第2章第五节LED及照明光源的选择解说ppt

2024/04/03 | 作者：BOB体育地址

　　免费在线、普通白炽灯?内部安装有金属钨做的灯丝，内部被抽成真空或充入少量惰性气体，灯丝通电后，钨丝呈炽热状态并辐射发光。? 2、卤钨灯?卤钨灯就是充有卤素的钨丝白炽灯，常用的卤钨灯有碘钨灯和溴钨灯。 1、?高压汞灯?分为标准型高压汞灯和自镇流型高压汞灯。自镇流型高压汞灯不需外接镇流器。? 2、高压钠灯?高压钠灯的放电物质是金属钠，高压钠灯的工作介质是金属钠蒸气，内部一般都充有金属汞和惰性气体。 3、?金属卤化物灯?又称金属卤素灯，它是20世纪60年代发展起来的第三代电光源产品。它是由汞灯演变而来的，灯管内加入卤盐（铟、铊、钪、碘化钠等），使汞蒸气浓缩，发光效率较汞灯大为提高；同时增加了红光和黄光成分，使光色接近白炽灯。由于它具有优良的显色性、较高的发光效率，并可以制造出多种色温，且灯的体积小，便于光学控制。 半导体电光源是一种无灯丝的固体电光源，是一种将电能直接转换成光能的半导体器件，它是靠半导体化合物制成的特殊结构把电能直接转换成光能，称为发光二极管，俗称LED光源。 荧光灯的优缺点? 优：价格实惠公道深入民心? 缺：含红外线和紫外线，重金属汞，不环保；频闪；高压，激活荧光粉，有一点的危险性；镇流器和启辉器功耗大；常规使用的寿命有局限性? 高压钠灯的优缺点? 优：穿透力强，目前主要用在车站，机场，公路 缺：含重金属汞；表面温度高，不能触摸；显色性低只有30左右；常规使用的寿命4000个小时左右；电压不稳，对钠灯的破坏性很高 金卤灯的优缺点? 优：每瓦能达到100LM，显色行高于90? 缺：常规使用的寿命1000个小时，启动慢；含重金属汞和稀有卤化物；表面温度高，不能触摸 四、LED的应用 随着发光二极管高亮度化和多色化的进展,应用领域也继续扩展.从较低光通量的指示灯到显示屏,再从室外显示屏到中等光通量功率信号灯和特殊照明的白光光源,最后发展到右上角的高光通量通用照明光源.2000年是时间的分界线年已解决所有颜色的信号显示问题和灯饰问题,并已开始低、中光通量的特殊照明应用,而作为通用照明的高光通量白光照明应用,似乎还有待时日,需将光通量进一步大幅度提升方能实现.当然,这也是个过程,会随亮度提高和价格下降而逐步实现.[1]? 1. LED显示屏 自20世纪80年代中期,就有单色和多色显示屏问世,起初是文字屏或动画屏.90年代初,电子计算机技术和集成电路技术的发展,使得LED显示屏的视频技术得以实现,电视图像直接上屏,特别是90年代中期,蓝色和绿色超高亮度LED研制成功并迅速投产,使室外屏的应用大大扩展,面积在100—300m不等.目前LED显示屏在体育场馆、广场、会场甚至街道、商场都已大范围的应用,美国时代广场上的纳斯达克全彩屏最为闻名,该屏面积为120英尺×90英尺,相当于1005m,由1900万只超高亮蓝、绿、红色LED制成.此外,在证券行情屏、银行汇率屏、利率屏等方面应用也占较大比例,近期在高速、高架道路的信息屏方面也有较大的发展.发光二极管在这一领域的应用已成规模,形成新兴起的产业,且可期望有较稳定的增长[1]??. 2. 交通信号灯 航标灯采用LED作光源已有多年,目前的工作是改进和完善.道路交互与通行信号灯近几年来取得了长足的进步,技术发展较快,应用发展迅猛,我国目前每年有四万套左右的订单,而美国加州在去年一年内就用LED交通信号灯更换了五万套传统光源的信号灯,根据使用效果看,寿命长、省电和免维护效果是明显的.目前采用LED的发光峰值波长是红色630nm,黄色590nm,绿色505nm.需要注意的问题是驱动电流不应过大,否则夏天阳光下的高温条件将会影响LED的寿命[1]??. 3.