大功率LED在臺燈燈具中的應(yīng)用

1、大功率LED在臺燈燈具中的應(yīng)用摘 要：大功率發(fā)光二極管 LED 作為國家正在組織實(shí)施的綠色照明方案中的重點(diǎn)，其應(yīng) 用產(chǎn)品有著顯著的性能優(yōu)勢， 不過其應(yīng)用方法仍未被市場廣泛了解。 文章結(jié)合臺燈的使用條 件以及大功率 LED 臺燈的特點(diǎn)介紹了大功率 LED 在照明應(yīng)用中的考前須知。 希望能夠?yàn)榇?功率 LED 在我國的推廣使用作出奉獻(xiàn)。關(guān)鍵詞：中國綠色照明工程；大功率 LED ;臺燈；隨著國家 中國綠色照明工程的啟動(dòng)，國家經(jīng)貿(mào)委等13個(gè)部門，共同組織實(shí)施的一項(xiàng)旨在節(jié)約電能、保護(hù)環(huán)境、改善照明質(zhì)量的活動(dòng)。 “綠色照明 是指通過科學(xué)的照明設(shè)計(jì)，采用效 率高、壽命長、 平安和性能穩(wěn)定的照明電器產(chǎn)品來到達(dá)

2、改善人們工作、 學(xué)習(xí)、生活的條件和 質(zhì)量的目的，從而創(chuàng)造一個(gè)高效、舒適、平安、經(jīng)濟(jì)、有益的環(huán)境，以期充分表達(dá)現(xiàn)代文明 的照明。大功率LED是一種新產(chǎn)品，是國家綠色照明工程中明確推廣使用的產(chǎn)品，但在照明領(lǐng)域中特別是民用照明領(lǐng)域中幾乎還沒有具體的應(yīng)用，LED照明光源與其它光源的原理、器件和燈具的結(jié)構(gòu)、 性能等完全不同， 又沒有相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)可以作為設(shè)計(jì)依據(jù)， 更不能簡單地套 用以前燈具原有的標(biāo)準(zhǔn)。南京漢德森半導(dǎo)體照明在國內(nèi)領(lǐng)先研制成功大功率LED 臺燈，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)并面向市場全面推廣， 在市場中獲得了用戶和中間商的認(rèn)可和支持。 為了能夠更好地進(jìn)行大功率LED照明燈具的開發(fā)，提高大功率LED燈具

3、的使用性能，為大功率LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣奉獻(xiàn)一份力量。我們結(jié)合開發(fā)大功率LED工程燈具的經(jīng)驗(yàn)和這次開發(fā)臺燈產(chǎn)品中的相關(guān)設(shè)計(jì)要求，總結(jié)出大功率LED臺燈產(chǎn)品開發(fā)過程中的一些設(shè)計(jì)要點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)供參考。1、臺燈的使用要求臺燈一般用在閱讀、 書寫、 設(shè)計(jì)、 批閱等辦公或?qū)W習(xí)照明等場所。 對于做桌面工作的人來說， 保證工作區(qū)的良好的視覺環(huán)境， 對提高學(xué)習(xí)和辦公的質(zhì)量， 提高工作效率及保護(hù)身體健康有 很大的好處。 在使用臺燈的場所， 如果燈光的照度低和顯色性不佳， 會導(dǎo)致閱讀者視覺疲勞， 而燈光光線長期地頻閃或有眩光會給人的視覺神經(jīng)系統(tǒng)帶來嚴(yán)重傷害，所以要特別注意照明的質(zhì)量。 只有充分地分析照明的特點(diǎn)

4、并選擇適宜的燈具， 才能讓我們的學(xué)習(xí)和工作變得更加 舒適， 愉快，同時(shí)使生活變得更加豐富多彩， 從滿足人類照明舒適、健康的角度出發(fā)并考慮 到能源的節(jié)約，良好的照明應(yīng)具備五個(gè)條件。1.1 桌面照明要有足夠的照度以目前，我國學(xué)校及寫字樓等照明場所普遍采用的照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是8 0年代制定的，其中辦公、學(xué)習(xí)的桌面照度標(biāo)準(zhǔn)僅為國際標(biāo)準(zhǔn)的1/2,國際標(biāo)準(zhǔn)為3 0 0 5 0 0 lx，而我國標(biāo)準(zhǔn)約15 0 lx。新標(biāo)準(zhǔn)已到達(dá)國際標(biāo)準(zhǔn)水平，照度太低或太高會導(dǎo)致閱讀的困難，容易 造成視覺疲勞,影響閱讀和工作效率。1.2 顯色指數(shù)大于80顯色指數(shù)即為光對顏色的復(fù)原程度一一顯色性。在顯色指數(shù)較低的燈光下 一般熒光燈

