簡(jiǎn)析LED射燈

圖7.多個(gè)光學(xué)器件組合的射燈

2.LED驅(qū)動(dòng)電源

目前的LED射燈大多為內(nèi)置電源的自鎮(zhèn)流式射燈。內(nèi)置LED驅(qū)動(dòng)主要采用開關(guān)電源實(shí)現(xiàn)，分隔離式和非隔離式。隔離電源的初級(jí)和次級(jí)形成了電氣隔離，在射燈設(shè)計(jì)時(shí)，只需要將電源初級(jí)與外殼或其它人體可接觸部分做好充分的防觸電即可，而次級(jí)通常為安全電壓，可做簡(jiǎn)單防護(hù)即可。這類電源相對(duì)安全可靠，但要求放置空間大，其轉(zhuǎn)換效率也較低。非隔離電源由于初次級(jí)之間未做電氣隔離，需在結(jié)構(gòu)上做更嚴(yán)格的防護(hù)隔離，但該類電源效率高，體積小。除開關(guān)電源外，還有多種其它LED驅(qū)動(dòng)方式，但其安全性和可靠性都較低，需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上多做努力，以滿足相關(guān)安全要求。此外，由于電源內(nèi)置，通常元器件溫度都很高，將直接影響到LED射燈的使用壽命和穩(wěn)定性。因此很多廠家都采用灌膠的方式，改善電源的散熱能力，并提高電源與散熱外殼的絕緣性，如果8所示。

圖8.電源灌膠射燈

由于LED的可控制性，因此各廠家都有開發(fā)可調(diào)光的的LED射燈?，F(xiàn)有的主要調(diào)光方式有可控硅調(diào)光、PWM調(diào)光、0-10V調(diào)光、DALI調(diào)光、DMX51調(diào)光、電力載波調(diào)光等，都是通過控制LED的驅(qū)動(dòng)電流或電壓的方式，改變LED的亮度。

3.燈殼散熱器

燈殼散熱器是考量各廠商設(shè)計(jì)能力的主要地方。大多數(shù)廠家的散熱器都是采用鋁材質(zhì)，加工工藝有機(jī)加工及模具成型等方式。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，各廠家為了加大射燈的散熱能力，通常采用翅片的方式，如圖9所示。

圖9.帶翅片的LED射燈散熱器 圖10.鑲件注塑散熱器

另外，燈殼部分也有用導(dǎo)熱塑膠或陶瓷材料制作的，均采用模具成型的方式。這兩種材料具有良好的絕緣性能，可使產(chǎn)品具有高的電氣安全性能，便于內(nèi)部LED驅(qū)動(dòng)的安全隔離。但這兩種材料的導(dǎo)熱系數(shù)較低，不利于熱傳導(dǎo)，對(duì)于對(duì)熱傳導(dǎo)要求不高的室內(nèi)產(chǎn)品可以使用。此外塑膠材料還有重量輕的特點(diǎn)，可以使LED射燈的重量得到大幅度的減輕。

四、LED射燈的選購(gòu)常識(shí)

射燈根據(jù)出光面大小可分為PAR16、PAR20、PAR30、PAR38這幾種，常用燈頭有GU10、E27、E14等，這類射燈都是采用市電85~265VAC供電。此外還有一種MR16射燈，燈頭為GU5.3，是采用12VAC供電，其前端還有一個(gè)電子變壓器或工頻變壓器將市電22OVAC轉(zhuǎn)換為12VAC。

射燈的角度一般在65°以下，主要用于局部照明、重點(diǎn)照明等場(chǎng)合。各廠家的角度大多集中在12°、24°、36°這幾種范圍。

根據(jù)《GB 50034-2004 建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，室內(nèi)照明光源相關(guān)色溫可分為三組，小于3300K為暖色，適用于客房、臥室、病房、酒吧、餐廳;3300K～5300K為中間色，適用于辦公室、教室、閱覽室、診室、檢驗(yàn)室、機(jī)加工車間、儀表裝配;大于5300K為冷色，適用于熱加工車間、高照度場(chǎng)所[1]。目前國(guó)際國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)基本是引用《ANSI C78.377》，將色溫分為2700K、3000K、3500K、4000K、4500K、5000K、5700K、6500K這幾個(gè)檔次，各色溫允許的色容差范圍如表一。

表一.LED色溫色容差范圍

因此LED射燈通常也按此進(jìn)行色溫分類。但LED射燈主要應(yīng)用于室內(nèi)照明，色溫主要集中在2700K、3000K、4000K和5700K這幾個(gè)檔次。

在《GB 50034-2004 建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，長(zhǎng)期工作或停留的房間或場(chǎng)所，照明光源的顯色指數(shù)(Ra)不宜小于80。在燈具安裝高度大于6m的工業(yè)建筑場(chǎng)所，Ra可低于80，但必須能夠辨別安全色[1]。

