LED臺燈質量管理與可靠性

1、LED臺燈質量特性分析與可靠性設計專 業(yè):班 級:姓 名：學號：指導老師:年 月曰摘要引言現在臺燈行業(yè)的競爭，不單純是規(guī)模與價格的競爭，最根本的是企業(yè) 核心競爭力的競爭，競爭的實質是看誰能贏得持續(xù)的領先優(yōu)勢。臺燈 一般用在閱讀、書寫、設計、批閱等辦公或學習照明使用場所.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，對提高學習和 辦公的質量，提高工作效率,保護身體健康有很大的好處.只有充分地 認識照明的特點并選擇合適的燈具，才能讓我們的學習和工作變得更 加輕松舒適，身體變得更加健康，生活變得更加豐富多彩，工作變得更 加愉快.在使用臺燈的場所，如果燈光的照度和顯色性不夠,會使閱讀 者過度使

2、用視力,導致眼睛疲勞,而燈光光線長期地頻閃或有眩光會 給人的視覺神經系統(tǒng)帶來嚴重傷害，所以要特別講究照明的質量.從 滿足人類照明舒適、健康的角度并考慮到能源的節(jié)約,良好的照明應 具備五個條件：1、桌面照明要有足夠的照度2、顯色指數不低于80 3、 光線要穩(wěn)定4、無眩光5、使用綠色照明產品第一章概述1.1國內外臺燈發(fā)展19世紀末人類制造出電光源開始，是人工照明的高級階段，國外 在照明領域一直處于領跑世界的地位。電光源的發(fā)展可分為白熾燈、 熒光燈、氣體放電燈、場致發(fā)光光源、LED光源五個時期：白熾燈時期白熾燈利用熱能輻射發(fā)光的原理，使電流通過燈絲發(fā)熱之后發(fā)出 可見光。但是，白熾燈的電能損耗太大，效

3、率太低，而且光色偏黃， 因此在某些場合也不宜使用。熒光燈時期熒光燈是利用低氣壓的汞蒸氣在放電過程中能輻射紫外線，通過 紫外線刺激熒光粉而發(fā)光的原理。因其光色接近日光，且發(fā)光過程中 散熱很少，所以被全世界廣泛應用。氣體放電燈時期氣體放電燈是根據氣體、金屬蒸氣或幾種氣體與金屬蒸氣混合放 電而發(fā)光的原理所制成的燈，也是通過氣體放電把電能轉換為光能的 一種電光源。熒光燈、高壓汞燈、鈉燈和金屬鹵化物燈等都是應用了 氣體放電燈的原理。場致發(fā)光光源時期場致發(fā)光是根據電能激發(fā)的原理，使熒光粉在電場作用下發(fā)光， 屬于冷光型光源。這種光源省電且壽命長，此外它的亮度可由電壓和 頻率來調節(jié)，由于發(fā)光效率非常高，可用來

4、制作大面積的發(fā)光繃或塔 頂。LED光源時期LED也叫發(fā)光二極管，它是一種將電能轉化為光能的半導體，LED 改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與熒光燈發(fā)光的原理，而采用電場發(fā)光原理。 LED的壽命長、光效高、無輻射、低功耗。其在家居照明中還很少用 到，近幾年出現了不少LED的充電臺燈，這也是臺燈設計的一大亮點， 無數的照明設計師開始青睞于這項新的照明技術。臺燈是燈具的一個種類，臺燈一般與落地燈、吊燈、吸頂燈等種 類成系列推向市場，一般保持系列化、統(tǒng)一化的設計風格，這樣即節(jié) 約了研發(fā)產品的成本又便于消費者選購統(tǒng)一裝飾風格的燈具。單獨的 臺燈設計，一般較注重功能性，如可調節(jié)角度的臺燈、工作用護眼臺 燈、小型LED

5、充電臺燈等。臺燈的造型設計趨于情感化方向，著重體 現產品的內在品質，使人和產品之間產生情感上的共鳴，體現在互動 性、人性化、趣味性等方面。近年來，綠色設計也已經引入燈具行業(yè)， 臺燈設計也逐漸關注節(jié)能和環(huán)保。日前的燈具光源多采用節(jié)能燈，LED 光源日前雖然技術還不太成熟，但它必將是未來燈飾行業(yè)發(fā)展的一個 大趨勢1.2臺燈的發(fā)展前景：日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燈的 臺燈,其優(yōu)點是價廉、發(fā)光的連續(xù)性能好，但耗能多，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生眩光,如果其 功率稍小,又會造

