簡析LED射燈

圖7.多個(gè)光學(xué)器件組合的射燈

2.LED驅(qū)動電源

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。隔離電源的初級和次級形成了電氣隔離，在射燈設(shè)計(jì)時(shí)，只需要將電源初級與外殼或其它人體可接觸部分做好充分的防觸電即可，而次級通常為安全電壓，可做簡單防護(hù)即可。這類電源相對安全可靠，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。現(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)，對于對熱傳導(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射燈的選購常識

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、高照度場所[1]。目前國際國內(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，長期工作或停留的房間或場所，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)建筑場所，Ra可低于80，但必須能夠辨別安全色[1]。

在LED射燈選購時(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，還需要再購買與之相匹配的燈具外殼，進(jìn)行整體式替換。對于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。如果不兼容就會出現(xiàn)燈閃或不亮的情況。對于可控硅調(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，國際上的ZHAGA聯(lián)盟，其吸引了來自美國、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，由國家半導(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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