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LED照明灯具基础培训 LED照明灯具基础 一 电子及LED的发展史二 LED的基本特性三 LED常规照明产品的认识四 LED灯具结构及主要参数五 LED灯具与传统灯具的对比分析六 目前市面上产品与我司产品对比七 LED照明产业政策和机遇八 LED照明产品的发展趋势及前景展望 一 电子及LED的发展史 1 电子行业的发展史二十世纪初 随着电子二极管的发明 人类进入了电子时代 电子管收音机 电子管体积庞大 功耗大 制作工艺复杂 诸多问题困扰电子的发展 二十世纪五十年代 晶体管发明了 电子产品的体积缩小了 出现了晶体管收音机 大哥大 这样出现了便携式的电子产品 电子行业发展突飞猛进 六十年代 出现了集成芯片 IC 电子产品功能更加强大 体积更加小巧 八九十年代 随着集成芯片集成度的进一步增加 出现了笔记本电脑 有人讲过 电子的发展史以二极管的发明为开始 以二极管的问题解决而结束 结束后就进入下个时代 可能是微电子时代 2 LED的发展史人们在发明电子二极管的时候就发现了碳化硅会发微弱的黄光 但很微弱的黄光不适合实际应用而搁置 二十世纪五十年代 晶体管半导体发现 又有人用半导体砷化镓发明了第一个现代意义的LED 随之 进行了系列的技术工艺改进 光效色温等参数更加完善丰富 就演变成现在的LED 所以说 LED的发展史和电子行业的发展史是一个过程 LED并不是新兴事物 今天LED产品能大规模应用是LED产品功能完善 性能稳定后产物 是行业发展的必然结果 二 LED的基本特性 1 LED定义LED LightEmittingDiode 俗称 发光二级体 或 发光二极管 是利用半导体PN节 或类似的PN节 把电能转化成光能的一个半导体器件 它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理 而采用电场发光 在一个支架上 一端是负极 另一端连接电源的正极 使整个晶片被环氧树脂封装起来 2 LED灯珠的分类 封装不同分 A 直插式发光二极管 草帽灯 546灯 346灯 B 食人鱼式发光二极管C 贴片式发光二极管 3030 3535 3014 3528 2835 5050 5630 5730 D 大功率发光二极管E 集成光源 直插式发光二极管食人鱼式发光二极管贴片式发光二极管 大功率发光二极管大功率发光二极管集成光源 3 LED光源的特点电压 LED使用低压电源 单颗电压在1 9 4V之间 比使用高压电更安全 效能 光效高 目前实验室最高光效已达到161lm w cree 是目前光效最高的照明产品 同等亮度下 能耗最低 非常节能 抗震性 LED是固态光源 由于它的特殊性 具有其他光源产品不能比拟的抗震性 稳定性 10万小时 光衰为初始的50 响应时间 LED灯的响应时间为纳秒级 是目前所有光源中响应时间最快的产品 环保 无金属汞等对身体有害物质 颜色 LED的带宽相当窄 所发光颜色纯 无杂色光 覆盖整过可见光的全部波段 且可由R G B组合成任何想要可见光 4 LED产品色彩丰富由于LED带宽比较窄 颜色纯度高 因此LED的色彩比其他光源的色彩丰富得多 据有关专家计算 LED的色彩比其他光源丰富30 因此 它能够更准确的反应物体的真实性 当然也更受消费者的青睐 5 光学术语光通量光通量 单位 流明Lm 指人眼所能感觉到的辐射功率 它等于单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相对视见率的乘积 由于人眼对不同波长光的相对视见率不同 所以不同波长光的辐射功率相等时 其光通量并不相等 概念比较抽象 我们可以这样理解 一个发光体 发出光的总和叫做光通量 不同色温的光 人眼感觉亮度差不多 并不代表光通量差不多 因为人眼对不同波长的光的相对视见率不同 光强发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量 单位坎德拉mcd 国际单位是candela 坎德拉 简写cd 光强反映的是单位立体角的光通量 一个发光体 光强很大 很刺眼 但并不一定代表此发光体发出的光通量大 比如 一个3W的LED手电筒 对着眼睛看 很刺眼 肯定没18W日光灯发出的光通量大 照度照度 Luminosity 指物体被照亮的程度 采用单位面积所接受的光通量来表示 表示单位为勒克斯 Lux lx 