LED灯具培训资料
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LED 知识培训资料
LED 光源
◎差不多认识:
LED（LightEmittingDiode），又称发光二极管，它们利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。（一）LED 的进展历史。应用半导体 PN 结发光源原理制成 LED 问世于 20 世纪 60 年代初，1964 年第一显现红色发光二极管，之后显现黄色 LED。直到 1994 年，蓝色、绿色 LED 才研制成功。1996 年由日本 Nichia 公司（日亚）成功开发出白色 LED。LED 以其固有的特点，如省电、寿命长、耐震动、响应速度快、冷光源等特点，广泛应用于指示灯、信号灯、显示屏、景观照明等领域，在我们的日常生活中处处可见，家用电器、机、外表板照明、汽车防雾灯、交通信号灯等。但由于其亮度差、价格昂贵等条件的限制，无法作为通用光源推广应用。近年来，随着人们对半导体发光材料研究的不断深入，LED 制造工艺的不断进步和新材料（氮化物晶体和荧光粉）的开发和应用，各种颜色的超高亮度 LED 取得了突破性进展，其发光效率提高了近 1000 倍，色度方面已实现了可见光波段的所有颜色，其中最重要的是超高亮度白光 LED 的显现，使 LED 应用领域跨过至高效率照明光源市场成为可能。曾经有人指出，高亮度 LED 将是人类继爱迪生发明白炽灯泡后，最伟大的发明之一。（二）LED 发光原理发光二极管要紧由 PN 结芯片、电极和光学系统组成。其发光体—晶片的面积为 10.12mil(1mil=0.0254 平方毫米)，目前国际上显现大晶片 LED，晶片面积达 40mil。其发光过程包括三部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树脂物中，当电子通过该晶片时，带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合，电子和空穴消逝的同时产生光子。电子和空穴之间的能量（带隙）越大，产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应，可见光的频谱范畴内，蓝色光、紫色光携带的能量最多，桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙，从而能够发出不同颜色的光。LED 照明光源的主流将是高亮度的白光 LED。目前，已商品化的白光 LED 多是二波长，即以蓝光单晶片加上 YAG 黄色荧光粉混合产生白光。以后较被看好的是三波长白光 LED，即以无机紫外光晶片加红、蓝、绿三颜色荧光粉混合产生白光，它将取代荧光灯、紧凑型节能荧光灯泡及 LED 背光源等市场。（三）LED 光源的差不多特点 1、发光效率高 LED 通过几十年的技术改良，其发光效率有了较大的提升。白炽灯、卤钨灯光效为 12－24 流明/瓦，荧光灯 50～70 流明/瓦，钠灯 90～140 流明/瓦，大部分的耗电变成热量损耗。LED 光效经改良后将达到达 50～200 流明/瓦，而且其光的单色性好、光谱
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窄，无需过滤可直截了当发出有色可见光。目前，世界各国均加紧提高 LED 光效方面的研究，在不远的今后其发光效率将有更大的提高。 2、耗电量少 LED 单管功率 0.03～0.06 瓦，采纳直流驱动，单管驱动电压 1.5～3.5 伏，电流 15~18 毫安，反应速度快，可在高频操作。同样照明成效的情形下，耗电量是白炽灯泡的万分之一，荧光灯管的二分之一、日本估量，如采纳光效比荧光灯还要高两倍的 LED 替代日本一半的白炽灯和荧光灯。每年可
节约相当于 60 亿升原油。就桥梁护栏灯例，同样效果的一支日光灯 40 多瓦，而采纳 LED 每支的功率只有 8 瓦，而且能够七彩变化。 3、使用寿命长采纳电子光场辐射发光，灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。而采用 LED 灯体积小、重量轻，环氧树脂封装，可承担高强度机械冲击和震动，不易破裂。平均寿命达 10 万小时。LED 灯具使用寿命可达 5～10 年，能够大大降低灯具的爱护费用，避免经常换灯之苦。 4、安全可靠性强发热量低，无热辐射性，冷光源，能够安全抵摸：能精确操纵光型及发光角度，光色柔和，无眩光；不含汞、钠元素等可能危害健康的物质。内置微处理系统可以操纵发光强度，调整发光方式，实现光与艺术结合。 5、有利于环保 LED 为全固体发光体，耐震、耐冲击不易破裂，废弃物可回收，没有污染。光源体积小，能够随意组合，易开发成轻便薄短小型照明产品，也便于安装和爱护。当然，节能是我们考虑使用 LED 光源的最要紧缘故，也许 LED 光源要比传统光源昂贵，然而用一年时刻的节能收回光源的投资，从而获得 4～9 年中每年几倍的节能净收益期。
