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PAGEPAGE12LED灯具知识培训教程目录:(LED专业知识)第一节LED基础知识ﻩ第二节电光源基础知识及其分类第四节LED生产工艺第五节LED封装工艺第六节大功率LED的封装技术第七节LED的几个主要生产商第八节LED灯具的特点:第九节常见的LED灯具第十一节LED目前在照明行业中的主要应用范围第十二节LED光源与传统光源的比较第十三节照明设计原理第十四节LED照明术语第十五节LED的标准LED专业知识第一节LED基础知识光是什么?光是电磁波,可见光是波长为380-780纳米的电磁波。波长单位为纳米,相当于十亿分之一米。LED是什么?LED(LlightingEmittingDiode)即发光二极管,是一种半导体固体发光器件,它是利用固体半导体芯片作为发光材料,在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射,直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光,LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。LED被称为第四代照明光源或绿色光源,具有节能、环保、寿命长、体积小等特点,可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。半导体发光二极管工作原理、特性、应用及光学特性(一)LED发光原理发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的,其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性,即正向导通,反向截止、击穿特性.此外,在一定条件下,它还具有发光特性。在正向电压下,电子由N区注入P区,空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光。ﻫ假设发光是在P区中发生的,那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光,或者先被发光中心捕获后,再与空穴复合发光。除了这种发光复合外,还有些电子被非发光中心(这个中心介于导带、介带中间附近)捕获,而后再与空穴复合,每次释放的能量不大,不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大,光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的,所以光仅在近PN结面数μm以内产生。ﻫ(二)LED的特性1.极限参数的意义
(1)允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值,LED发热、损坏。ﻫ(2)最大正向直流电流IFm:允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。ﻫ(3)最大反向电压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.ﻫ(4)工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围.低于或高于此温度范围,发光二极管将不能正常工作,效率大大降低.第二节电光源基础知识及其分类(一)基础知识利用电能做功,产生可见光的光源叫电光源.利用电光源照明,称为电照明:电照明按发光的方法不同可分为电阻发光、电弧发光、气体发光和荧光粉发光四类;按照明使用的性质分为一般照明、局部照明和装饰照明三类:按照明使用的方式分为连续照明和间断照明两类;按电光源的起动方式分为电压自适应和辅助触发两类等。一、电光源的发光方法1。