5、為607 0 閱讀，眼睛對顏色的分辨能力低，容易造成視覺疲勞。一般臺燈照明的顯色指數(shù) 應(yīng)大于80。13 光線要穩(wěn)定如果燈光足夠 “亮,但卻在不停地 “閃爍 ,光線不夠穩(wěn)定,我們說它存在 “頻閃。當(dāng)頻閃超 過一定的范圍時(shí), 會產(chǎn)生視覺疲勞, 而長期的視覺疲勞會對人的視覺系統(tǒng)造成損傷。 長時(shí)間 在這種照明環(huán)境閱讀或工作會損傷眼睛,并有眼脹頭痛等不適病癥。在電腦日益普及的今天, 許多人在燈光下使用電腦, 通常電感鎮(zhèn)流器熒光燈的頻閃和熒光屏 的幀幅閃動(dòng) 每秒更換畫面50 100次 重疊, 形成光共振, 對人的視覺系統(tǒng)傷害更大。 所以，歐洲電工委員會早在1997年就禁止在有電腦熒光屏的辦公室安裝使用電感

6、鎮(zhèn)流器 的熒光燈， 以保護(hù)電腦操作人員的健康。 而我國目前對此尚無相應(yīng)法規(guī)，加之宣傳較少，故 未引起人們的重視， 但隨著 “城市燈光綜合癥 發(fā)病率的日益增高， 相信與之對應(yīng)的法規(guī)的出 臺只是時(shí)間問題了。1.4無眩光人眼受到眩光影響后， 會感到刺激和壓迫， 失去明快舒適的感覺， 時(shí)間稍長就會產(chǎn)生心情厭 煩、急躁不安等情緒，對閱讀和工作都會帶來嚴(yán)重的不利影響。1.5使用綠色照明產(chǎn)品推廣采用節(jié)能光源一直是我國的節(jié)能政策， 提倡綠色照明就是指對環(huán)境友好， 要使照明產(chǎn)品 不對環(huán)境造成不利影響，同時(shí)又能表達(dá)現(xiàn)代文明的照明文化。綠色照明的核心是選擇高效、 節(jié)能、環(huán)保的光源、附件及燈具。只有充分節(jié)約能源，才能

7、減少發(fā)電廠對大氣CO2,SO2和NO X的排放，從而減緩 溫室效應(yīng)，減少酸雨的產(chǎn)生，防止人類長期生活在一定濃度 的SO2和NO X空氣中而產(chǎn)生的呼吸道類的疾病。 同時(shí)綠色照明產(chǎn)品制造過程和廢棄過程 對環(huán)境破壞要小。2大功率LED臺燈特點(diǎn)大功率LED臺燈產(chǎn)品的應(yīng)用是一個(gè)多個(gè)學(xué)科的融合，影響產(chǎn)品的因素很多， 主要包括大功率LED的性能和參數(shù)、工業(yè)造型設(shè)計(jì)、光學(xué)設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工工 藝、生產(chǎn)工藝等環(huán)節(jié)。 在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中必須充分考慮相關(guān)因素， 任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)偏差 都會影響產(chǎn)品的性能和效果。2.1大功率LEDLED是典型的綠色照明光源產(chǎn)品，作為國家綠色照明推廣使用的產(chǎn)品，由于目