◎照明常用术语:
◆光通量光源每秒种发出的可见光量之和，简单说确实是发光量。符号Φ，单位：流明（lm）。◆照度单位面积内入射的光通量，也确实是光通量除以面积所得到的值。照度分为水平照度和垂直照度。水平照度为光通量入射水平表面的照度，垂直照度为光通量入射到垂直面的照度。符号 E，单位：勒克司（lux）。◆光强发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量。符号 I，单位：坎德拉（cd）。◆光效电光源将电能转化为光的能力，以发出的光通量除以耗电量来表示。（衡量光源节能的重要指标）符号 lm/W，单位：每瓦流明（Lm/w）。◆平均寿命指一批灯泡至百分之五十的数量损坏时的小时数。 2/14
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单位：小时（H）。◆经济寿命在同时考虑灯泡的损坏以及光束输出衰减的状况下，其综合光束输出减至一特定的小时数。单位：小时（H）。此比例用于室外的光源为百分之七十，用于室内的光源如日光灯则为百分之八十。◆色温以绝对温度 K 来表示，立即一标准黑体加热，温度升高到一定程度时颜色开始由深红浅红-橙黄-白-蓝，逐步改变，某光源与黑体的颜色相同时，我们将黑体当时的绝对温度称为该光源之色温。光源色温不同，光色也不同：色温在 3300K 以下，光色偏红给以温顺的感受；有稳重的气氛，温顺的感受；色温在 3000--6000K 为中间，人在此色调下无专门明显的视觉心理成效，有爽快的感受；故称为"中性"色温。色温超过 6000K，光色偏蓝，给人以清冷的感受， a. 色温与亮度高色温光源照耀下，如亮度不高则给人们有一种阴气的气氛；低色温光源照耀下，亮度过高会给人们有一种闷热感受。 b. 光色的对比在同一空间使用两种光色差专门大的光源，其对比将会显现层次成效，光色对比大时，在获得亮度层次的同时，又可获得光色的层次。采纳低色温光源照耀，能使红色更鲜艳；采纳中色温光源照耀，使蓝色具有清凉感；采纳高色温光源照耀，使物体有冷的感受。◆显色性光源对物体本身颜色出现的程度称为显色性，也确实是颜色逼确实程度；光源的显色性是由显色指数来说明，它表示物体在光下颜色比基准光（太阳光）照明时颜色的偏离，能较全面反映光源的颜色特性。显色性高的光源对颜色表现较好，我们所见到的颜色也就接近自然色，显色性低的光源对颜色表现较差，我们所见到的颜色偏差也较大。国际照明委员会 CIE 把太阳的显色指数定为 100，各类光源的显色指数各不相同，如：高压钠灯显色指数 Ra=23，荧光灯管显色指数 Ra=60~90。显色分两种忠实显色：能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数(Ra)高的光源，其数值接近100，显色性最好。
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成效显色：要鲜亮地强调特定色彩，表现美的生活能够利用加色法来加强显色成效。
◎LED 技术参数:
发光角度 LED 发光角度一样是可视角度。如下图:
正向电压（Vf）: 当 PN 结两端加正向电压（即 P 侧接电源的正极，N 侧接电源的负极），现在 PN 结呈现的电阻专门低，正向电流大（PN 结处于导通状态）。蓝光，绿光，白光 Vf 一样在 3.2~3.6v。红光，黄光 Vf 一样在 2.0~2.3。正向电流（If）: 导通情形下的流过LED 的最大电流。一样小功率 LED，If 在 2~50mA。大功率 LED，If 在 100mA~1A。最大结温: LED 半导体晶片的最大实际温度。注意： 1. LED 应使用直流电源供电 2. 需注意防静电措施
结合一些具体实物讲解
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LED 应用灯具培训资料