电阻发光,这是一种利用导体自身的固有电阻通电后产生热效应,达到炽热程度而发光的方法.如常用的白炽灯、碘钨灯等.2。气体发光,这是一种在透明玻璃管内注入稀薄气体和金属蒸气,利用二极放电使气体高热而发光的方法.如钠灯、镝灯等。ﻫ3。荧光粉发光,这是一种在透明玻璃管内注入稀薄气体或微量金属,并在玻璃管内壁涂上一层荧光粉,借二极放电后利用气体的发光作用使荧光粉吸收再发出另一种光的方法.如荧光灯等。二、电光源的起动方式1。电压自适应,这类灯泡,只要给它加上额定电压即可正常工作.如白炽灯、溴钨灯等。ﻫ2.辅助触发型。这类灯泡,供给其额定电压.它并不工作,而是需要一个较额定电压高的辅助触发电压进行启动,然后才能工作,如荧光灯。三.寿命电光源的寿命是电光源的重要性能指标,用燃点小时数表示。1.平均寿命光源从第一次点燃起,一直到损坏熄灭为止,累计燃点小时数称为光源的全寿命。电光源的全寿命有相当大的离散性,即同一批电光源虽然同时点燃,却不会同时损坏,它们将有先有后陆续损坏,且可能有较大的差别,因此常用平均寿命的概念来定义电光源的寿命.取一组电光源作试样,从一同点燃起计时,到50%的电光源试样损坏为止,所经过的小时数就是该组电光源的平均寿命.一般光通量衰减较小的光源常用平均寿命作为其寿命指标,例如卤钨灯。2.有效寿命电光源在使用过程中光通量将随时间的增加而逐渐衰减.有些电光源的光通量衰减到一定程度时,虽然光源尚未损坏,但它的光效明显下降,继续使用极不经济。电光源从点燃起,一直到光通量衰减到某个百分比所经过的燃点时数就称为光源的有效寿命。一般取70%—80%额定光通量作为更换光源的依据.荧光灯一般用有效寿命作为其寿命指标。(一)热辐射光源1。白炽灯2.卤钨灯(二)气体放电光源1。低压放电灯例如:(1)低压水银荧光灯(2)低压钠灯(3)低压高频无极放电灯2。高压放电灯例如:(1)高压汞灯(2)金属卤化物灯(3)高压钠灯(4)高压高频无极放电灯3。超高压放电灯例如:(1)超高压汞灯(2)超高压氙灯(三)半导体光源(二)LED电源的分类LED虽然在节能方面比普通光源的效率高,但是LED光源却不能像一般的光源一样可以直接使用公用电网电压,它必须配有专用电压转换设备,提供能够满足LED额定的电压和电流,才能使LED正常工作,也就是所谓的LED专用电源。LED的电源有哪些分类呢?一、LED电源按驱动方式可以分为两大类:A.恒流式(除灯带、户外线条灯等灯具使用):ﻫ1、恒流驱动电路驱动LED是很理想的,缺点就是价格较高。
2、恒流电路虽然不怕负载短路,但是严禁负载完全开路.3、恒流驱动电路输出的电流是恒定的,而输出的直流电压却随着负载阻值的大小不同在一定范围内变化。4、要限制LED的使用数量,因为它有最大承受电流及电压值。B.稳压式:1、稳压电路确定各项参数后,输出的是固定电压,输出的电流却随着负载的增减而变化。
2、稳压电路虽然不怕负载开路,但是严禁负载完全短路。ﻫ3、整流后的电压变化会影响LED的亮度。ﻫ4、要使每串以稳压电路驱动LED显示亮度均匀,需要加上合适的电阻才可以.二、LED电源按电路结构可以分为六类:1、常规变压器降压:这种电源的优点是体积小,不足之处是重量偏重、电源效率也很低,一般在45%~60%,因为可靠性不高,所以一般很少用。2、电子变压器降压:这种电源结构不足之处是转换效率低,电压范围窄,一般180~240V,波纹干扰大。3、电容降压:这种方式的LED电源容易受电网电压波动的影响,电源效率低,不宜LED在闪动时使用,因为电路通过电容降压,在闪动使用时,由于充放电的作用,通过LED的瞬间电流极大,容易损坏芯片。4、电阻降压:这种供电方式电源效率很低,而且系统的可靠也较低。因为电路通过电阻降压,受电网电压变化的干扰较大,不容易做成稳压电源,并且降压电阻本身还要消耗很大部分的能量。5、RCC降压式开关电源:这种方式的LED电源优点是稳压范围比较宽、电源效率比较高,一般可在70%~80%,应用较广.