8、前常見的支架式和片式LED熱阻大、光衰大、光通量小，很難勝任作為照明光源的重任，所以大功率白光LED光源是必然的選擇。其產(chǎn)品特點(diǎn)如下：(1) 效率高：大功率LED的發(fā)光效率已4 5 1m/W,更由于LED的光譜幾乎全部集 中于可見光波段，光效遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于白熾燈并逐步接近節(jié)能燈和熒光燈；(2) 光線質(zhì)量高：由于光譜中沒有紫外線和紅外線，故沒有熱量，沒有有害輻射，不會給 人眼帶來負(fù)面影響，長時(shí)間閱讀或工作不會有眼睛發(fā)疼發(fā)脹的現(xiàn)象；(3) 顯色性好：與熒光燈相比，大功率LED臺燈的顯色指數(shù)高，通常在80左右。這樣 有利于減輕人眼的疲勞程度，對保護(hù)視力有很大幫助；(4) 維護(hù)本錢低：LED壽命長，光通量半

9、衰期壽命5萬小時(shí)以上，一般正常使用3 0年以上。 抗沖擊和抗震能力強(qiáng)， 沒有鎢絲、 玻殼等易損壞的部件， 非正常報(bào)廢的可能性很?。? 5)體積?。嚎梢允篃艟咝∏删?，更適合不同的使用場所；( 6)與蓄電池配合，很容易把臺燈做成應(yīng)急燈。當(dāng)在停電或緊急情況下，能幫助人們疏散 和照明；( 7)綠色環(huán)保：廢棄物可回收，沒有污染；不含有汞成分。2.2 電源的選用和要求LED驅(qū)動(dòng)方式有多種， 在臺燈產(chǎn)品中我們采用低壓恒流驅(qū)動(dòng)， 這是比擬理想的LED驅(qū)動(dòng) 方式，它能防止LED正向電壓的改變而引起電流變動(dòng)，同時(shí)恒定的電流使LED的亮度穩(wěn)定。一般采用交流電驅(qū)動(dòng)的光源具有頻閃效應(yīng)會使視覺神經(jīng)受到不斷變化的強(qiáng)光刺激

10、容易疲 勞，采用恒流驅(qū)動(dòng)的LED能夠發(fā)出穩(wěn)定的光線，完全無頻閃現(xiàn)象，閱讀舒適。臺燈為低電壓輸入，是平安電壓，防止了普通燈具因電路故障帶來的平安隱患。2.3 高效能的燈具光學(xué)系統(tǒng) 一個(gè)優(yōu)質(zhì)的燈具還要有高效能的光學(xué)系統(tǒng)，而高效能的光反射器是最有技術(shù)含量的部件之 一，也是最不容易被人拷貝的部件之一。 它應(yīng)該具有高反射性、 良好的控光角度和反射出來光的均勻度。我們通過計(jì)算機(jī)模擬來設(shè)計(jì)燈具的光學(xué)系統(tǒng)，使得從LED發(fā)出的光線通過反射器或透鏡等光學(xué)器件重新分配，到達(dá)設(shè)計(jì)要求， 使之配光合理。 采用反射效率高、耐久性 好的反射器， 反射器經(jīng)過陽極氧化處理使反光效率完全發(fā)揮出來， 提高反光器的反光性和可 靠性；

11、用透光率高的混光材料做燈罩。既保持了光學(xué)系統(tǒng)的高效率，又減少了眩光。 在平時(shí)選購臺燈作為學(xué)習(xí)、 工作的照明燈具時(shí)， 我們應(yīng)特別注意燈具的眩光問題，不要讓光線直線投射于眼睛。 因?yàn)楣饩€直接投射于眼睛，眼睛會有畏光感而容易感到疲倦，且使瞳孔縮小因而感覺周圍變暗， 導(dǎo)致視線不清。 長時(shí)間在這種照明環(huán)境下看書、寫字，視力就會大 大受損，長此以往，會引起近視等各種眼疾。用眼衛(wèi)生，首先應(yīng)從高質(zhì)量的照明開始，這就 要求我們在選購臺燈時(shí)更要注意發(fā)光質(zhì)量。2.4燈散熱系統(tǒng)散熱是影響臺燈LED使用的主要因素，大功率LED應(yīng)用過程中， 器件和燈具的散熱顯得很重要。我們對LED封裝和二次散熱進(jìn)行充分設(shè)計(jì)時(shí)，保證提高所

