全面剖析LED吸顶灯

吸顶灯 顾名思义由于灯具上方较平安装时底部完全贴在屋顶上所以称之为吸顶灯 其光 源有普通的白灯泡 荧光灯 高强度气体放电灯 卤钨灯等 目前市场上最流行的就是 LED 吸顶灯 外观华丽的 LED 吸顶灯吸附或嵌入屋顶天花板上做灯饰 也是室内的主体照 明设备 随着家庭装修热的不断升温 吸顶灯的变化也日新月异 不再局限于从前的单灯 而 是向多样化发展 既吸取了吊灯的豪华与气派 又采用了吸顶式的安装方式 避免了较矮 的房间不能装大型豪华灯饰的缺陷 为了让大家更加全面的了解吸顶灯 今天笔者就给大 家详细介绍一下吸顶灯的相关知识 以便在设计和选购吸顶灯时参考 一 普通吸顶灯 1 吸顶灯的外形 图 1 不同形状的吸顶灯 普通吸顶灯的外形虽然有很多种 图 1 但最普通的就是圆形或方形 复杂的则更 有各种奇形怪状的水晶吸顶灯 2 吸顶灯的灯管 图 2 用于吸顶灯的荧光灯 其灯管大多是弯折后的 T5 荧光灯 图 2 品种规格繁多 主要有以下几种 3 吸顶灯功率 吸顶灯的功率并没有明确的规定 其功率最常用的为 10W 16W 21W 28W 32W 38W 40W 等 二 普通吸顶灯的问题和缺点 1 发光效率低 带镇流器节能灯的整灯光效只有 55lm W 最高的大功率 U 型也只有 80lm W 而且因 为所有这些吸顶灯大多采用 T5 型灯管 折弯成各种形状 但不管最后折弯成什么形状 它都是 360 度发光的 其中向上的 180 度的光线必须反射回来才会变成有用的光线 这个 反射过程就会损失很多光 所以做成灯具以后的光效至少要打 70 的折扣 也就是上述光 效还要再乘以 0 7 而且在实际使用时 它的亮度随时间衰减得很快 例如一根飞利浦的 32W 环形 T5 三基色灯管 YH32RR16 色温为 6500oK 其发光效率为 67lm W 总流明数 为 2150lm 实际上只有 70 的光线可以利用 也就是只有 1500lm 2 含汞 而汞的沸点很低 在常温下可蒸发 一支废旧丢弃荧光灯破碎后 立即向周围散发汞 蒸气 瞬间可使周围空气中的汞浓度达到 10 20 毫克 立方米 超过国家规定的汞在空气中 最高允许浓度 为 0 01 毫克 立方米 的 1000 至 2000 倍 人体一次吸入 2 5 克汞蒸气即 有生命危险 而且液态汞的渗透率极高 掉到地下以后就会立刻渗入地下污染地下水 1 毫克汞足以污染 5454 5 公斤饮用水 使之达不到安全的饮用标准 现在拼命推广节能灯 实际上也是对我们子孙不负责任的做法 3 寿命低 节能灯管按照荧光粉划分有 混合粉 卤粉 三基色 卤粉寿命在 3000 4000 小时 混合粉寿命在 4000 6000 小时 三基色号称在 8000 小时以上 4 镇流器质量低 荧光灯所用的镇流器大多数无法给出足够的功率 例如作者实测一个 32W 荧光灯所用 的镇流器其输出功率只有 16W 也就是只有 50 的额定功率 而且所有荧光灯的寿命之 所以短 主要是镇流器的寿命很短 而且一旦荧光灯损坏 镇流器通常也跟着损坏 几乎 所有人的经验都是一般一年就要换一次镇流器或灯管 大多数时候是一年不到 两个都要 换 5 价钱高 一般的吸顶灯价钱在几十到几百元的都有 国外品牌的吸顶灯要 600 元以上 至于一 些带有水晶饰物的吸顶灯 价钱高达几千元以上比比皆是 而其光源只不过顶多是一个 40W 的异形荧光灯而已 所以吸顶灯不像普通节能灯那么便宜 三 LED 吸顶灯的优点 1 发光效率高 LED 本身的发光效率已经到达 130lm W 以上 所以 LED 吸顶灯的整体光效已经可以 达到 100lm W 而且这个效率还在每年增长 据估计 到 2020 年 LED 本身的发光效率 将会达到 240lm W 光效高就意味着节能 根据实测的结果 一盏 8W 的 LED 就可以取代 一盏 32W 的吸顶灯 电功率可以节省 4 倍以上 2 寿命长 LED 的寿命为 10 万小时 做成灯具以后 现在实际上公认的寿命为至少 3 万小时 高质量的可以做到 5 万小时 要比荧光灯长 10 倍以上 即使最高寿命的三基色荧光灯的 寿命为 1 万小时 也还高出 5 倍以上 3 不含汞 4 无紫外线辐射 无光线污染 5 可以根据需要提供各种色温的光线 通常有 2550 3700oK 和 4700 7000oK 6 无玻璃零部件 耐冲击 振动 便于运输 7 不需要铝制散热器 成本低 重量轻 四 LED 吸顶灯的构成和散热 不考虑华丽的水晶吸顶灯 普通 LED 吸顶灯的构造和普通吸顶灯没有什么区别 都是 由底壳 外罩 电源 灯等 4 个部分组成 1 LED 吸顶灯的灯珠 通常对于功率大于 30W 以上的大多采用 1W 的 LED 灯珠 低于 30W 的大多采用小功 率 LED 灯珠 例如 3020 3014 3528 等 建议采用贴片式小功率 LED 以便于散热 也 可以提高发光的均匀度 灯珠可以按照其外形来排列 例如假定外形为圆形 那么灯珠就排成圆形 