汽车用灯 超高亮LED能做成汽车的刹车灯、尾灯和方向灯,也可用于仪表照明和车内照明,它在耐震动、省电及长寿命方面比白炽灯有明显的优势.用作刹车灯,它的响应时间为60ns,比白炽灯的140ms要短许多,在典型的高速公路上行驶,会增加4—6m的安全距离[1]??. 4.液晶屏背光源 LED作为液晶显示的背光源,它不仅可作为绿色、红色、蓝色、白色,还可当作变色背光源,已有许多产品进入生产及应用阶段.最近,手机上液晶显示屏用LED制作背光源,提升了产品的档次,效果很好.采用8个蓝色、24个绿色、32个红色LuxeonLED制成的15in(1in≈2.5cm)液晶屏的背光源,可达到120W,2500 lm,亮度18000nits(尼特,cd/m2).22液晶屏背光源也已制成,仅为6mm厚,不但混色效果好,显色指数也达到80以上.目前大型背光源虽处于开发阶段,但潜力很大 5.灯饰 由于发光二极管亮度的提高和价格的下降,再加上长寿命、节电,驱动和控制较霓虹灯简易,不仅能闪烁,还能变色,所以用超高亮度LED做成的单色、多色乃至变色的发光柱配以其他形状的各色发光单元,装饰高大建筑物、桥梁、街道及广场等景观工程效果很好,呈现一派色彩缤纷、星光闪烁及流光异彩的景象.已有不少单位生产LED光柱达万米以上,彩灯几万个,目前正逐步推广,估计会逐步扩大单独形成一种产业[1]??. 6.照明光源 作为照明光源的LED光源应是白光,白光LED光源分类如表3,目前作为军用的白光LED灯具,已有一些品种投入批量生产.由于LED光源无红外辐射,便于隐蔽,再加上它还具有耐振动、适合于蓄电池供电、结构固体化及携带方便等优点,将在特殊照明光源方面会有较大发展.作为民间使用的草坪灯、埋地灯已有规模生产,也有用作显微镜视场照明、手电、外科医生的头灯、博物馆或画展的照明以及阅读台灯.随着光通量的提高和价格的下降,应用面将逐步拓展,以完成特殊照明向通用照明的过渡,估计2005—2010年会进入通用照明领域[1]??. 照明电光源的选择 选择光源时，应在满足显色性、启动时间等要求条件下，根据光源、灯具及镇流器等的效率、寿命和价格做综合技术经济分析比较厚确定。 不同光源在光谱特性、发光效率、色温、显色指数、使用条件和造价等方面都有自己的特点，我们应根据不同场所的详细情况，综合各方面的因素来确定光源的类型。 3）LED散热与结构 ?LED失效形式之一就是热失效,?随温度的升高,不但LED失效率大幅度提升,而光衰加剧,寿命减短等,因此其散热设计是不容忽视的一个重要环节;室外灯外壳的防护等级一般都要求在IP65以上,热量不能通过空气对流的方式散发了出去,所以利用良好的导热途径将LED的热量传到到灯壳;选择正真适合导热材料和良好结构设计直接决定了产品的性能 （1）散热器材料的选择一个散热片的散热效果主要根据散热片与发热物体接触部分的吸热底和散热片的设计。性能优秀的散热器，其性能应满足三个要求：吸热快、热阻小、去热快。 ?①吸热快：即吸热底与LED模块间热阻小，可以迅速的吸收其产生的热量。?为了达到这种效果，就要求吸热底与LED模块结合尽量紧密，令金属材料与LED模块非间接接触，最好能够不留任何空隙。?散热器的整体热阻就是由与LED模块的接触面开始逐层累计而来，吸热底内部的热传导阻抗是其中不可忽视的一部分。为了将吸收的热量有效地传导到尽量多的鳍片上，因此还需要吸热底有较好的横向热传导能力，我们在设计灯具时首先满足吸热底有足够的厚度，同时考虑LED模块的安装孔位进行加筋，也加强了灯具的整体性和机械强度 ②?热阻小：为提升吸热能力，希望散热片与LED模块紧密结合，不留任何空隙，一般加工方法加工出的表面是没办法实现的。吸热底与LED模块之间必然存在一定的空隙，如果空隙中是高热阻的空气，就没办法得到良好的导热效果，因此，应采用具有较低热阻及较佳适应性的材料填充其中的空隙，这便是导热膏的用武之地。