LED台灯质量管理与可靠性

1、LED台灯质量特性分析与可靠性设计专 业:班 级:姓 名：学号：指导老师:年 月曰摘要引言现在台灯行业的竞争，不单纯是规模与价格的竞争，最根本的是企业 核心竞争力的竞争，竞争的实质是看谁能赢得持续的领先优势。台灯 一般用在阅读、书写、设计、批阅等办公或学习照明使用场所.对于 做桌面工作的人来说，保证工作区的良好的视觉环境，对提高学习和 办公的质量，提高工作效率,保护身体健康有很大的好处.只有充分地 认识照明的特点并选择合适的灯具，才能让我们的学习和工作变得更 加轻松舒适，身体变得更加健康，生活变得更加丰富多彩，工作变得更 加愉快.在使用台灯的场所，如果灯光的照度和显色性不够,会使阅读 者过度使

2、用视力,导致眼睛疲劳,而灯光光线长期地频闪或有眩光会 给人的视觉神经系统带来严重伤害，所以要特别讲究照明的质量.从 满足人类照明舒适、健康的角度并考虑到能源的节约,良好的照明应 具备五个条件：1、桌面照明要有足够的照度2、显色指数不低于80 3、 光线要稳定4、无眩光5、使用绿色照明产品第一章概述1.1国内外台灯发展19世纪末人类制造出电光源开始，是人工照明的高级阶段，国外 在照明领域一直处于领跑世界的地位。电光源的发展可分为白炽灯、 荧光灯、气体放电灯、场致发光光源、LED光源五个时期：白炽灯时期白炽灯利用热能辐射发光的原理，使电流通过灯丝发热之后发出 可见光。但是，白炽灯的电能损耗太大，效

3、率太低，而且光色偏黄， 因此在某些场合也不宜使用。荧光灯时期荧光灯是利用低气压的汞蒸气在放电过程中能辐射紫外线，通过 紫外线刺激荧光粉而发光的原理。因其光色接近日光，且发光过程中 散热很少，所以被全世界广泛应用。气体放电灯时期气体放电灯是根据气体、金属蒸气或几种气体与金属蒸气混合放 电而发光的原理所制成的灯，也是通过气体放电把电能转换为光能的 一种电光源。荧光灯、高压汞灯、钠灯和金属卤化物灯等都是应用了 气体放电灯的原理。场致发光光源时期场致发光是根据电能激发的原理，使荧光粉在电场作用下发光， 属于冷光型光源。这种光源省电且寿命长，此外它的亮度可由电压和 频率来调节，由于发光效率非常高，可用来

4、制作大面积的发光绷或塔 顶。LED光源时期LED也叫发光二极管，它是一种将电能转化为光能的半导体，LED 改变了白炽灯钨丝发光与荧光灯发光的原理，而采用电场发光原理。 LED的寿命长、光效高、无辐射、低功耗。其在家居照明中还很少用 到，近几年出现了不少LED的充电台灯，这也是台灯设计的一大亮点， 无数的照明设计师开始青睐于这项新的照明技术。台灯是灯具的一个种类，台灯一般与落地灯、吊灯、吸顶灯等种 类成系列推向市场，一般保持系列化、统一化的设计风格，这样即节 约了研发产品的成本又便于消费者选购统一装饰风格的灯具。单独的 台灯设计，一般较注重功能性，如可调节角度的台灯、工作用护眼台 灯、小型LED

5、充电台灯等。台灯的造型设计趋于情感化方向，着重体 现产品的内在品质，使人和产品之间产生情感上的共鸣，体现在互动 性、人性化、趣味性等方面。近年来，绿色设计也已经引入灯具行业， 台灯设计也逐渐关注节能和环保。日前的灯具光源多采用节能灯，LED 光源日前虽然技术还不太成熟，但它必将是未来灯饰行业发展的一个 大趋势1.2台灯的发展前景：日前市场上的台灯按其种类可分为三种：一种是普通的白炽台灯，一 种是卤素台灯、另一种是荧光台灯.采用普通的白炽灯泡或卤素灯的 台灯,其优点是价廉、发光的连续性能好，但耗能多，尤其夏天会使人 感到热.由于灯丝发光较集中，如果其功率稍大就会产生眩光,如果其 功率稍小,又会造