LED 照明光源应用领域 1. 长期以来，由于 LED 光效低的缘故，其应用要紧集中在各种显示领域。 2. 随着超高亮度 LED（专门是白光 LED）的显现，在照明领域的应用成为可能。据国际权威机构推测，二十一世纪将进入以 LED 为代表的新型照明光源时代，被称为第四代新光源。目前 LED 灯具已应用在如下方面： 1) 室内照明装饰照明，如室内射灯，壁灯，台灯，客房灯等家庭照明，如日光灯，节能灯泡等 2) 室外照明包括投光灯，泛光灯，标志灯，广告牌，水底灯，轮廓灯（护栏管，灯带），数灯，点光源等 3) 环境灯光包括路灯、景观灯、艺术灯等，而且环境灯光现已有与太阳能，风能结合的案例。 LED 照明光源技术的应用前景及趋势（一）前景及进展趋势目前，照明消耗约占整个电力消耗的 20％，大大降低照明用电是节约能源的重要途径，为实现这一目标，业界已研究开发出许多种节能照明器具，并达到了一定的成效。然而，距离“绿色照明”的要求还远远不够，开发和应用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源势在必行。LED 以其固有的优越性正吸引着世界的目光。美国、日本等国家和台湾地区对 LED 照明效益进行了推测，美国 55％的白炽灯及 55％的日光灯被 LED 取代，每年节约 350 亿美元电费，每年减少 7.55 亿吨二氧化碳排放量。日本 100％的白炽灯换成 LED，可减少 1～2 座核电厂发电量，每年节约 10 亿公升以上的原油消耗。台湾地区 25％的白炽灯及 100％的日光灯被白光 LED 取代，每年节约 110 亿度电。日本早在 1998 年就编制“21 世纪打算”，针对新世纪照明用 LED 光源进行有用性研究。近年来，日本日亚化工、丰田合成、SONY、佳友电工等都已有 LED 照明产品问世。世界闻名的照明公司如飞利浦、欧司朗、GE 等也投入大量的人力物力进行 LED 照明产品的研究开发和生产。美国 GE 公司和 EMCORE 公司合作成立新公司，专门开发白光 LED，以取代白炽灯、紧凑型荧光灯、卤钨灯和汽车灯。德国欧司朗公司与西门子公司合作开发 LED 照明系统。台湾目前的 LED 产量仅次于日本列在美国之前，从 1998 年开始投入 6 亿台币进行相关开发工作。LED 进展历史差不多几十年，但在照明领域的应用依旧新技术。随着LED 技术的迅猛进展，其发光效率的逐步提高，LED 的应用市场将更加广泛，专门在全球能源短缺的担忧再度升高的背景下，LED 在照明市场的前景更备受全球瞩目，被业界认为在以后 10 年成为最被看好的市场以及最大的市场，也将是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的最大潜力商品。（二）照明应用中存在的要紧技术问题近年来，LED 的发光效率正在逐步提高，商品化的器件已达到白炽灯的水平，景观灯
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采纳的白色 LED 发光效率接近荧光灯的水平，并在稳步增长中。然而，在照明普及应用方面仍存在一些技术性问题：一是光通量有待进一步提高。采纳 LED 作为照明光源，必须可以发出更多的光，必须具有更高的能量效率。二是 LED 发出的光与自然光仍有一定的差距。白炽灯具有专门强的黄色光的成分，给人一种温顺的感受。而白光 LED 发出的白光带有蓝色光的成分，在这种光的照明下，人们的视觉不专门自然。三是价格较高。这是阻碍 LED 照明普及的要紧缘故。然而，近年来出于晶片技术的改良，制造成本正在急剧下降，近三年来 LED 的价格下降了近 50％，其正朝着高效率、低成本的方向进展，这为 LED 在照明领域的应用提供了有利条件。此外，较好的性价比也能够补偿成本价格方面的不足。
◎大功率 LED 灯具常用技术参数
●功率输入功率:灯具整体实际消耗的能量。实际上是灯具的总功率。 LED 功率: LED 灯珠实际消耗的能量。●供电驱动方式恒流驱动：电流差不多稳固，要紧用串联来驱动LED。恒压驱动：电压稳固，要紧用并联方式来驱动 LED，需要加限流电阻。输入电压交流电用在市电线路上，适用在不同国家 AC100~110，AC220~240V。直流电用在室内室外专用电源或者太阳能、蓄电池线路上，一样 DC12V，DC24V。电源效率功率因数：所谓功率因数，是指任意二端网络（与外界有二个接点的电路）两端电压 U 与其中电流
I 之间的位相差的余弦。在二端网络中消耗的功率是指平均功率，也称为有功功率
安全认证
CCC，CE，UL
●操纵方式：时刻自动操纵亮度自动操纵输出功率操纵●发光角度一样指二次配光后的可视角度。●照耀范畴灯具配光以后的可达到照耀区域。●平均照度一定范畴内的照度平均值。
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●中心照度灯具一定直线距离内最大的照度值，通常直截了当量取。●平均度路面照度平均度●材质灯体散热材料，质量光学材料●防护等级防尘防水●灯具寿命一样取决大功率 LED 半衰期及配套驱动电源寿命。目前 LED 产品品质保证：1.5~2 年◎灯具相关标准要求