6、成照明度不夠，而且頻閃問題嚴重.另一種普通熒光 燈的臺燈，因熒光管發(fā)光面較大，從而被照射面采光較均勻,被照射物 后影形較小，對眼睛有較小干擾.但它的顯色指數低，且其頻閃效應使 眼睛容易疲勞.至于壽命結束的含汞燈，不應該隨便廢棄和破碎,應集 中處理以回收有害物質.這一點國外有些國家已有國家立法，由于目 前大功率LED臺燈正處在市場開拓階段，價格偏高，且客戶對其了解 甚少.但其市場潛力巨大.考慮到它的諸多優(yōu)點,如護眼、省電、環(huán)保 和長壽命，它的生命力極強.可以預計,在不久的將來，隨著大功率LED 臺燈成本的不斷下降，它的市場會有爆炸性的發(fā)展.到時,大功率LED 臺燈將進入千家萬戶，成為我們每天工作

7、生活的好伙伴.1.3.研究目的研究臺燈的主要目的是方便自動開關燈、防止近視和矯正坐姿。它的靈感來自于生活中一些有礙健康的壞習慣，例如：電燈開關離你 比較遠時就懶的關燈，看書趴在桌上看。這些小習慣在我們不知覺的 時候就養(yǎng)成了，照成了現在許多人近視、脊柱彎曲，另外許多人不愛 隨手關燈，造成能源的浪費。設計好的臺燈，一方面可以更節(jié)省電 能，有利于環(huán)保，；另一方面可以糾正使用者的坐姿，預防脊椎變形 和近視。1.5研究意義近年來，我國青少年近視發(fā)病率節(jié)節(jié)上升，發(fā)病人數居全球首位，達 到歷史空前水平。近視正嚴重危害青少年的健康成長，同時影響我國 高素質人才職業(yè)的篩選，縮小特殊職業(yè)人員的選取范圍，更是對實現

8、 我國二十一世紀健康日標的嚴重挑戰(zhàn)。近視眼時時影響著青少年的學 習、健康、工作和生活，而且近視眼的防治是一種世界性的難題，迄 今沒有治愈的有效藥物和方法。日前的治療方法都存在很多隱患和風 險。所以必須從誘發(fā)學生患近視的根源上做起，才能真正防止?，F在的青少年之所以出現這么嚴重的近視問題，原因在于平生生活學 習中不注意坐姿，離光源太近，久而久之就出現了視力下降的情況。 我們設計的這種燈，它可以在使用者看書寫字姿勢不正確或距燈太近 時，燈光慢慢變暗來提醒你，直至你坐姿正確為止。從而是你養(yǎng)成良 好的讀書寫字姿勢，保護好視力防止近視的發(fā)生。1.6臺燈功能在溫馨的居室里，除了給居室照明，臺燈開始發(fā)揮著更加

9、奇妙的作用， 溫馨的床頭，設計巧妙的玄關，被人忽視的轉角，甚至在時尚的浴室 里，都能看到各式各樣的臺燈提升著家的品位。臺燈的擺放技巧在 客廳里，臺燈通常擺放在沙發(fā)轉角處，因為這個位置既可以彌補轉角 的空白，起到裝飾作用，又可以讓主人靠在沙發(fā)上，借著臺燈的光亮 看書。書房里的臺燈主要功能是學習照明，因此，最好選擇一些顏色 清爽、造型簡潔的。在考慮其亮度的前提下，其色彩要適合書房平靜、 雅致的學習環(huán)境。而臥室里的采光環(huán)境應該以溫馨、愜意為追求目的。 如果配合風格一致的臺燈和清麗的窗簾，讓你的臥室倍感舒適和溫 暖。裝飾功能愈明顯居室的臺燈已經遠遠超越了臺燈本身的價值， 臺燈已經變成了一個不可多得的藝