在LED射燈選購(gòu)時(shí)，需詳細(xì)閱讀廠家提供的說明書或包裝說明，確定產(chǎn)品的供電電壓以及產(chǎn)品相關(guān)參數(shù)，包括光通量、色溫、功率、顯色指數(shù)、角度等。在室內(nèi)照明中，進(jìn)行 LED射燈選購(gòu)時(shí)，首先要確定是采用市電直接供電，還是采用變壓器轉(zhuǎn)換后供電，以此來選擇是購(gòu)買MR16還是其它射燈;其次要確定射燈的燈頭和出光尺寸;然后還需確認(rèn)你所需射燈的角度范圍;最后可根據(jù)上述《GB 50034-2004 建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》要求，根據(jù)使用場(chǎng)合確認(rèn)色溫、顯色指數(shù)以便達(dá)到想要的照明效果。如果對(duì)燈具參數(shù)不是很懂的情況下，可以查看包裝上的等效標(biāo)示，看等效于多少功率的傳統(tǒng)燈具，從而進(jìn)行選擇。

由于現(xiàn)有各廠家的LED射燈良莠不齊，很多廠家為了解決散熱和電源放置空間的問題，不是完全參照IEC 60630設(shè)計(jì)射燈外形，而射燈在有些時(shí)候是作為一些燈具的光源使用，因此需要明確該LED射燈是否可以裝入該燈具內(nèi)。如果不能裝入，還需要再購(gòu)買與之相匹配的燈具外殼，進(jìn)行整體式替換。對(duì)于MR16射燈，由于其前端有一個(gè)電子變壓器或工頻變壓器，購(gòu)買MR16時(shí)還需要確認(rèn)是否可以與該變壓器兼容。如果不兼容就會(huì)出現(xiàn)燈閃或不亮的情況。對(duì)于可控硅調(diào)光的射燈，還需要考慮燈具與調(diào)光器的兼容性問題，否則會(huì)出現(xiàn)調(diào)光時(shí)燈閃爍或不能調(diào)光的現(xiàn)象。

五、LED射燈發(fā)展方向及其規(guī)格接口標(biāo)準(zhǔn)化思考

目前的LED射燈都是以替代傳統(tǒng)鹵鎢燈射燈為主，受其外形、燈頭和安裝要求的限制，使得LED射燈的設(shè)計(jì)面臨許多的困難。在現(xiàn)有射燈標(biāo)準(zhǔn)的尺寸范圍內(nèi)，很難將一個(gè)LED射燈做到高功率和高光通量，同時(shí)配光、散熱、電氣安全等方面也面臨諸多困難，不能體現(xiàn)LED的長(zhǎng)壽命、高光效等特點(diǎn)，不利于LED照明的健康發(fā)展。

LED本是一種新型光源，LED射燈是最早能體現(xiàn)LED特點(diǎn)的應(yīng)用產(chǎn)品之一。應(yīng)根據(jù)LED特點(diǎn)，制定一套新型的LED射燈規(guī)格接口標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)LED射燈的外形尺寸、模組分塊、參數(shù)分檔、標(biāo)準(zhǔn)接口等進(jìn)行規(guī)定，實(shí)現(xiàn)LED的模塊化和互換性，從而推進(jìn)LED照明的健康發(fā)展。

目前，國(guó)際上的ZHAGA聯(lián)盟，其吸引了來自美國(guó)、亞洲和歐洲數(shù)百家燈具、光源、LED模組等制造商及行業(yè)相關(guān)企業(yè)，已經(jīng)在開展LED燈具的規(guī)格接口標(biāo)準(zhǔn)制定。其致力于加強(qiáng)LED模組及其控件在機(jī)械、測(cè)試、參數(shù)等方面的兼容性。相關(guān)技術(shù)規(guī)范已經(jīng)有出版，部分已修訂多次。在中國(guó)，由國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟牽頭組織了九洲光電等多家企業(yè)，也在積極開展相關(guān)工作。

六、小結(jié)

隨著LED技術(shù)的不斷成熟、成本的不斷降低，LED射燈已初步獲得普及，將大量應(yīng)用到各種場(chǎng)合，但LED射燈的發(fā)展和普及還面臨著許多的問題。如何開發(fā)高性價(jià)比的LED射燈;如何解決高功率、高光通量LED射燈的散熱問題;如何實(shí)現(xiàn)LED射燈的模塊化和互換性;如何充分體現(xiàn)LED的長(zhǎng)壽命、高光效、可控性特點(diǎn)，讓老百姓可以享受到豐富多彩的照明下，獲得更實(shí)惠、更安全可靠的LED產(chǎn)品，還需要各廠家及業(yè)界人士共同努力。

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