LED 灯具目前暂缺国家标准，但具体应用上仍旧要求遵守各自领域的原标准。
◎ LED 路灯组成
1. 太阳能路灯
系统由太阳能电池组件部分（包括支架）、LED 灯头、操纵箱（内有操纵器、蓄电池）和灯杆几部分构成
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2. 一般路灯
一般路灯一样由灯具（LED 灯头）和灯杆两部分构成。假如要实现智能操纵，只要上加光控开关或时控开关即可实现自动操纵。
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3. 风光互补路灯
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系统由灯具（LED 灯头）、太阳能电池板、蓄电池、风力发电机、光控开关或时控开关和灯杆几部分构成。太阳能电池板，风力发电机采积能源由蓄电池储存，光控开关或时控开关操纵什么时候让灯具消耗蓄电池的能源！
◎ LED 景观灯
LED 草坪灯
由灯壳和光源组成。太阳能草坪灯无操纵器和蓄电池。
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LED 庭院灯
庭院灯一样由灯具（光源）和灯杆两部分构成。太阳能庭院灯可按要求实现有无操纵器和蓄电池。
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◎ LED 灯具的安规要求
LED 灯具在 UL 标准的分类
以下第一针对 LED 灯具、LED 灯泡及 LED 驱动器等三种差不多产品分类，及其分别沿用至各成品或零件时，所应参考的 UL 安规标准及应专门注意事项，以做为业者欲进行产品安规检测的差不多指南。只是该表仅供读者参考，产品实际的归类，仍须依产品的用途及其使用环境来决定。应用产品安规标准注意事项
LED 灯具指示灯 UL 48 涵盖可携式灯具，通过电源线的插头连接标称为 120 伏特 15 或 20 安培的分支电路上涵盖固定式灯具，使用于非危险区域且装设于低于 600 V 的分支电路上。
手把灯、厨柜灯、桌灯、 UL 153 立灯、壁灯等 (皆为带电源线插头) 圣诞灯串紧急指示灯，出口灯展现柜、镜灯舞台灯 UL 588 UL 924 UL 962 UL 1573 台阶灯、?灯、吸顶灯、 UL 1598 吊灯、壁灯、路灯、柱灯等 (皆不带电源线插头) 小夜灯 UL 1786
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低压花园灯 (不带电源 UL 1838 线插头) 水管灯 LED 灯泡指示灯泡 LED 灯泡 (ANSI Base)，内含驱动电路 UL 496 UL 1993 UL 2388
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E27 Base 是欧规，不能使用在北美市场。北美市场需用 E26 Base
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LED 灯泡 (非 ANSI Base)，内含驱动电路
UL 496
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LED 模块，不含驱动电 UL 路 60950-1 LED 驱动器电源供应器 (可带 LPS UL 安全回路) 60950-1
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输出 LPS 安全回路，则 LED 模块及 LED 操纵模块不需电气外壳 (Enclosure) LED 模块及 LED 操纵模块需提供适当电气外壳 (Enclosure) 爱护输出 Class 2 安全回路， LED 模块及 LED 操纵模块不需电气外壳 (Enclosure) 输出 LPS /Class 2 安全回路，则 LED 模块及 LED 操纵模块不需电气外壳 (Enclosure) LED 模块及 LED 操纵模块需提供适当电气外壳 (Enclosure) 爱护
电源供应器 (不带 Class 2 安全回路)
UL 1012
电源供应器 (带 Class UL 1310 2 安全回路)
驱动器 (可带 LPS/ Class 2 安全回路)
UL 935
低压花园灯电源供应器 UL 1838
