需串联1只

28、限流电阻，限流电阻的阻值R应经过精确计算。由于模组LED灯珠的总工作电流为100mA、功率为2W，故通过限流电阻的电流为100mA、功率为1W，所以限流电阻（保险电阻）的阻值选择为5.610、功率为W即可。电路连接如图3-3-9所示。3. 材料选取钢锯架、尺子、软尺、油性笔、截刀、热熔枪、热熔胶、万用表、电烙铁、50颗绿光LED、双面胶、手电钻等。4. 制作与调试（1） 打印“”字用A4纸打印出一张“”字，并在L字纸面上用油性笔间距相对均匀的描50个点，以备钻孔，如图3-3-10所示。 L字 描点图3-3-10 纸质L字（2） LED灯珠与铝基板的准备准备直径为5mm的绿色串联灯珠50个和厚度为3mm的铝基板，如图3-3-11所示。灯珠用游标卡尺测量验证规格，铝基板选用类似于装修吊顶用的铝基板，选择表面为黑色以便突出灯珠在白天