即lm m2 1勒克斯等于1流明 lumen lm 的光通量均匀分布于1m2面积上的光照度 照度是以垂直面所接受的光通量为标准 此项指标一些学校 医院等工程项目会有明确要求 色温将一标准黑体 例如铁 加热 温度升高至某一程度时颜色开始由红 浅红 橙黄 白 蓝白 蓝 逐渐改变 利用这种光色变化的特征 某光源的光色与黑体在某一温度下呈现的光色相同时 我们将黑体当时的绝对温暖称为该光源的色温度 单位K 开尔文 实际上就是 光波在不同的能量下 人类眼睛所感受到的颜色的变化 常用色温 3300K 4500K 6000K 波长光的色彩强弱变化是可以通过数据来描述的 这种数据叫波长 单位为nm 可见光的波长范围为380 780nm 红 630 780nm橙 600 630nm黄 570 600nm绿 500 570nm青 470 500nm蓝 420 470nm紫 380 420nm光效电光源 光源有很多种 若将电能转化为光能 我们称之为电光源 灯具光效是指 电光源将电能转化为光的能力 它以发出的光通量除以耗电量来表示 单位每瓦流明 Lm w 显色性光源对于物体颜色呈现的程度称为显色性 通常也叫做显色指数 Ra 光源对物体颜色呈现的程度称为显色性 也就是颜色的逼真程度 显色性高的光源对颜色的再现较好 我们所看到的颜色也就较接近自然原色 显色性低的光源对颜色的再现较差 我们所看到的颜色偏差也较大 太阳光 正午 显色指数为100 Ra值为100的光源表示 物品在其灯光下显示出来的颜色与在标准光源下一致 附注 相关参数可见光谱分析仪测试产品的报告 三 LED常规照明产品的认识 1 LED日光灯LED日光管是LED科技在照明领域的又一应用 相较于普通日光灯管 环保LED日光管有节能 使用寿命长 返修率低等优势 而且LED日光管也能对眼睛起到很好的保护作用 LED日光管还被列入国家新科技发展计划 是一款重要的绿色产品 除此之外 LED日光管还被认为是最适合替代现有普通日光管的产品 主要适用于办公大楼 工厂 商业地带 学校和家居照明 产品特点 节能 60 使用寿命 大于30 000小时 挤压铝合金散热 高导热率铝基板常见的型号有T5一体化 T8管 T8一体化 长度有0 6米 1 2米 2 LED球泡灯LED球泡灯是外观采用人们已经习惯的灯泡外形 球形 内部光源选择的是LED灯珠 LED球泡灯照明最大的市场是民用市场 而市民用的最多的也是球形灯炮 所以LED球泡灯是替代传统白炽灯泡及节能灯的新型的绿色光源 因为人们习惯了球形灯泡 为了更好的兼容替代白炽灯泡外形往往仍沿用球形设计 灯头也采用E27螺旋纹的 为了防止眩光问题 外壳通常会使用磨砂玻璃或亚克力PC来制作 直接由市电驱动 可以从AC100 250V输入 常见的球泡灯功率型号有3W 5W 7W 9W 12W 15W等 3 LED天花射灯LED天花灯是一种嵌入到天花板内光线下射式的照明灯具 不会因为灯具的设置而破坏吊顶艺术的完美统一 其最大特点就是能保持建筑装饰的整体统一与完美 不会因灯具的设置而破坏吊顶艺术的完美统一 铝制散热外壳 适用于汽车展示 珠宝首饰 高档服饰 专业橱窗 柜台 家居等重点照明场所 是替代传统金卤灯的理想光源 常用的功率型号有3W 5W 7W 9W 12W等 4 LED筒灯LED筒灯是应用新型LED照明光源在传统筒灯基础上改良开发的产品 最大的特点就是能保持建筑装饰的整体统一和完美 不会因灯具的设置而破坏吊顶艺术的完美统一 铝制散热外壳 与天花射灯的区别是 筒灯发光角度大 是照射全局的 天花射灯是照射局部 突出某种产品的 适用于大型办公室 会议室 超市 专卖店 机场及一些家庭场所 常见的型号有2寸 2 5寸 3寸 4寸 5寸 6寸 8寸 10寸 5 LED平板灯 面板灯 LED面板灯是一款高档的室内照明灯具 其外边框由铝合金经阳极氧化而成 光源为LED 整个灯具设计美观简洁 大气豪华 既有良好的照明效果 又能给人带来美的感受 LED面板灯设计独特 光经过高透光率的导光板后形成一种均匀的平面发光效果 照度均匀性好 光线柔和 舒适而不失明亮 可有效缓解眼疲劳 LED面板灯还能防辐射 不会刺激孕妇 老人 儿童的皮肤 常见的型号有100 100 200 200 300 300 600 300 600 600 600 1200等 6 LED吸顶灯LED吸顶灯是一种采用LED作为光源 安装在房间内部 灯的外观设计为上部较平 安装紧靠屋顶 像吸附在屋顶上 故称为LED吸顶灯 