Subject 8750 的安全评估与测试
在大略了解各产品应参考的标准后，以下将简单说明与上述标准互补的 Subject 8750。Subject 8750 目前已更新至第 3 修订版，内容共分为 12 章，其中第 1 - 4 章为：包含范畴，定义等总章；第 5 - 9 章为：结构要求；第 10 - 11 章为：测试评估；第 12 章则为：产品标示。以下即针对“结构要求”与“测试评估”等两大内容架构陈述。只是在此专门提醒读者，由于每一本安规标准的产品用途与使用环境规定有所不同，因此采纳 Subject 8750 条文规范的程度自然也不尽相同。
一、结构要求 (5 - 9 章)
1. 使用环境考量：产品使用在不同环境下，如干燥 (Dry)、潮湿 (Damp)、户外 (Wet) 等场所，安规标准关于带电体的间距、塑料外壳、测试、警示标语 (Marking) 等，会有不同的要求。
2. 机械性结构要求：此部份首重外壳的安全要求，并着重在防火、防电击、防碰撞等性能；另在金属外壳的厚度、防腐蚀性及塑料外壳的物理特性也有所要求，其它还有对隔板、内线爱护、抗拉、灌胶等规定。
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3. 电气性结构要求：包括危险带电体的幸免接触、外露的结线端子、内部结线、供电端与负载端的连结、电路的隔离、绝缘材质的使用、印刷电路板的规格、带电体的间距、电子零件、爱护装置、及 Class 2 或 LPS 安全回路的能量限制等，皆在此部份的规范范畴内。
4. 其它要求：如 LED 电源、LED 数组、LED 模块及 LED 操纵模块等安全及外壳要求等。LED 的电源能够是下列标准所验证的电源供应器，包括 UL 1012，UL 1310 及 UL 60950-1。差不多上，LED 数组、LED 模块及 LED 操纵模块只要位于 LPS /Class 2 安全回路上，就没有任何电气外壳的要求。LED 灯具关于电源输出方式的规定为差不多绝缘，与完全没有隔离是一样的。关于 LED 数组、LED 模块及 LED 操纵模块，假如使用的电源不用大到超过 LPS /Class 2，建议最好要符合 LPS /Class 2。反之，若使用的能量将大于 LPS /Class 2，则有没有提供隔离一次侧与二次侧电源电路的绝缘，对塑料外壳的要求上，是没有差别的。
二、测试评估 (10 - 11 章)
在 Subject 8750 的测试项目部份，UL 对产品常进行的测试如后：输入测试 (Input Test)、温升测试 (LED Module Normal Operations Temperature Test)、绝缘耐压测试(Dielectric Voltage Withstand Test) 、异常操作测试 (Abnormal Condition Tests)、电子零件专门测试 (Unreliable Component Abnormal Test)、50 瓦电路量测 (50-W Point Power Measurement Test) 等。
LED 灯具最新产品类别 (CCN)
因为 LED 灯具应用范畴的日渐广泛，因此在今年度， UL 定义了一些与 LED 应用有关的新的产品类别 (CCN)，如 OOQA2 (LED 模块，UL 8750)、FKSZ (LED 驱动器，UL935)、 OOLV (节能灯泡，UL1993)、QOVZ (可携式 LED 灯具， UL153)， QOVA (LED 厨柜灯， UL153)、IFAM (LED 固定式灯具，UL1598)、IFAO (LED ?灯，UL1598) 等，业者可依照不同产品类别进行 UL 安规的申请。在此例举目前与业者较为息息相关的 CCN，包括 OOQA2 与 FKSZ 的定义如下： CCN OOQA2 FKSZ 定义为 LED 光源的模块 (Module)，灯具厂商可将其整合在灯具的组装内 LED 驱动器 (Driver)
备注: 经由 UL 1012， UL 1310 与 UL 60950-1 所验证的电源供应器，也能够通过申请成为 FKSZ 的 LED 驱动器。尽管 LED 应用在灯具的技术上，尚有发光效率不足、散热限制等议题尚待克服，然而在迈入绿色能源的时代，LED 光源市场的进展前景仍是十分可期。尽管 LED 灯具的安规标准尚处于磨合的时期，但假如业者在进行产品研发时，能够主动积极注入新的安全思维，并随时留意国际市场上的产品检测信息，势必能够提升产品在以后的竞争力。
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