10、術品。在輕裝修重裝飾的理念下， 臺燈的裝飾功能也就更加明顯。為了讓空間更加富有層次感，燈飾 的選擇在家庭裝修里就變得非常重要。很多人都很重視吊燈、射燈、 落地燈的運用，但卻忽略了臺燈的選擇，其實，臺燈雖然小，要是運 用的好，對家居的裝飾效果一點也不小。而且臺燈裝飾起來也很方便， 只需在需要光源的方位多預留幾個插座即可。重慶燈飾至于臺燈款 式、風格的選擇，可根據自己的喜好與居室的裝飾風格而定。第二章、質量特性分析LED臺燈質量特性分析1、光源方向性好，按需照明，作為應急臺燈較好。2、體積小，LED基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹脂里面， 所以它非常的小，非常的輕。3、照度充足,滿足普通照明需

11、求。4、耗電量低LED耗電相當低。5、綠色環(huán)保，高效節(jié)能，LED是由無毒的材料作成，不像熒光燈含水 銀會造成污染，同時LED也可以回收再利用。6、無紫外線、無紅外線。堅固耐用，LED是被完全的封裝在環(huán)氧樹 脂里面，它比燈泡和熒光燈管都堅固。燈體內也沒有松動的部分，這 些特點使得LED可以說是不易損壞的。7、壽命長：LED光源有人稱它為長壽燈，意為永不熄滅的燈。第三章、臺燈可靠性設計與分析3.1設計方法人機工程法3.2設計理念燈罩上要合理遮擋光線以達到不影響別人的核心思想結構上要合理利用空間，而且高度和光線范圍要符合個人差異性材料上要盡量用藍綠色，增加人的舒適感選材盡量經濟，以降低制造成本要做到

12、節(jié)省能源3.3設計方案3.1.1光源的選擇日前光源的選擇主要有倆個待選方案：一是普通白熾燈；進行對比與 選擇：我們都知道無頻閃、無輻射、無眩光；我們都知道無頻閃、無 輻射、無眩光、護視力才是健康的。其實普通臺燈會因極高的交流電 頻閃產生強烈的電磁輻射，并且含有鎢、汞等有毒金屬，嚴重危害人 們的身體健康。而LED燈采用低壓直流發(fā)光技術，完全杜絕頻閃、輻 射和眩光，有效消除傳統(tǒng)光源中紫外線、紅外線對眼睛的傷害即使 夜間在長時間燈下學習，也不會出現頭痛眼脹的現象。3.1.2燈罩的設計乳白燈罩的主要作用是使光線更柔和、更均勻的向空間發(fā)散，而不會 產生刺眼的狀況。保護眼睛，也使燈具更符合其使用功能。且其

13、透光 率必須在一定范圍內，不能使光能在罩內浪費太多，也要能夠使光線 經過膜層散射到每個空間，既看不到內部燈珠，也使光線最大限度的 發(fā)散出去?？煽啃栽O計模型由于臺燈結構簡單，本身體積小，占用面積少，成本低，加上臺燈本 身的特點與用途，故適合采用串聯系統(tǒng)。串聯系統(tǒng)的特點是一個單元 失效，整個系統(tǒng)就失效。即使臺燈出現失效，也容易更換或修復。要提高整個系統(tǒng)的可靠性，必須對每一個單元質量都要控制，只有零件的質量特性好，才能保證整個系統(tǒng)的可靠性。LED臺燈可靠性的主要特征量5.1臺燈可靠度：假設規(guī)定的時間為t，產品的壽命為T，在一批 產品中的壽命有的Tt，也有的TWt,從概率論角度可以將可靠 度表示為Tt

14、的概率，即R (t) =P (Tt)5.2失效概率：指產品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內失效的概率， 其值等于1減去可靠度。累積失效概率是指產品在規(guī)定條件下和 規(guī)定時間內完不成規(guī)定功能的概率，故也成為不可靠度。它也是 時間t的函數，記作F (t)，顯然F (t) =P(TWt)可靠性分析。6.1性能效率高：大功率LED的發(fā)光效率已超過45 lm/W，更由于 LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，光效率遠遠大于白熾燈并正 在趕上節(jié)能燈和熒光燈。光線質量高：由于光譜中沒有紫外線和紅外線，故沒有熱 量，沒有輻射，不會給人眼帶來負擔，長時間閱讀或工作不會有眼睛 發(fā)疼發(fā)脹的現象。顯色性好：與熒光燈相比，大功E