6、成照明度不够，而且频闪问题严重.另一种普通荧光 灯的台灯，因荧光管发光面较大，从而被照射面采光较均匀,被照射物 后影形较小，对眼睛有较小干扰.但它的显色指数低，且其频闪效应使 眼睛容易疲劳.至于寿命结束的含汞灯，不应该随便废弃和破碎,应集 中处理以回收有害物质.这一点国外有些国家已有国家立法，由于目 前大功率LED台灯正处在市场开拓阶段，价格偏高，且客户对其了解 甚少.但其市场潜力巨大.考虑到它的诸多优点,如护眼、省电、环保 和长寿命，它的生命力极强.可以预计,在不久的将来，随着大功率LED 台灯成本的不断下降，它的市场会有爆炸性的发展.到时,大功率LED 台灯将进入千家万户，成为我们每天工作

7、生活的好伙伴.1.3.研究目的研究台灯的主要目的是方便自动开关灯、防止近视和矫正坐姿。它的灵感来自于生活中一些有碍健康的坏习惯，例如：电灯开关离你 比较远时就懒的关灯，看书趴在桌上看。这些小习惯在我们不知觉的 时候就养成了，照成了现在许多人近视、脊柱弯曲，另外许多人不爱 随手关灯，造成能源的浪费。设计好的台灯，一方面可以更节省电 能，有利于环保，；另一方面可以纠正使用者的坐姿，预防脊椎变形 和近视。1.5研究意义近年来，我国青少年近视发病率节节上升，发病人数居全球首位，达 到历史空前水平。近视正严重危害青少年的健康成长，同时影响我国 高素质人才职业的筛选，缩小特殊职业人员的选取范围，更是对实现

8、 我国二十一世纪健康日标的严重挑战。近视眼时时影响着青少年的学 习、健康、工作和生活，而且近视眼的防治是一种世界性的难题，迄 今没有治愈的有效药物和方法。日前的治疗方法都存在很多隐患和风 险。所以必须从诱发学生患近视的根源上做起，才能真正防止。现在的青少年之所以出现这么严重的近视问题，原因在于平生生活学 习中不注意坐姿，离光源太近，久而久之就出现了视力下降的情况。 我们设计的这种灯，它可以在使用者看书写字姿势不正确或距灯太近 时，灯光慢慢变暗来提醒你，直至你坐姿正确为止。从而是你养成良 好的读书写字姿势，保护好视力防止近视的发生。1.6台灯功能在温馨的居室里，除了给居室照明，台灯开始发挥着更加

9、奇妙的作用， 温馨的床头，设计巧妙的玄关，被人忽视的转角，甚至在时尚的浴室 里，都能看到各式各样的台灯提升着家的品位。台灯的摆放技巧在 客厅里，台灯通常摆放在沙发转角处，因为这个位置既可以弥补转角 的空白，起到装饰作用，又可以让主人靠在沙发上，借着台灯的光亮 看书。书房里的台灯主要功能是学习照明，因此，最好选择一些颜色 清爽、造型简洁的。在考虑其亮度的前提下，其色彩要适合书房平静、 雅致的学习环境。而卧室里的采光环境应该以温馨、惬意为追求目的。 如果配合风格一致的台灯和清丽的窗帘，让你的卧室倍感舒适和温 暖。装饰功能愈明显居室的台灯已经远远超越了台灯本身的价值， 台灯已经变成了一个不可多得的艺