但导热膏的热阻始终要高于加工散热片的金属材料，使用它只是权宜之计，并非真正的解决之道，要想根本上提高散热片吸热底的吸热能力，就必须提高其底面平整度。平整度是通过表面最大落差高度来衡量的，通常散热片的底部稍经处理即可达到0.1mm以下，采用铣床或多道拉丝处理能够达到0.03mm，散热片的吸热底越平整热阻越小，越有利于热量吸收，但由于没办法做到完美，涂抹导热膏成为了LED模块安装到散热器的必须步骤，进而达到吸热的最佳效果 ③?去热快，建议LED模块的吸热底和散热鳍片压铸成一体?(?或焊接杨一个整体)?，?即能够将从LED组吸收的热量迅速的传导到鳍片部分，整个灯体和散热鳍片是于空中，注意鳍片散发热气与气流方向要保持一致；才不会因气流而形成涡流而造成热气的滞留，进而由流动的气流顺利带走而散发，以最快是速度将热量 （2）散热选材原则:? ①导热性能好——相对其它固体材料，金属具有更加好的热传导能力； ②易于加工——延展性好，高温相对来说比较稳定，可采用各种加工工艺； ③易获取——虽然金属也属不可再生资源，但供货量大，不需特殊工序，价格也相对低廉 材料 热传导率K?(W/m.K) 比热容J/kgK-1℃-1 密度(g/cm3)? 银silver 429? 0.24 10.5? 铜?cooper 401? 0.39? 8.69? 金?gold? 317? 1.29 19.32? 铝aluminum 237? 0.9 2.7 AL6061铝合金 155 0.9 2.7? AL6063铝合金 201? 0.9? 2.7? AL1070铝合金 226? 0.9? 2.7? AL1050铝合金 209 0.9 2.7? diamond?钻石 2300? 铁 80 7.3~7.7 石墨 水平：700垂直：30 720 1.8~3.5 空气(25?℃)? 0.024 0.00118 LED的电源有哪些分类呢？ 一、LED电源按驱动方式能分为两大类： A. 恒流式： 1、恒流驱动电路驱动LED是很理想的，输出的是固定电流，缺点是价格较高。 2、恒流电路虽然不怕负载短路，但是严禁负载完全开路。 3、恒流驱动电路输出的电流是恒定的，而输出的直流电压却随着负载阻值的大小不同在一些范围内变化。 4、 要限制LED的使用数量，因为它有最大承受电流及电压值。 B. 稳压式： 1、稳压电路确定各项参数后，输出的是固定电压，输出的电流却随着负载的增减而变化。 2、稳压电路虽然不怕负载开路，但是严禁负载完全短路。 3、整流后的电压变化会影响LED的亮度。 4、要使每串以稳压电路驱动LED显示亮度均匀，需要加上合适的电阻才可以。 3、LED灯具基础知识 光通量? ? ?一光源所放射出光能量的速率或光的流动速率(Flow?arte），光源发射并被人的眼睛接收的能量之和即为光通量。单位：流明(lm）,符号?Φ?。? ????????正常的情况下，同类型的灯的功率越高，光通量也越大。例如一个100 (W）的白炽灯泡可产生1750lm，而一块30W的LED平板灯则可产生1700-2000lm的光通量。?? ? 显色指数? ????????衡量光源显现实照物体真实颜色能力的参数。显色指数(0-100）越高的光源对颜色的再现越接近自然原色。显色指数低则导致颜色失真。以下是常用灯种的显色指数：? ??????? 白炽灯：95??????????????????????? 管型荧光灯：65-80?? ??????? 三基色稀土荧光灯：80左右??????????高压钠灯：25-60?? ??????? 金卤灯：?70-90????????????????????LED平板灯：80-85?? 