12、有環(huán)節(jié)的散熱性能。我們設(shè)計(jì)二次散熱裝置，來降低器件的熱阻。整體考慮導(dǎo)熱、散熱特性，以獲得良好的整體熱特性。2、5整體結(jié)構(gòu)要求優(yōu)秀的燈具不僅有高品質(zhì)的LED、高品質(zhì)的電器組件、高效能的反射器、合理的結(jié)構(gòu)，還要有好的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)。 我們在大功率LED臺燈產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就充分利用大功率LED的特 點(diǎn)和優(yōu)勢，在滿足實(shí)用需求和最大限度地發(fā)揮光源光效的前提下，對燈具進(jìn)行小型化設(shè)計(jì)， 將燈具整體設(shè)計(jì)成小巧精致使它可以適合不同的使用場所。對燈具采用工業(yè)造型設(shè)計(jì)， 使燈具在外觀造型上具有美觀、 舒服、 耐用等美學(xué)效果又能夠和環(huán)境相協(xié)調(diào)。 燈具的結(jié)構(gòu)件全部 采用金屬材質(zhì)， 金屬材料給人以結(jié)實(shí)耐用和高檔次的感覺，表達(dá)出

13、產(chǎn)品的檔次和現(xiàn)代感。 由于LED本身的優(yōu)勢以及高品位的燈具結(jié)構(gòu)，我們將大功率LED臺燈定位為高檔臺燈產(chǎn) 品，廣泛適用于辦公和學(xué)習(xí)場所。3、目前市場上的臺燈狀況目前市場上的臺燈按其種類可分為三種： 一種是普通的白熾臺燈， 一種是鹵素臺燈、 另一種 是熒光臺燈。采用普通的白熾燈泡或鹵素?zé)舻呐_燈，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)廉、發(fā)光的連續(xù)性能好，缺 點(diǎn)是耗能多， 尤其夏天會使人感到熱。 由于燈絲發(fā)光較集中， 如果其功率稍大就會產(chǎn)生眩光， 反之， 又會造成照度不夠。另一種普通熒光燈的臺燈，因熒光管發(fā)光面較大，從而被照射面 光線較均勻，被照射物后影形較小， 對眼睛有較小干擾。 但它的顯色指數(shù)低，且其頻閃效應(yīng) 使眼睛容易疲

14、勞。這里需要強(qiáng)調(diào)的是， 對臺燈要做系統(tǒng)和科學(xué)的評價(jià)， 而不能輕信某些廠家到達(dá)了某一項(xiàng)指標(biāo) 就自稱為 “護(hù)目燈 、 “護(hù)眼光源 ?，F(xiàn)在在市場中還沒有其他廠家推出大功率LED臺燈的應(yīng)用產(chǎn)品，普通的顧客對LED臺燈的認(rèn)識還需要進(jìn)一步普及提高。從照明產(chǎn)品的壽命全過程來看， 目前產(chǎn)品制造過程和廢棄過程完全沒有受到重視。 至于壽命 結(jié)束的含汞燈， 不應(yīng)該隨便廢棄和破碎， 應(yīng)集中處理以回收有害物質(zhì)。 這一點(diǎn)國外有些國家 已有立法，也希望中國這個(gè)燈具使用大國早一點(diǎn)提到日程上來。4、大功率LED臺燈技術(shù)指標(biāo)南京漢德森半導(dǎo)體照明生產(chǎn)的大功率LED臺燈是用金屬結(jié)構(gòu)配合大功率發(fā)光管 制成的。該產(chǎn)品能夠結(jié)合裝飾照明效果，性能穩(wěn)定，平安環(huán)保，耗能極低，是非常理想的新 一代環(huán)保臺燈產(chǎn)品。4.1功能及特點(diǎn)(1)節(jié)能：光源采用大功率LED，能耗低，效率高。功率：3W/ 4W;( 2)環(huán)保：無污染、紫外線、紅外線和熱輻射；(3)保健護(hù)眼：采用低壓恒流電源，無頻閃，無眩光，照射面積廣，亮度均勻，視覺效果好。真正做到了發(fā)光柔和、平穩(wěn)、連續(xù)，接近自然光，是真正的理想光源；(4) 經(jīng)久耐用：LED燈的壽命長達(dá)5 0 0 0 0 用；(5) 照度充足