10、术品。在轻装修重装饰的理念下， 台灯的装饰功能也就更加明显。为了让空间更加富有层次感，灯饰 的选择在家庭装修里就变得非常重要。很多人都很重视吊灯、射灯、 落地灯的运用，但却忽略了台灯的选择，其实，台灯虽然小，要是运 用的好，对家居的装饰效果一点也不小。而且台灯装饰起来也很方便， 只需在需要光源的方位多预留几个插座即可。重庆灯饰至于台灯款 式、风格的选择，可根据自己的喜好与居室的装饰风格而定。第二章、质量特性分析LED台灯质量特性分析1、光源方向性好，按需照明，作为应急台灯较好。2、体积小，LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面， 所以它非常的小，非常的轻。3、照度充足,满足普通照明需

11、求。4、耗电量低LED耗电相当低。5、绿色环保，高效节能，LED是由无毒的材料作成，不像荧光灯含水 银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。6、无紫外线、无红外线。坚固耐用，LED是被完全的封装在环氧树 脂里面，它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，这 些特点使得LED可以说是不易损坏的。7、寿命长：LED光源有人称它为长寿灯，意为永不熄灭的灯。第三章、台灯可靠性设计与分析3.1设计方法人机工程法3.2设计理念灯罩上要合理遮挡光线以达到不影响别人的核心思想结构上要合理利用空间，而且高度和光线范围要符合个人差异性材料上要尽量用蓝绿色，增加人的舒适感选材尽量经济，以降低制造成本要做到

12、节省能源3.3设计方案3.1.1光源的选择日前光源的选择主要有俩个待选方案：一是普通白炽灯；进行对比与 选择：我们都知道无频闪、无辐射、无眩光；我们都知道无频闪、无 辐射、无眩光、护视力才是健康的。其实普通台灯会因极高的交流电 频闪产生强烈的电磁辐射，并且含有钨、汞等有毒金属，严重危害人 们的身体健康。而LED灯采用低压直流发光技术，完全杜绝频闪、辐 射和眩光，有效消除传统光源中紫外线、红外线对眼睛的伤害即使 夜间在长时间灯下学习，也不会出现头痛眼胀的现象。3.1.2灯罩的设计乳白灯罩的主要作用是使光线更柔和、更均匀的向空间发散，而不会 产生刺眼的状况。保护眼睛，也使灯具更符合其使用功能。且其

13、透光 率必须在一定范围内，不能使光能在罩内浪费太多，也要能够使光线 经过膜层散射到每个空间，既看不到内部灯珠，也使光线最大限度的 发散出去。可靠性设计模型由于台灯结构简单，本身体积小，占用面积少，成本低，加上台灯本 身的特点与用途，故适合采用串联系统。串联系统的特点是一个单元 失效，整个系统就失效。即使台灯出现失效，也容易更换或修复。要提高整个系统的可靠性，必须对每一个单元质量都要控制，只有零件的质量特性好，才能保证整个系统的可靠性。LED台灯可靠性的主要特征量5.1台灯可靠度：假设规定的时间为t，产品的寿命为T，在一批 产品中的寿命有的Tt，也有的TWt,从概率论角度可以将可靠 度表示为Tt

14、的概率，即R (t) =P (Tt)5.2失效概率：指产品在规定条件下和规定时间内失效的概率， 其值等于1减去可靠度。累积失效概率是指产品在规定条件下和 规定时间内完不成规定功能的概率，故也成为不可靠度。它也是 时间t的函数，记作F (t)，显然F (t) =P(TWt)可靠性分析。6.1性能效率高：大功率LED的发光效率已超过45 lm/W，更由于 LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，光效率远远大于白炽灯并正 在赶上节能灯和荧光灯。光线质量高：由于光谱中没有紫外线和红外线，故没有热 量，没有辐射，不会给人眼带来负担，长时间阅读或工作不会有眼睛 发疼发胀的现象。显色性好：与荧光灯相比，大功E