反之 假 如外形是方形 那么就排成方形 即便如此 灯珠的排列也还是有很多种方法 一个典型 的 LED 吸顶灯的内部结构如图 3 所示 图 3 LED 的内部结构 图 3 中圆环形的印制板上有两圈 LED 灯珠 它是采用 23 颗 0 4W 的 5730 型 LED 灯 珠 总共功率为 18W 中间的长方形为其恒流电源 方盒右下角则为遥控接收器的光敏二 极管 以接收遥控亮度的红外控制信号 需要提出的是仍然有大量的低价 LED 吸顶灯采用了小功率草帽灯 然而由于草帽灯的 热阻很大 450 W 很难把热导出 因而光衰严重 寿命很短 2 LED 吸顶灯的灯罩 灯罩通常采用 PC 板 其性能如下 1 透光性 P C 板透光率最高可达 89 可与玻璃相妣美 UV 涂层板在太阳光下 爆晒不会产生黄变 雾化 透光不佳 十年后透光流失仅为 6 PVC 流失率则高达 15 20 玻璃纤维为 12 20 2 抗撞击 PC 板撞击强度是普通玻璃的 250 300 倍 同等厚度亚克力板的 30 倍 是钢化玻璃的 2 20 倍 用 3kg 锤以下两米坠下也无裂痕 有 不碎玻璃 和 响钢 的美称 3 防紫外线 PC 板一面镀有抗紫外线 UV 涂层 另一面具有抗冷凝处理 集抗 紫外线 隔热防滴露功能于一身 可阻挡紫外线穿过 及适合保护贵重艺术品及展品 使 其不受紫外线破坏 4 重量轻 比重仅为玻璃的一半 节省运输 搬卸 安装以及支撑框架的成本 5 阻燃 国家标准 GB50222 95 确认 PC 板为难燃一级 即 B1 级 PC 板自身燃 点是 580 摄氏度 离火后自熄 燃烧时不会产生有毒气体 不会助长火势的蔓延 6 可弯曲性 可依设计图在工地现场采用冷弯方式 安装成拱形 半圆形顶和窗形 最小弯曲半径为采用板厚度的 175 倍 亦可热弯 7 温度适应性 PC 板在 100 时不发生冷脆 在 135 时不软化 在恶劣的环境 中其力学 机械性能等均无明显变化 8 耐候性 PC 板可以在 40 至 120 范围保持各项物理指标的稳定性 人工气 候老化试验 4000 小时 黄变度为 2 透光率降低值仅 0 6 3 LED 吸顶灯的散热 采用小功率的 LED 灯珠 排列分散一些 可以有助于散热 吸顶灯在结构上的特点也 是有利于散热的 a 内部空气无阻挡自由流通 这是吸顶灯相比于其他灯具最大的优点 密闭而不流通 的空气是一种绝热性能很好的绝热体 反过来 能够自由流通的空气却是最好的散热体 世界上所有的发热物体最后都是把热量散发到空气中去的 因为吸顶灯的底板有很多小孔 所以在吸顶灯的灯罩里 LED 灯珠所产生的热量可以通过空气立刻传递到外边去 b 灯罩能够很好散热 我们知道对流和辐射散热主要和面积及材料有关 而塑料的 辐射散热的效果是很好的 而且灯罩的厚度很薄 所以塑料的导热不好的影响可以忽略 这可以从图 4 中加以说明 图 4 较薄的厚度减小了导热系数的作用 吸顶灯的泡壳厚度只有 1 2mm 所以虽然它的导热系数只在 0 1 1W mk 但还是能 够很快地把热量从一边传到另一边 而且塑料的辐射能力是很强的 见下表 所以泡壳可以很好地辐射散热 因为在吸顶灯的内部空气的流通很好 很容易把热量 带到泡壳上 所以灯罩起了主要的散热作用 c 面积大 根据圆形的面积计算公式 S r2 或 S d 2 2 对于一个直径为 45cm 的圆形吸顶灯 它的底板面积就是 1590cm2 因为吸顶灯通常安装在室内 没有过 高室温 所以可以采用 40cm2 W 的经验数据 那样也可以散去 40W 的功率 但是由于底 板靠近天花板 不易散热 所以底板的实际散热效果会差很多 而灯罩因为是曲面形 其面积要比圆形更大 而且它的安装朝下 没有任何阻挡 所 以散热效果要比底板更好 d 关键的问题是要把安装 LED 灯珠的铝基板或印制板的铜箔面积做得足够大 实验证明 对于小于 30W 的吸顶灯采用普通的印制板就可以很好地散热 而且为了利 用自由流通的空气 在印制板的两面把热量带走 所以也不需要把铝基板或印制板通过导 热胶紧贴底板来散热 反而要把印制板垫高离开底板 5mm 以便空气流通 e 底板上多打一些通风孔会对散热有很大的好处 这些通风孔应当打在外圈 以免被 阻挡 但也可能带来小虫钻入的可能性 采取以上措施以后 LED 吸顶灯并不需要很重的鳍片式散热器也可以满足散热的要求 可以说 LED 吸顶灯是唯一不需要特制的铝散热器的 LED 灯具 五 LED 吸顶灯的电源 首先让我们看一下普通吸顶灯的电源 普通吸顶灯通常采用电子镇流器 或者称为高频变压器 但是市面上的电子镇流器的 质量都比较差 例如 笔者就测试了一款普通吸顶灯安装了飞利浦的 32W 环形灯管 实测 的结果如下 Pin 16W PF 0 62 所以它只用到环形灯管 50 的功率 而且功率因数也 很差 笔者也测试了一个 9W 节能灯的参数 测得 Pin 8 4W PF 0 563 PS 两者的功率因数都不能满足 0 7 的要求 但仍