15、D臺燈的顯色指數高， 通常在80左右。這樣有利于減少人眼的疲勞程度，對保護視力有很 大幫助。（4）維護成本低：LED壽命長，光通量半衰期壽命超過5萬小 時以上，一般正常使用30年以上?？箾_擊和抗震能力強，沒有鎢絲、 玻殼等易損壞的部件，非正?！皥髲U”的可能性很小。（5）體積?。嚎梢允篃艟咝∏删?，更適合不同的使用場所。（6）靈活性：與蓄電池配合很容易把臺燈做成應急燈。當停電 或緊急情況下，幫助人們疏散和照明。（7）綠色環(huán)：廢棄物可回收，沒有污染，不像熒光燈含有汞成 分。6.2可信性LED臺燈有高效的光學系統(tǒng)而高效能的光反射器是最有技術含量 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、線的均 勻度。我們通過計算機模擬來設計燈具的光學系統(tǒng)，使得從LED發(fā)出 的光線通過反射器和透鏡等光學器具重新分配，配光合理，完全達到 設計要求。反射器經過陽極氧化處理反射效率高、耐久性好；用透光 率高的混光材料做燈罩。即保持了光學系統(tǒng)的高效率，又減少了眩光。6.3安全性安全性是產品的重中之重，產品只有在不危害人身安全的前提 下，才能是合格的產品。LED臺燈有良好的散熱系統(tǒng)，散熱是影響臺 燈LED使用主要因素，大功率LED應用過程中器件和燈具的散熱顯得 很是重要。對LED封裝和二次散熱進行充分設計，采用中空帶翅金屬 散熱體和金屬材質的燈罩散熱，降低LED光源的熱阻，獲得良好的整 體熱特性。6.4

17、適應性優(yōu)秀的燈具不僅有高品質的LED、高品質的電器組件、高效能的 反射器、合理的結構，還要有好的產品造型設計。在大功率LED臺 燈產品設計時就充分利用大功率LED的特點和優(yōu)勢，在滿足實用需求 和最大限度地發(fā)揮光源功效的前提下，對燈具進行小型化設計，將燈 具整體設計成小巧精致可以適合不同的使用場所。使燈具在外觀造型 上具有關觀、舒服、耐用等美學效果又能夠和環(huán)境相協調。燈具的結 構件全部采用金屬材質，給人以結實耐用和高檔次的特點，體現出產 品高檔和現代感的特點。6.5經濟性與熒光燈相比，大功率LED臺燈的顯色指數高，通常在80左右。 這樣有利于減少人眼的疲勞程度，對保護視力有很大幫助，LED壽命

18、長，光通量半衰期壽命超過5萬小時以上，一般正常使用30年以上。 抗沖擊和抗震能力強，沒有鎢絲、玻殼等易損壞的部件，非正常“報 廢”的可能性很小。6.6時間性隨著社會經濟的發(fā)展，LED臺燈的生產規(guī)模將進一步擴大，企業(yè) 對LED臺燈生產技術的不斷深入研究，將有效提高LED的生產工藝水 平與交貨時間，來滿足顧客需要隨時間變化的能力第四章、總結在這次課程設計設計的過程中，我把以前所學的課再次的復習了 一遍，通過這樣的一次學習，對之前的各門功課更為了解，之前不是 十分了解的知識點通過這次設計性的學習理解了；并且通過這種系統(tǒng) 的綜合學習，把各門專業(yè)課成系統(tǒng)的，有脈絡的結合在一起，使我對 產品設計這門學科的了解更為清晰。這次的產品的設計使我們更加清 楚研究一個問題的層次和方法，一個好的層次才能更清楚的分析展 開，更利于有邏輯的思考。同樣用數理的方法，分析產品的質量以及 使用壽命，是的得出的結論更能使人信服。通過此次團隊的合作，我們了解了合作的力量遠遠大于個人，一個 團隊的分析會讓問題更充分的暴漏，同樣大家各抒己見，用頭腦風暴 法使的解決的方法更多，從而得出合理的具有操作性的實際可行的辦 法。此次我們團隊成員三人，大家明確了任務后，小組討論分工，由 于這次設計的幾個方面老師已經給定，所以大家就各自分了任務，開 始了作業(yè)。設計中