缺点主要是开关频率不易控制,负载电压波纹系数较大,异常情况负载适应性差。6、PWM控制式开关电源:目前来说,PWM控制方式设计的LED电源是比较理想的,因为这种开关电源的输出电压或电流都很稳定.电源转换效率极高,一般都可以高达80%~90%,并且输出电压、电流十分稳定。这种方式的LED电源主要由四部分组成它们分别是:输入整流滤波部分、输出整流滤波部分、PWM稳压控制部分、开关能量转换部分。而且这种电路都有完善的保护措施,属于高可靠性电源.第四节LED生产工艺工艺:a.清洗:采用超声波清洗PCB或LED支架,并烘干.b。装架:在LED管芯(大圆片)底部电极备上银胶后进行扩张,将扩张后的管芯(大圆片)安置在刺晶台上,在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在PCB或LED支架相应的焊盘上,随后进行烧结使银胶固化。c.压焊:用铝丝或金丝焊机将电极连接到LED管芯上,以作电流注入的引线。LED直接安装在PCB上的,一般采用铝丝焊机。(制作白光TOP—LED需要金线焊机)d。封装:通过点胶,用环氧将LED管芯和焊线保护起来。在PCB板上点胶,对固化后胶体形状有严格要求,这直接关系到背光源成品的出光亮度.这道工序还将承担点荧光粉(白光LED)的任务。e。焊接:如果背光源是采用SMD—LED或其它已封装的LED,则在装配工艺之前,需要将LED焊接到PCB板上.f。切膜:用冲床模切背光源所需的各种扩散膜、反光膜等。g。装配:根据图纸要求,将背光源的各种材料手工安装正确的位置。h.测试:检查背光源光电参数及出光均匀性是否良好.ﻫLED的封装的任务是将外引线连接到LED芯片的电极上,同时保护好LED芯片,并且起到提高光取出效率的作用.关键工序有装架、压焊、封装。LED封装形式LED封装形式可以说是五花八门,主要根据不同的应用场合采用相应的外形尺寸,散热对策和出光效果。LED按封装形式分类有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power—LED等。LED封装工艺流程封装工艺说明1。芯片检验2。扩片3.点胶4。备胶5。手工刺片6。自动装架7。烧结8。压焊9。点胶封装LED的封装主要有点胶、灌封、模压三种。10。灌胶封装11。模压封装12。固化与后固化13.后固化14.切筋和划片
15.测试
16。包装第七节LED芯片的几个主要生产商LumiLedsOsramCree科锐Nichia东芝西铁城SeoulSharp夏普Sumsung亿光晶元三安第八节LED灯具的特点:1.高光效LED光效达50~200流明/瓦,光谱窄,单色性好,几乎所有发出的光都可利用,且无需过滤直接发出色光.2。高节能具有电压低、电流小、亮度高的特性。一个10~12瓦的LED光源发出的光能与一个35~150瓦的白炽灯发出的光能相当。同样照明效果LED比传统光源节能80%~90%。3.光色多可以选择白色或彩色光,红色、黄色、蓝色、绿色、黄绿色、橙红色等,并可根据需要制造出多色组合和循环变色的艳丽灯饰.LED光源可利用红、绿、篮三基色原理,在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合,即可产生256×256×256=16777216种颜色.形成不同光色的组合变化多端,实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。4。安全性高LED光源使用低电压驱动,发光稳定,无污染,没有频闪,没有紫外线B波段,表色/颜体Ra值接近100,色温5000K,最接近太阳色温5500K。5。设计形状的多样性国产LED光源由许多单个LED发光管组合而成的,LED光源是芯片光源,因而比其他光源可做成更多的形状,更容易针对用户的情况,设计光源的形状和尺寸。6。寿命长LED光源有人称它为长寿灯,意为永不熄灭的灯。