训练营第二天照明基础知识培训

2015.1.15照明及LED基础知识照明发展历程人工照明的第一次革命---火人工照明的第二次革命---白炽灯（热致发光）白炽灯的分类普通白炽灯光效：8~10lm/W显色指数：100寿命：1000小时功率分布：25W/40W/60W/100W/150W/200W卤素灯光效：15~20lm/W显色指数：100寿命：2000小时功率分布：35W/50W/100W人工照明的第三次革命---气体放电灯（电离发光）气体放电灯的分类荧光灯节能灯金卤灯高压钠灯HID光效：75~100lm/W显色指数：10~90寿命：6000~15000小时功率分布：50W/100W/150W/200W/250W/400WCFL光效：40~60lm/W显色指数：60~90寿命：6000小时功率分布：小于200W人工照明的第四次革命---LED（场致发光）LED发光原理利用半导体的特性，当我们给P-N结一个正向电压，P-N结的内部电场被抵消。注入的带负电的电子和带正电的空穴复合时，便将多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。LED对比传统光源VS优点：1、节能80~90%2、寿命长20倍3、发热量小，可间接节能4、色温、颜色多选缺点：1、显指没有白炽灯高2、发光角度白炽灯相对较大VS优点：1、节能50%左右2、寿命长3~5倍3、无汞污染、无紫外线4、启动速度快，低温工作正常5、易调光、易控制缺点：无LED对比传统光源VS优点：1、无需触发器、启动迅速，重启无需待冷却后2、发热量小，可间接节能3、易调光、易控制4、显指比高压钠灯高5、无汞、无紫外线，健康环保缺点：1、节能20%左右，优势并不明显2、金卤灯功率可做400W~1000W，LED较难替换3、部分金卤灯显指可达90以上光学基础知识什么是光光是特定波长的电磁波，可见光的波长范围在380~780nm（纳米）之间常用光学概念及参数光通量：光源发出的光的多少，单位lm光强：某一方向上的光的多少亮度：某方向上物体表面的照度照度：物体表面的光的多少光通量Φ------发光体发光强度I-----发光体亮度L------发光体反射体----受照体照明后的反射光照度E-------受照体光度学单位光的颜色色温色温是表示光源光谱质量最通用的指标，一般用CCT表示，单位为K。色温光色2700K烛光色3000K暖白光3500K白色4000K冷白色5000K日光色6500K冷日光色显色性光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性（CRI），也就是颜色逼真的程度，用显色指数（Ra）衡量。显色指数的计算方法名称孟塞尔标号日光下的颜色样板TCS017,5R6/4淡灰红色TCS025Y6/4暗灰黄色TCS035GY6/8饱和黄绿色TCS042,5G6/6中等黄绿色TCS0510BG6/4淡蓝绿色TCS065PB6/8淡蓝色TCS072,5P6/8淡紫蓝色TCS0810P6/8淡红紫色TCS094,5R4/13饱和红色TCS105Y8/10饱和黄色TCS114,5G5/8饱和绿色TCS123PB3/11饱和蓝色TCS135YR8/4白种人肤色（淡黄粉色）TCS145GY4/4树叶绿TCS151YR6/4黄种人肤色其他概念光效：电光源将电能转化为光的能力，以发出的光通量除以耗电量来表示，单位流明每瓦Lm/w。功率因数：有功功率（视在功率）和总功功率的比值。光衰：光通量随时间衰减的百分比。灯具寿命：光衰达到30%时所用时间发光角度：1/2最大光强的光线所夹角度眩光：在视野范围内有亮度极高的物体，或亮度对比过大，或空间和时间上存在极端的对比，就可引起不舒适的视觉，或造成视功能下降，或同时产生这两种效应的现象，称为眩光LED产品介绍LED产品构成LED产品本质上与传统照明产品有很大区别，LED照明产品更类似电子产品，涉及到光学、电学、热学、结构四大学科领域，因此LED产品需要综合多种学科，系统设计才能保证产品质量LED产品构成灯头光源+PCB泡壳散热器灯体电源LED芯片Chip垂直结构芯片水平结构芯片LED芯片是LED的发光的核心器件，是电能转化为光能的部件，白光LED的芯片大多数是蓝光芯片，由基板（衬底材料），外延层、电极等构成LED芯片生产制程衬底片制备单晶生长、磨片、抛光外延生长