LED吸顶灯也是在传统吸顶灯的基础上演变而来的 传统吸顶灯多采用荧光灯 卤钨灯作为发光光源 发光效率较低 使用寿命短 LED吸顶灯主要应用于家庭卧室 办公走廊 酒店及文娱场所等地方 常见的LED吸顶灯主要有12W 15W 18W 24W几种功率 功率不同 对应的尺寸也不同 此外 还有方型的 星型的 异型的等 我公司的吸顶灯外观上主要分为两个档次 低端和高端的 低端的采用铁底盘加PC灯壳 高端的为铝底盘加铝边PC灯壳结构 四 LED灯具结构及主要参数 1 LED灯具结构示意图 2 LED灯具的主要参数输入电压 ac200 240V ac180 250V ac100 250V 功率 该灯具正常工作时的输入耗电功率 单位W 光通量 该灯具发出的光的能量总和 单位LM 光效 光通量与功率之比 单位LM W 此外 不同的灯具还有一些不同的要求 比如 天花灯的开孔尺寸 发光角度 无特殊要求为30度 照度 显色指数 客户无要求 不要询问 等 五 LED灯具与传统灯具的对比分析 1 LED灯与各种光源参数对比 2 LED灯与传统灯实际利用光效率对比 灯具总效率对照 光源发展的历史 白炽灯 直管型荧光灯 高效电子节能灯 LED灯 各种光源灯具的实际效率LED97 2流明 瓦荧光灯25 5流明 瓦普通灯泡12流明 瓦高压钠灯54流明 瓦可见 LED灯具实际利用光效是一般荧光灯的3 8倍 是普通白炽灯泡的8倍 是高压钠灯的1 8倍 各种光源灯具的实际利用光效 3 LED灯具与传统灯具替换标准 对于公共场所超市 医院及地下停车场来说 使用灯具数量多 时间长 节省费用也就更加明显 4 LED灯具和传统灯具使用成本对比 一年 LED灯具的优点 1 高效节能以上数据可以看出 节能效果非常明显 2 绿色环保用LED制作的光源不存在诸如水银 铅等环境污染物 不会污染环境 而且LED灯具都可回收再利用 因此人们将LED光源称为 绿色 光源是受之无愧的 3 保护视力LED灯具都是采用直流电源驱动 无频闪 传统灯都是交流驱动必然产生频闪 若长时间使用对眼睛十分不利 4 超长寿命5 响应时间快6 易于调光 调色 可控性大 5 总结 LED灯具的缺点 1 目前成本比较高受芯片等因素制约 目前LED灯具成本较高 2 光线亮度比较高 眼睛不可直视每个LED灯泡的光线过亮 会强烈刺激眼睛 不可直视 哪怕短时间 而普通节能灯相对要柔和些 3 发光角度有限LED灯具照射角度有限制 一般只能照射120 而普通节能灯几乎可照射360 六 目前市面产品与我司产品对比 1 目前我公司的照明产品介绍A 球泡灯8个品相 阻容方案3W 5W 7W 9W 隔离电源方案3W 5W 7W 9W B 日光灯6个品相 T80 6米9W日光灯管 T81 2米18W日光灯管T8一体化0 6米9W日光灯 T8一体化1 2米18W日光灯T5一体化0 6米9W日光灯 T5一体化1 2米18W日光灯 2 照明灯具材料成本的构成 以T8日光灯管为例 材料主要组成为 a LED灯珠 目前市面上主要为2835 0 2W 灯珠的数量和质量是价格差异的主要原因 b 灯珠板 目前市面上有铝基板和波钎板两种材质 铝基板有散热功能但价格较高 c 驱动电源 根据客户要求不同 驱动电源的方案不同 目前市面上主要有隔离方案 非隔离方案 非隔离简易版 恒流IC 二极管方案 阻容方案 d 外壳套件 外壳套件包括铝材 PC罩 堵头等 其中 铝材的厚度对外壳价格影响教大 e 电子线材 目前主要用到硅胶线和电子线两种 硅胶线耐温达到150度 且较软 焊接头处不易折损 但价格0 25元 M 电子线只有0 15元 M f 包装材料 彩盒和外箱 3 我公司照明产品生产流程图 4 目前市面产品与我公司产品对比A 球泡灯以3W阻容方案球泡灯为例 奔威照明产品我公司产品差异灯珠10个28350 2W灯珠16个28350 2W灯珠灯珠数量灯珠板波钎板铝基板散热驱动4个二极管 2个泄放电阻独立阻容驱动电源增加限流保护1个CBB电容 1个电解增加限流保护外壳套件塑料塑料无电子线材电子线硅胶线可靠性B 日光灯以T8一体化1 2米18W日光灯为例 上海赢辉产品我公司产品差异灯珠140个30140 1W灯珠96个28350 2W灯珠灯珠不足18W功率灯珠板波钎板铝基板散热 成本差1元驱动电源非隔离简易版非隔离简易版 大厂家 稳定性外壳套件0 3MM铝材厚度0 45MM铝材厚度散热 成本差1元电子线材电子线 易折地方 硅胶线 电子线稳定性 成本差0 2元包装材料彩盒和外箱彩盒和外箱无 