LED利用固态半导体芯片将电能转化为光能,外加环氧树脂封装,可承受高强度机械冲击,LED单管寿命10万小时,光源寿命在5万小时以上,按每天工作12小时寿命也在10年以上,维护费用低.7.快速响应LED发光管响应时间很短,能按要求保证多个光源之间或一个光源不同区域之间的工作切换。采用专用电源给LED光源供电时,达到最大照度的时间小于10ms。8。灯具结构合理LED灯具将彻底改变灯具的结构,根据不同的专业使用要求,LED灯具的结构在提高初始亮度的条件下,经过稀土再次提高亮度,经过光学镜片的提高,其发光亮度得到再提高。9.利环保环保效益更佳,光谱中没有紫外线和红外线,既没有热量,也没有辐射,眩光小,而且废弃物可回收,没有污染不含汞元素,冷光源,可以安全触摸,属于典型的绿色照明光源10.高新尖与传统光源单调的发光效果相比,LED光源是低压微电子产品,成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术。嵌入式控制技术等,所以亦是数字信息化产品,是半导体光电器件“高新尖”技术,具有在线编程,无限升级,灵活多变的特点。11。运行成本低其他光源不仅耗电是LED光源的2~10倍,而且几乎每月都要更换一些,浪费了维修工程师许多宝贵的时间.而且投入使用的光源越多,在器件更换和人工方面的花费就越大,初次投资的节省很快会被日常的维护、维修费用抵消。因此选用使用寿命长的LED光源从长远看是很经济的。第九节常见的LED灯具灯具种类1.台灯2.花灯3.展柜灯4.镜前灯5。黑板灯6.下照筒灯7。洗墙筒灯8.下照射灯9.格栅射10.灯轨道射灯11。线性灯盘12。格栅灯盘13。反射灯盘14。面板灯贴片灯15。软灯条16。硬灯条17。洗墙灯18.支架灯19。三防灯20。工矿灯21。洁净灯22.防爆灯23.点光源24。插泥灯25.轮廓灯26。投光灯27。泛光灯28。庭院灯29.草坪灯30。埋地灯31.路灯32。隧道灯33。高杆灯34。水下灯35.油站灯36.台阶灯37.瓦片灯38。窗台灯39。平台灯40.应急灯41。水纹灯42.PAR灯43。追光灯44。摇头灯45。投影灯46。LOGO灯47.生鲜灯48。创意灯具49.LED灯50。斗胆灯51。嵌顶灯52。吸顶灯53.悬吊灯54.壁灯55落地灯56。安全出口57.灯疏散58.指示灯应用场所店铺酒店商业家居办公展陈工业学校公共外墙古建园林广场体育道路隧道油站消防舞台特效产品名称灯具型号描述文字灯具图片灯具参数特殊需求室内装饰户外装饰空调灯盘发光字&发光模组广告灯箱媒体立面造型路灯建筑一体化灯光小品景观灯柱安装范围室内室外安装方式天花嵌入式吸顶式悬吊式嵌壁式壁面式埋地式立式轨道式暗槽式支架式光学形式反射器透镜磨砂片乳白片棱镜防眩方式格栅Barndoor防眩筒磨砂片整灯功率W整灯光通量lm光分布出光方式直接(上出光≤10%)半直接(上出光≤40%)半间接(下出光≤40%)间接(下出光≤10%)漫发光光分布圆形方形条形非对称光束角宽光束(>40°)中光束(20—40°)窄光束(<20°)光束角数值°单灯光源数量个灯具效率%单灯电器数量个灯具材质挤压铝(线形灯)(铝型材常见如屏风、铝窗等。它是采用挤出成型工艺,即铝锭等原材料在熔炉中熔融后,经过挤出机挤压到模具流出成型,它还可以挤出各种不同截面的型材。主要性能即强度、硬度、耐磨性均按国家标准GB6063。优点有:重量轻仅2.8,不生锈、设计变化快、模具投入低、纵向伸长高达10米以上。铝型材外观有光亮、哑光之分,其处理工艺采用阳极氧化处理,表面处理氧化膜达到0。12m/m厚度。铝型材壁厚依产品设计最优化来选择,不是市场上越厚越好,应看截面结构要求进行设计,它可以在0。5~5mm不均。优缺点:机加工少:由于铝合金能够揉捏成任何杂乱断面,因而,只需规划合理,揉捏铝合金型材材也能很方便地进行拼装,然后减少机加工的需求。有些形状只要经过揉捏才干取得,经过其它技术是无法完成的.
铝揉捏模具本钱低:与其它竞赛材料的轧制成型、锻造、锻造等比较,铝揉捏的模具本钱较低.