MBEMOCVD芯片制作光刻、刻蚀、蒸发、划片LED封装介绍LED封装介绍LED封装作用：1、芯片发出的蓝光通过荧光粉转成白光输出（荧光粉）2、固定保护芯片，提供散热通道（支架、银胶、硅胶）3、提供导电电极，方便生产（金线、支架）4、提供光学效果（硅胶、透镜）LED封装制程固晶焊线封胶测试流程晶片,支架,银胶物料ASM固晶机设备金线ASM焊线机胶水灌胶机,烤箱/分光机(装带机)LED封装制程固晶将LED芯片用银胶固定在基材（支架）上LED封装制程焊线将金线用超声波焊接在芯片及基材之间，使之导通电路点胶将荧光粉充分混合在硅胶内，涂布在芯片表面和支架内LED封装制程LED封装制程分光分色生产好的LED灯珠，由于其色温、电压、电流等参数有一定离散性，需要经过分光分色分为不同BinLED分类功率：0.06W常用在指示灯、信号灯功率0.06~0.2W常用于广告背光模组、刹车灯、转向灯直插式封装Φ5/Φ10灯珠直插式封装食人鱼模组优点：价格便宜缺点：受散热结构限制，功率小，光通量低寿命受外界影响大LED分类COB封装（ChipOnBoard）优点：1、可根据结构和效果定制不同形状2、尺寸相对较小，单颗功率可以很高缺点：1、散热不均匀，光衰难控制2、产品不标准，难大规模使用LED分类SMD封装常用在显示屏、LED照明常见LED灯珠光通量目前国内室内照明市场最常见的LED光效，6000K色温光效为120~130lm/W,3000K色温光效为100~110lm/W常见封装类型功率流明（6000K）35280.06W(20mA*3.1V)5~7lm30140.1W(30mA*3.1V)9~11lm40140.2W(60mA*3.1V)22~24lm28350.2W(60mA*3.1V)22~24lm28350.3W(100mA*3.1V)38~40lm28350.5W(150mA*3.1V)55~65lm5630/57300.5W(150mA*3.1V)55~65lm3030/2525/35351W(350mA*3.1V)120~140lm光学器件介绍光学器件是指用折射、反射、扩散等方式改变光在空间分布的器件扩散泡壳玻璃：透光率94~96%PC泡壳：透光率85~95%亚克力面罩（PMMA+扩散粉）透光率45~80%高透型和高雾型差距较大扩散板（PC+扩散粉）透光率：80~95%常见透光率为88%透光率的影响因素：1、材质；2、是否掺杂回料；3、雾度；4、光学设计光学器件介绍PC透镜：透过率88%，耐温110℃亚克力透镜：透过率93%，耐温80℃玻璃透镜：透过率96%，成型较难透镜反射器冲压或旋压铝制成，内表面电镀一般光学效率为60~80%优点：效率高，尺寸小，生产效率高缺点：小角度出光时配光设计没有反射型效果好优点：发光角度精确，生产效率高，成本低缺点：尺寸较大，带来结构件成本上升LED灯的光通量计算整灯光通量=灯珠数量×单颗灯珠光通量×光学效率×热效率如3W心怡：整灯光通量=14（灯珠数量）×19.5（单颗0.15W2835的光通量，电流50mA）×94%（高透过率PC泡壳）×0.9（热效率）=230lm标称220lmLED电源介绍恒压源：恒流源：输出功率变化时，电压相对稳定输出功率变化时，电流相对稳定优点：对灯具最小功率没有限制，采用并联的方式，其中一个LED灯具坏掉不影响其他灯具，多用于软灯带，护栏管缺点：电流变化较大，对LED寿命相对影响较大优点：由于LED的电流电压特性，恒流源对于LED的电压变化不大，LED的寿命相对恒压源更有保障缺点：有最小负载功率，因此不能通用，有不同的技术平台电源分类LED电源介绍阻容降压（电阻、电容）；线性恒流DC-DC开关恒流源常见恒流源方案LED电源介绍RCC电源（自激式反激转换器）常见的开关恒流源优点：1、隔离电源，安全可靠；2、低纹波电流，低频闪；3、过EMI&EMS（电磁辐射干扰）；4、分立器件，稳定性高，成本较低缺点：1、不能做大功率灯具；2、尺寸相对较大3、电源效率略低，一般为80%左右PWM开关电源（常见的IC电源）优点：1、恒流精度可达±1%，低成本一般做到±5%；2、电源效率85~93%；3、集成芯片，尺寸较小；4、功率范围无限制缺点：1、EMI&EMS需要另加器件实现2、成本较高电源寿命主要影响电源寿命的因素有以下几点：环境温度、电压、纹波电流、频率。按照目前最普遍的电容寿命估算方法，实际工作温度比电容额定温度低10度，寿命增加1倍的理论。LED灯的功率计算整灯功率=灯珠数量×单颗灯珠功率÷电源效率=灯珠数量×（灯珠工作电流*灯珠电压）÷电源效率如某竞品测试功率为3.2W，经过拆解，发现有10颗2835灯珠，电源为阻容降压电源，光通量标称220lm，泡壳为PC泡壳按一般经验，阻容电源效率预估为80%，PC泡壳透光率为90%，灯珠电压一般为3.1V∵3.2W=10×单颗灯珠功率÷80%；∴单颗灯珠功率为0.256W∴灯珠工作电流=单颗灯珠功率÷灯珠电压=82.5mA，LED光源光效计算：LED灯珠光效=光通量÷光学效率÷热效率÷功率=220÷90%÷90%÷3.2=84.9lm/W远小于LED正常光效110lm/W以上，结合灯珠工作电流大过0.2W2835的额定电流60mA结论：厂家超功率使用LED灯珠，很可能影响LED寿命；另外LED选取较差，光效很低，推断LED芯片尺寸较小，发光效率不足常用散热材料影响散热器的优劣的因素：1、散热设计2、材料材质3、工艺水平照明产品分类光源产品分类定向类光源Par灯类Par20/30/38灯头为E27MR射灯类MR16/MR11灯头为G5.3AR射灯类AR80/AR111灯头为Gu10光源产品分类非定向类光源球泡类A60/P45/G50…灯头为E14/E27/E40/B22灯管支架类T5支架/T8支架…灯头为G5/G13光源产品分类非定向类光源烛泡类B35/C35…灯头为E14灯带类5050/3528…异型管类环管/2D管/蝶管/π管/H管…灯具产品分类固定式灯具嵌入式灯具可移动式灯具按国家标准分照明设计小技巧照明设计基础基础照明装饰照明确保必要的基本的亮度的照明。重点照明重点强调的位置、物体等基础照明的进一步演绎、渲染、营造某种情景或风格家庭住宅照明设计目标GB50034中规范了不同建筑设计中的照明及能耗要求流明系数法计算灯具数量