七 LED产业政策和机遇 2011年8月 发改委公布 中国淘汰白炽灯路线图 征求意见稿 从2016年10月1日起 禁止销售和进口15瓦及以上普通照明用白炽灯 11月4日国家发展改革委 商务部 海关总署 国家工商总局 国家质检总局联合印发了 关于逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯的公告 公告 决定从2012年10月1日起 按照功率大小分阶段逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯 十二五 国家战略性新兴产业发展规划 提出 节能环保产业要突破能源高效与梯次利用 污染物防治等关键核心技术 发展高效节能 先进环保和资源循环利用的新装备和新产品 LED作为节能环保产业的组成部分将持续受益 财政部 发改委以及科技部发布了对LED室内照明产品进行推广的财政补贴方案 在中央政策的引领下 在一系列的政策利好推动下 LED行业景气度将持续上行 国家淘汰白炽灯文件 2011年第28号文件为了提高能效 保护环境 积极应对全球气候变化 依据 中华人民共和国节约能源法 决定从2012年10月1日起逐步禁止进口 含从海关特殊监管区域和保税监管场所进口 和销售普通照明白炽灯 现就有关事项公告如下 一 淘汰产品淘汰产品为普通照明白炽灯 一 设计用于家庭和类似场合普通照明 二 电源电压 200 250伏 含200伏 250伏 二 淘汰步骤第一阶段 2011年11月1日至2012年9月30日为过渡期 有关进口商 销售商应当按照本公告要求 做好淘汰前准备工作 第二阶段 2012年10月1日起 禁止进口和销售100瓦及以上普通照明白炽灯 第三阶段 2014年10月1日起 禁止进口和销售60瓦及以上普通照明白炽灯 第四阶段 2015年10月1日至2016年9月30日为中期评估期 对前期政策进行评估 调整后续政策 第五阶段 2016年10月1日起 禁止进口和销售15瓦及以上普通照明白炽灯 或视中期评估结果进行调整 三 豁免产品豁免产品为反射型白炽灯和特殊用途白炽灯 其中 特殊用途白炽灯是指专门用于科研医疗 火车船舶航空器 机动车辆 家用电器等的白炽灯 四 各级发展改革 经贸 经信 商务 海关 工商 质检等行政管理部门要按照 中华人民共和国节约能源法 等有关规定 加强对普通照明白炽灯进口和销售的监督管理 严肃查处违法违规行为 各进口商 销售商应当在规定时间内停止进口 销售普通照明白炽灯 附件 中国逐步淘汰白炽灯路线图国家发展改革委商务部海关总署工商总局质检总局二 一一年十一月一日 八 LED照明灯具的发展趋势和前景展望 1 LED照明灯具的发展趋势 A LED灯珠发光效率继续提高LED理论上每瓦的发光效率高达370LM W 在目前芯片结构不做任何改变的情况下良好的工艺让LED每瓦到达150LM没有任何问题 当达到这种亮度的时候 所有的照明领域基本上都可以替代了 预计在未来1 3年内LED光源将达到每瓦300流明的光效率 目前美国实验室的LED已达到了每瓦161流明的光效率 总光通量为175LM B 驱动电源小型好 模块化 最终实现无电源化 C 灯具智能化 随着红外感应控制 微波感应控制 无线网路控制等技术的应用 灯具将更加人性化 智能化 实现物联操作 D 成本进一步降低 E 政府推广补贴力度进一步加大 最终替代白炽灯 节能灯 2 LED照明行业前景展望在全球能源短缺 环保要求不断提高的情况下 国家出台白炽灯淘汰计划 这是国家为节能减排做出的强制性规定 同时也为LED照明行业增添了信心 我国照明用电量约占我国总用电量的1 5 因此 照明节电构成各国节能减排的重要组成部分 半导体LED是新型照明光源 具有显著的节能与环保特点 同样亮度下 LED灯的耗电量仅为普通白炽灯的十分之一 是荧光灯的二分之一 同时LED不含汞 铅等有害物质 无红外和紫外污染 在生产和使用过程中都不会对外界产生污染 因此被誉为21世纪的绿色照明光源 LED光源的其他优势还包括工作电压低 发光效率高 体积小 重量轻 结构牢固 寿命长 免维护 易控制等 因此 LED光源在照明领域的应用引起全球广泛关注并受到各国政府的大力支持和推行 据统计 目前我国仅用于照明每年的耗电量约为1500亿kwh 以平均电价0 65元 kwh计算 一年开支975亿元 如果采用LED照明灯具 按照平均节能50 来计算 一年节省照明电费开支487 5亿 在能源日趋紧张 电力供应持续紧