构造功率高:铝合金揉捏型材能够完成最大的构造功率。在需求增加强度的当地就能够运用名型材,在不需求的当地就去掉铝型材。
分量轻:揉捏铝合金型材分量轻,强度高,并且经久经用.由于铝和其它竞赛材料功能的区别,完成相同作用的铝构造的分量只要其它金属构造的大约一半,并且其它金属还不易于加工。
外表处置作用多样,并且耐腐蚀功能强:经过粉末或电泳涂层,规划者能够完成任何希望的色彩。当然也包含自然银或许彩色阳极氧化膜。
保护少:铝是一种自然经用的金属,而上述的外表处置更增强了其经用性)压铸铝(路灯投光灯)(类似于“注塑”通过一个集中入口将材料送到要铸"注"造的型腔内,形成零件)压铸铝特点高压和高速充填压铸铝型是压铸铝的两大特点.它常用的压射比压是从几千至几万kPa,甚至高达2×105kPa。充填速度约在10~50m/s,有些时候甚至可达100m/s以上。充填时间很短,一般在0。01~0。2s范围内.优点1、产品质量好:铸件尺寸精度高,一般相当于6~7级,甚至可达4级;表面光洁度好,一般相当于5~8级;强度和硬度较高,强度一般比砂型铸造提高25~30%,但延伸率降低约70%;尺寸稳定,互换性好;可压铸铝薄壁复杂的铸件。例如,当前锌合金压铸铝件最小壁厚可达0.3mm;铝合金铸件可达0。5mm;最小铸出孔径为0.7mm;最小螺距为0.75mm。2、生产效率高:机器生产率高,例如国产JⅢ3型卧式冷空压铸铝机平均八小时可压铸铝600~700次,小型热室压铸铝机平均每八小时可压铸铝3000~7000次;压铸铝型寿命长,一付压铸铝型,压铸铝钟合金,寿命可达几十万次,甚至上百万次;易实现机械化和自动化。3、经济效果优良:由于压铸铝件尺寸精确,表泛光洁等优点。一般不再进行机械加工而直接使用,或加工量很小,所以既提高了金属利用率,又减少了大量的加工设备和工时;铸件价格便宜;可以采用组合压铸铝以其他金属或非金属材料。既节省装配工时又节省金属。缺点1、压铸铝时由于液态金属充填型腔速度高,流态不稳定,故采用一般压铸铝法,铸件易产生气孔,不能进行热处理;2、对内凹复杂的铸件,压铸铝较为困难3、高熔点合金(如铜,黑色金属),压铸铝型寿命较低;4、不宜小批量生产,其主要原因是压铸铝型制造成本高,压铸铝机生产效率高,小批量生产不经济。车铝(筒灯天花灯)车铝是直接利用车床将原料直接加工成所需要的铜钢板不锈钢镀镍塑料陶瓷合金外观颜色白色黑色银灰色石墨灰灯具尺寸外形灯具形状圆形方形线形特殊形状开孔尺寸方形开孔-长mm开孔-宽mm圆形开孔-直径mmIP等级IP20IP22IP23IP40IP43IP44IP54IP55IP65IP66IP67IP68防护类型开放防雾防潮室内三防适合无尘室防爆户外防水户外浸水户外潜水耐车压防滑落耐撞击其他IK等级(是指设备外壳的抗冲击防护等级,通常IK和IP的防护要求是一同出现的。对于室外电子设备,无论是架空,地埋还是普通室外放置,都需要有相应的IP,IK要求。)IK01IK02IK03IK04IK05IK06IK07IK08IK09IK10防爆等级隔爆型d增安型e本安型i正压型p充油型o充砂型q无火花型n浇封型m气密型h其它电气等级(各类家用电器均有安全标准,消费者应严格按使用要求操作,才可避免事故的发生.国家对常用电器安全要求共分0类、01类、Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类五个大类.)0类I类II类(一般灯具)III类0类:这类电器只靠工作绝缘,使带电部分与外壳隔离,没有接地要求.这类电器主要用于人们接触不到的地方,如荧光灯的整流器等电器。所以这类电器的安全要求不高.01类:这类电器有工作绝缘,有接地端子可以接地或不接地使用.如用于干燥环境(木质地板的室内)时可以不接地,否则应予接地,如电烙铁等。Ⅰ类:有工作绝缘,有接地端子和接地线规定必须接地和接零。接地线必须使用外表为黄绿双色的铜芯绝缘导线,在器具引出处应有防止松动的夹紧装置,接触电阻应小于0.1欧姆.Ⅱ类:这类电器采用双重绝缘或加强绝缘要求,没有接地要求。