1、照明术语 色温?? ??????? ??????? 白炽灯的色温一般在2700K左右、日光灯的色温在2700-6400K左右、钠灯的色温在2000K左右、LED平板灯暖白光的色温在2800-3300K左右、冷白光色温在6000-7000K左右。?? ??? ??光效?? ??????? 光源将电能转化为可见光的效率，即光源消耗每一瓦电能所发出的光，数值越高表示光源的效率越高。从经济(能效）方面考虑，光效是一个重要的参数。单位：流明/瓦(lm/w）。?? ??????? 以下是常用灯种的光效指数：?? ??????? 白炽灯：8-14lm/W??????????????????单端荧光灯：55-80?lm/W?? ??????? 高压钠灯：80-140?lm/W?????????????自镇流荧光灯：50-70?lm/W?? ??????? 金卤灯：60-90?lm/W????????????????卤钨灯：?15-20?lm/W?? ??????? led光效：目前国际通行的LED白光光效为60-90lm/W 贴片式led的光效都能够达到130-150LM/W 大功率的LED灯的光效一般在30w~50w之间 COB（将LED芯片直接贴在高反光率的镜面金属基板上） 光效：150LM/W以上 ? 平均寿命?? ??????? 是指灯的光通维持率达到国家标准规定的要求并能继续燃点至50的灯达到单只灯寿命时的累计时间(即50的灯在2小时45分开，15分关的测试条件下失效时的寿命)。?? ??????? LED灯是所有照明产品中寿命最长的节能环保绿色产品，LED平均常规使用的寿命可达到100000万小时。 ?? 眩光?? ??????? 眩光是由于光线的亮度分布不适当或者亮度变化太大所产生的刺眼效应，它分为直射眩光和反射眩光两种形式。直射眩光是指光源所发出的光线直接射入人眼；反射眩光指在具有光泽的墙面、桌子、镜子等物面上反射的光刺入人眼。强烈的眩光会使室内光线不和谐，使人感到不舒适，严重时会觉得昏眩，甚至短暂失明。?? ??????? LED平板灯光线亮度分布均匀柔和，不刺激人的眼睛。?? ??? ?频闪效应?? ??????? 电感式荧光灯随着电压电流周期性变化，光通量也周期性的产生强弱变化，?? ??????? 使人眼观察转动物体时产生不转动的错觉，称为频闪效应。频闪效应还会使人产生不舒服的感觉，降低工人的劳动生产率。?? ??????? LED平板灯无闪频，是“绿色照明工程”产品 LED显示屏 交通信号灯 方向灯 刹车灯 尾灯 和爱迪生灯泡说再见的LED灯泡出现了！ 电压 110\120\220\240 灯座 E27/B22 颜色 白/红/绿/蓝/黄/紫 功率 5W LED 57 个 寿命 60,000 小时 既是灯饰也是很好的照明光源 国家发改委 《“十一五”十大重点节能工程实施意见》 2006年7月25日正式提出绿色照明工程 照明用电占全国用电量的12%左右。采用高效节能灯替代普通白炽灯可节电60～80%，节电潜力巨大。 主要内容 1、节能照明产品生产线、采用半导体（LED）灯，改造大中城市交通信号灯系统。开展在景观照明中应用LED的示范。 2008年北京奥运会大量应用了固体光源技术，总值接近5亿元。 4.4万个LED组成的画卷展现了中国5000年文明历史 “梦幻五环” 由4.5万个LED组成 北京盘古大观广场LED屏幕总面积达3400平方米，由7块LED屏组成，最大一块达900平方米 ? 有机电致发光器件 显示器件 固体光源之—— 1、以实施绿色照明工程为基点选择光源 照明用电占全国用电量的12%左右。采用高效节能灯替代普通白炽灯可节电60～80%，节电潜力巨大。 