15、D台灯的显色指数高， 通常在80左右。这样有利于减少人眼的疲劳程度，对保护视力有很 大帮助。（4）维护成本低：LED寿命长，光通量半衰期寿命超过5万小 时以上，一般正常使用30年以上。抗冲击和抗震能力强，没有钨丝、 玻壳等易损坏的部件，非正常“报废”的可能性很小。（5）体积小：可以使灯具小巧精致，更适合不同的使用场所。（6）灵活性：与蓄电池配合很容易把台灯做成应急灯。当停电 或紧急情况下，帮助人们疏散和照明。（7）绿色环：废弃物可回收，没有污染，不像荧光灯含有汞成 分。6.2可信性LED台灯有高效的光学系统而高效能的光反射器是最有技术含量 的部件之一。它具有高度的反射性、良好的控光角度和反射光

16、线的均 匀度。我们通过计算机模拟来设计灯具的光学系统，使得从LED发出 的光线通过反射器和透镜等光学器具重新分配，配光合理，完全达到 设计要求。反射器经过阳极氧化处理反射效率高、耐久性好；用透光 率高的混光材料做灯罩。即保持了光学系统的高效率，又减少了眩光。6.3安全性安全性是产品的重中之重，产品只有在不危害人身安全的前提 下，才能是合格的产品。LED台灯有良好的散热系统，散热是影响台 灯LED使用主要因素，大功率LED应用过程中器件和灯具的散热显得 很是重要。对LED封装和二次散热进行充分设计，采用中空带翅金属 散热体和金属材质的灯罩散热，降低LED光源的热阻，获得良好的整 体热特性。6.4

17、适应性优秀的灯具不仅有高品质的LED、高品质的电器组件、高效能的 反射器、合理的结构，还要有好的产品造型设计。在大功率LED台 灯产品设计时就充分利用大功率LED的特点和优势，在满足实用需求 和最大限度地发挥光源功效的前提下，对灯具进行小型化设计，将灯 具整体设计成小巧精致可以适合不同的使用场所。使灯具在外观造型 上具有关观、舒服、耐用等美学效果又能够和环境相协调。灯具的结 构件全部采用金属材质，给人以结实耐用和高档次的特点，体现出产 品高档和现代感的特点。6.5经济性与荧光灯相比，大功率LED台灯的显色指数高，通常在80左右。 这样有利于减少人眼的疲劳程度，对保护视力有很大帮助，LED寿命

18、长，光通量半衰期寿命超过5万小时以上，一般正常使用30年以上。 抗冲击和抗震能力强，没有钨丝、玻壳等易损坏的部件，非正常“报 废”的可能性很小。6.6时间性随着社会经济的发展，LED台灯的生产规模将进一步扩大，企业 对LED台灯生产技术的不断深入研究，将有效提高LED的生产工艺水 平与交货时间，来满足顾客需要随时间变化的能力第四章、总结在这次课程设计设计的过程中，我把以前所学的课再次的复习了 一遍，通过这样的一次学习，对之前的各门功课更为了解，之前不是 十分了解的知识点通过这次设计性的学习理解了；并且通过这种系统 的综合学习，把各门专业课成系统的，有脉络的结合在一起，使我对 产品设计这门学科的了解更为清晰。这次的产品的设计使我们更加清 楚研究一个问题的层次和方法，一个好的层次才能更清楚的分析展 开，更利于有逻辑的思考。同样用数理的方法，分析产品的质量以及 使用寿命，是的得出的结论更能使人信服。通过此次团队的合作，我们了解了合作的力量远远大于个人，一个 团队的分析会让问题更充分的暴漏，同样大家各抒己见，用头脑风暴 法使的解决的方法更多，从而得出合理的具有操作性的实际可行的办 法。此次我们团队成员三人，大家明确了任务后，小组讨论分工，由 于这次设计的几个方面老师已经给定，所以大家就各自分了任务，开 始了作业。设计中