所谓双重绝缘是指除有工作绝缘外,尚有独立的保护绝缘或有效的电器隔离。这类电器的安全程度高,可用于与人体皮肤相接触的器具,如:电推剪、电热梳等。Ⅲ类:使用安全电压(50伏特以下)的各种电器,如剃须刀、电热梳、电热毯等电器,在没有安全接地又不干燥绝缘环境的情况下,必须使用安全电压型的产品。供电方式恒流驱动AC380V/50HZAC220—240V/50HzDC36VDC24VAC24VDC12VAC12V可调性水平旋转垂直俯仰高度调整出光方向调节灰度调节变色光束角调节光谱调节重量KG标准GB17625:电力电子设备的谐波电流规定GB17625.1:电磁兼容限值谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)GB/T9468—2008:灯具分布光度测量的一般要求GB7000:灯具一般安全要求与试验认证CQC:中国质量认证中心开展的自愿性产品认证。VDE:德国电气工程师协会的简称,VDE是德国国家产品标志。VDE测试机构和认证协会是德国电器工程师协会的下属机构。GS:GS认证以德国产品安全法(GPGS)为依据,按照欧盟统一标准EN或德国工业标准DIN进行检测的一种自愿性认证,是欧洲市场公认的德国安全认证标志。FCC:FCC通过控制无线电广播、电视、电信、卫星和电缆来协调国内和国际的通信。涉及美国50多个州、哥伦比亚以及美国所属地区为确保与生命财产有关的无线电和电线通信产品的安全性,涉及美国50多个州、哥伦比亚以及美国所属地区PSE:PSE认证是日本强制性安全认证,用以证明电机电子产品已通过日本电气和原料安全法(DENANLaw)或国际IEC标准的安全标准测试。日本的DENTORL法(电器装置和材料控制法)规定,498种产品进入日本市场必须通过安全认证。C—ticks:C-Tick认证为澳洲EMC认证项目实验室提供C—Tick测试报告,再澳洲进口商再用C-Tick测试报告进行注册。CCCUL:UL安全试验所是美国最有权威的,也是世界上从事安全试验和鉴定的较大的民间机构.它是一个独立的、营利的、为公共安全做试验的专业机构。节能认证:节能产品认证是依据我国相关的认证用标准和技术要求,按照国际上通行的产品产品认证制定与程序,经中国节能产品认证管理委员会确认并通过颁布认证证书和节能标志,证明某一产品为节能产品的活动,属于国际上通行的产品质量认证范畴。阻燃(阻燃剂目前主要有有机和无机,卤素和非卤。一般来讲有机阻燃具有很好的亲和力在塑料中,溴系阻燃剂在有机阻燃体系中占据绝对优势,虽然在环保问题上“非议”多端但一直难以有其他阻燃剂体系取代。)是否灯具配件防眩光格栅防眩光帽滤色片配光曲线配件图尺寸图应用图光谱图光源参数光源种类LED金卤灯卤素灯T8荧光灯管T5荧光灯管螺旋荧光灯环形荧光灯插拔荧光管荧光灯钠灯汞灯光源品牌CREELUMILEDSOSRAMPHILIPSGENICHIA雷士晶元三星汉城光源型号光源总功率W光源总光通量lm光色品质光色RGBWRGB冷白中性白暖白琥珀色红色橙色黄色绿蓝靛紫其他色温KRaR9色容差SDCM≤光源寿命h电器参数电器种类电感变压器电子变压器电感镇流器电子镇流器恒流源恒压源电器品牌OSRAMPHILIPSGE锐高明纬茂硕博士芯飞天鹰华全其他电器安装一体内置一体外置分体独立内置电路功率因数电器功率W调光方式调压1-10V模拟DALI数字DSI数字DMX512可控硅前切相可控硅后切相可控硅前后切相PWM传感器日光传感器占空传感器动作传感器其它传感器应急照明60分钟应急电池90分钟应急电池180分钟应急电池是否电磁兼容性目前,市面上常见的LED灯具有如下:LED地埋灯、LED水底灯、LED草坪灯、LED路灯、LED轮廓灯、LED彩虹管、LED灯杯(光源)、LED投光灯(泛光灯)、LED射灯、LED筒灯、LED天花灯、LED墙壁灯、LED球泡(光源)LED灯管(光源)LED支架(灯具)LED线形灯第十一节LED目前在照明行业中的主要应用范围主要应用的范围有:建筑物外观照明住宅小区、旅游景观、广场景观照明娱乐场所及舞台照明室内、商业照明道路、桥梁、隧道照明标识、广告牌与指示性照明交通信号灯、视频屏幕第十三节照明设计原理一、照明设计的基本要件照明的两个基本目的,一是为识别物体,二是为增进环境气氛。