主要过程：1、限制白炽灯的应用； 2、采用卤钨灯取代普通白炽灯； 3、推荐采用紧凑型荧光灯取代白炽灯； 4、推荐采用钠灯和金属卤化物灯取代高压汞灯； 5、采用半导体（LED）灯，改造大中城市交通信号灯系统。开展在景观照明中应用LED的示范； 6、现如今，LED已作为普通照明光源走进了千家万户，真正的完成了绿色照明工程！ 2、依据光源的光色特性选择光源 在实施绿色照明工程的同时，往往还要根据地区的气候、室内环境氛围要求来选择光源。这时，首先要考虑合适的光源色温，再按照光源色温选择相应的光源，以便创造出舒适和谐的室内环境。 人们对灯光的颜色有温度感，这就是光源的色温。色温在5300K 以上的是冷色型光源；色温在3300-5300K 之间的为中间色型光源；色温低于3300K 的是暖色型光源。 3、依据光源的显色指数选择光源 光源的显色指数反映了同一物体在不同光源下所呈现的颜色不一致的程度。因此在不同的场合下，能够准确的通过要求选不一样显色指数的光源，既可达到规定的辨色要求，又可达到舒适的要求。 由表中可知钠灯、汞灯显色指数较低，显色性较差，常常用于要求辨色不高的场合，如道路照明，库房照明等；而暖白色、日光色荧光灯显色性一般，常用于辨色要求比较高的场合，如办公室和休息室，在教室等学习场合通常也选择日光色荧光灯和冷白色荧光灯（Ra=91）；在辨色要求很高的场合，如很看重显色性的美术馆、博物馆陈列室应当选择光色和显色性接近于日光的电光源，如显色性很好的白炽灯，卤钨灯等。实际照明大多采用色温低而又有温度感的光色，即大多采用普通荧光灯，而Ra大于80 的电光源常常用于局部照明。 第2章 建筑电气照明 第五节：LED光源及照明光源的选择 1、第一至四代光源 一、?第一代光源——白炽灯 二、?第二次电光源技术革命——荧光灯? 荧光灯是一种充有氩气的低气压汞蒸气的气体放电灯，荧光灯是通过引燃灯管内稀薄汞蒸气进行弧光放电，汞离子受激产生紫外线，激发灯管内壁涂层荧光粉发出可见光。 第一至四代光源 三、第三次电光源技术革命——高强度气体放电光源 四、第四次电光源技术革命——半导体发光二极管 四代光源情况介绍 ?1.?第一代光源-白炽灯1879年,美国爱迪生发明了具有实用价值的碳丝白炽灯,使人类从漫长的火光照明时代进入电气照明时代。也宣告了第一代光源-白炽灯的诞生。现代白炽灯是靠电流加热灯丝至白炽状态而发光。其具有光谱连续，显色性好，结构相对比较简单，可调光，无频闪等优点，使得其在随后的数十年间取得了加快速度进行发展。? 2.第二代光源-低气压气体放电灯20世纪30年代，荷兰科学家开发出第一支荧光灯，随后又开发出了集成镇流器于一体的紧凑型荧光灯。由于其采用创新性的气体放电原理，即由受激发的汞蒸气放电时发出的紫外线激发管内荧光粉而发光。其具有发光效率高，寿命长，光色好等优点，使得其在家居、办公、商业照明灯领域逐渐取代白炽灯成为使用最广泛、最成功的灯种之一。近年来欧、美等发达国家以及古巴、菲律宾等发展中国家都颁布法令或制定逐步淘汰白炽灯的计划，大力推广高效节能的荧光灯 同时也对荧光灯提出了更高的要求，要求更长的寿命，更高的光效，更紧凑的结构，更保的固汞，更少的汞量等绿色环保节能要求。在荧光灯开发成功的同时代，基于同样工作原理的紫外线灯，也成功开发出来应用在杀菌消毒，固化，验钞等领域，随着其工艺技术水平的逐步的提升，紫外线在其特殊的应用领域还将继续不断发挥其重要的作用。 3.第三代光源-HID高强度气体放电灯（high?Intensity?Discharge） 20世纪40-60年代，科学家发现提高气体放电的工作所承受的压力表现出的优异特性，又不断地开发出高压汞灯，高压钠灯，金属卤化物灯等高强度

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