(灯具光通量)(CU)(MF)

照射区域面积平均照度=空间利用系数（CU）经验取值：3m高的空间，CU=0.4~0.7选值与灯具发光角度和距高比有关，发光角度越小，距高比越大，选值越大维护系数（MF）经验取值：室内：MF=0.7~0.85室外：MF=0.25~0.6举例：室内照明的客厅，4×5米房间，应该用多少光通量的吸顶灯？根据GB50034照明设计要求，客厅照度要求100lx灯具光通量＝平均照度÷CU÷MF×面积 ＝100÷0.5÷0.8×20

＝5000lm结论：选取5000lm左右吸顶灯，LED吸顶灯整灯光效约为60~70lm/W,应采用70W~85W左右LED吸顶灯人与光环境照度对视觉影响暗适应最初2～3分钟，视阈值急速下降，之后变慢。5～10分钟后，视阈值又开始急剧下降，从而使曲线出现曲折（科尔劳施曲折Kohlrausch’skink）。30分钟后，视阈值下降速度极其缓慢，基本适应黑暗环境40分钟~1小时左右，视阈值达到极值暗适应曲线明适应明适应在最初的数秒钟内敏感度迅速降低，此后变慢，明适应的过程大约在1分钟左右即可完成。实验证明，在200~400lx照度下，人的视敏度有显著上升，而在400lx以上，随着照度提高而视敏度的上升较慢，无显著差异照度对视敏度的影