良好的照明不但要符合视觉的生理要求,也要达成情境的心理需求。也就是说,除了必须适当的照明数量之外,还要考虑照明品质的提升。为了提供一个舒适的照明环境,在进行照明设计之前,必须充分了解一些照明的基本条件,其中包括:照度的大小,辉度的分布,眩光的控制,阴影的利用,光源的色温度,光源的显色性及光源的闷热感等.1.照度的大小在照度不足的环境下,人眼对物体的辨别能力将下降,视觉所收集到的信息也会随之减少,从而影响工作效率.此外,还会给人阴暗,沉闷和压抑的感觉。反之,充足的照度会给人带来明亮,开朗和舒适的感觉。甚至提供安全的保障。ﻫ通常人眼对于物体的辨别能力会随着被照物体的照度的增加而提高,但当照度提高到与白天太阳光的照度10万LUX相同时,人眼的视觉能力反而又会略而下降,因而,人工光源所能提供的照度以10万LUX为限。中日英美等国对各种场所所需的照度均订有各自的国家标准,中国所订的照度标准,以目视作业面上的水平照度来表示,并以作业面离地85CM为准,坐姿时离地面40CM,走廊与屋外则以地面为高度来计算照度。并规定全部照明之照度宜维持局部照明之照度的十分之一以上.除水平面照度外,有时对垂直面或倾斜面照度也有要求,如,办公室或会议室,人脸部的照度就是垂直照度,因而要求在办公室或会议室,垂直照度至少达200-300LUX,否则,看不出说话人面部表情,不利于产生良好的交谈气氛.在体育场,为满足彩色电视转播,垂直照度也应维持在100LUX以上。2.辉度的分布在照明系统中,每种物体的辉度大小取决于光源的照度分布及周围物体表面材料的反射率。这里所指的周围物体表面材料包括天花板,墙面,地面,家具等可以反射光线的材料。人眼对于视觉范围内的各种物体的辉度差异具有调节适应能力,但当明暗对比太大时,会造成人眼视线不集中,且须不断适应各种不同的辉度而导致人眼疲劳。当辉度太接近时,又会使空间感趋于平淡而缺乏活力.辉度比推荐值(美国照明学会)办公室---————--—--——工厂1.作业对象物周围邻界面(如书本与课桌)-————3:1—--——-—-3:12.作业对象物与间隔之墙面(书本与墙面)——---5:1-———--——10:13.照明灯具或窗户与其附近平面之间-—-—--——--——-——-————20:14.视界内任意场所与场所之间——---——————-———-——-——-——-—40:13。眩光的控制眩光(GLARE)是由辉度较高的光源,灯具或窗户等部位所造成,通常以视线为中心线,向上下左右各绘一条30度线,由这些线所围成的锥形体范围内,若有刺眼的光线存在,则会使人眼产生不舒服的感觉或造成人眼对物体的辨别能力下降。前者称为“不舒适眩光”后者称为“减能眩光”。在实际的视觉作业中,视线并非固定不动的,因此,为避免眩光的困扰,在视界范围内,应移开高辉度的光源。如:采用有遮光的灯具,提高灯具安装高度,降低灯具与周围环境的辉度比等.眩光可分为直接眩光,反射眩光两种。直接眩光是来自光源或窗外的光线,反射眩光则来自工作桌面,显示屏,玻璃窗,光滑反射面等的反射光。由轻度光滑之作业物品所产生的反射眩光,虽然损失视觉效果,但不易察觉,特称为光幕眩光。通常人的视线角度以25度内为主,在45度内均属于正常.减轻直接眩光的方法:(1)降低照明灯具的辉度ﻫ(2)缩小不适辉度之面积ﻫ(3)调整灯具的安装位置或减少天花板辉度的变化ﻫ(4)加大房间的整体辉度
(5)少用通明的落地窗或玻璃幕墙
(6)窗外加装遮阳板
(7)工作台与窗户保持适当的角度减少反射眩光大的方法:(1)降低相关物件的反射率
(2)调整光源或工作站的位置,使反射光不进入人眼
(3)工作桌面不使用玻璃垫,电脑屏幕加装护眼屏想要消除作业面的反射眩光,对灯具的配置设计应特别注意,通常作业面接受来自光源的光线,凡其入射角低于40度者,其反射线就会进入人眼成为反射眩光.但是,利用方向性较强的点光源,照射金属,宝石,瓷器,玻璃等物体时,其光泽或晶莹剔透的质感便可以充分地被表露出来,从而提高这类物体的价值感。这就是放射光用于商业照明的重要实例.4。阴影的利用阴影是因受照体表面不平整,受照方向不一致所引起的。通常,间隔墙,机器,人的头部与手部等物体均会产生阴影。由此产生照度不足等视觉障碍,但也可以显示出被照物体的立体感和材质感。利用点光源从斜向加以着射,可以使被着物体因表面之细微凹凸不平所产生的阴影来凸显其材质感。当明暗之间的辉度比小于2:1时,被照物体缺乏立体感,通常明暗辉度比在3:1至6:1之间时,被照物体具有良好的立体感。扩散性较强的光源,如日光管,用于照射物体时,其产生的立体感和材质感均较差,从而给人一种单调刻板的感觉.5.光源的色温光色可以由光源的色温来表示,色温低,光色偏暖色,色温高,光色便冷色。在不同的照度下,选用不同色温的光源,可以获得良好的照明效果.当然,气候和地区习性也会影响人们对色温舒适度的感觉。如,热带地区的人喜欢冷色,而高寒地区的人中意暖色。光源的色温,照度与人感觉之间的关系照度(lux)————-暖色(<3200K)—-—-中间色(3200-5300K)--——冷色(〉5300K)<500—--—————--舒适—-——-—----——自然————-————-清冷500—2000——--——刺激----——--—--—舒适——-—-—-—--—-—-—-——自然〉2200--—————-—闷热————-———刺激—--—-——--—--—----—舒适不同光源环境的相关色温度ﻫ
光源
色温ﻫ
北方晴空
8000—8500k
阴天
6500-7500kﻫ
夏日正午阳光
5500k
金属卤化物灯
4000-4600k
下午日光
4000k
冷色营光灯
4000-5000kﻫ
高压汞灯
3450-3750k
暖色营光灯
2500—3000kﻫ
卤素灯
3000kﻫ
钨丝灯
2700kﻫ
高压钠灯
1950-2250kﻫ
蜡烛光
2000k光源色温不同,光色也不同:
色温在3300K以下,光色偏红给以温暖的感觉;有稳重的气氛,温暖的感觉;色温在3000——6000K为中间,人在此色调下无特别明显的视觉心理效果,有爽快的感觉;故称为"中性”色温。色温超过6000K,光色偏蓝,给人以清冷的感觉,a.色温与亮度高色温光源照射下,如亮度不高则给人们有一种阴气的气氛;低色温光源照射下,亮度过高会给人们有一种闷热感觉。b。光色的对比在同一空间使用两种光色差很大的光源,其对比将会出现层次效果,光色对比大时,在获得亮度层次的同时,又可获得光色的层次。采用低色温光源照射,能使红色更鲜艳;采用中色温光源照射,使蓝色具有清凉感;采用高色温光源照射,使物体有冷的感觉。6.光源的显色性光源的光谱分布与照度大小均会影响其显色性,如:白炽灯的光谱中蓝光少,水银灯缺红色光.因此,在显色性不同的光源下,同一物体会呈现不同的颜色感觉.另外,即使某一光源的光谱分布接近太阳光,但是,如果被照体表面照度低于1000lux,那么,光源的显色性也不能充分表现出来.7。光源的闷热感光源的光谱分布中,如有很多红外线(色温较低),只要被照体所受照度很高,就会产生闷热感。主要光源在1000lux时的能源密度与人感觉之间的关系光源——-——-——能源密度(W/平方M)—---—有闷热感的照度(lux)白炽灯---———--——-—--57-—-————-—--———-—-———-1,500以上高显色日光灯—-——-———10—--——-———--—-—--———-—6,000以上白色日光灯--————-14———--—----—--——-———--8,500以上水银灯—---——-———————12—-—-—----—-—--————-——7,000以上光源种类光效(Lm/W)显色指数Ra色温(K)平均寿命(小时)白炽灯泡1510028001000石英卤素灯1510030002000—3000SL灯50852700/50008
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