汽车LED照明灯

汽车LED照明灯（精选9篇）

汽车LED照明灯 篇1

所谓绿色照明,是指节约能源,保护环境,有利于提高人们生产、工作、学习效率和生活质量,促进身心健康的照明。

节能:我国照明用电约占全国发电总量的13%,目前达到每年3000多亿千瓦时,按10节能计算,每年可节约300多亿千瓦时。

环保:电是通过发电厂发出并通过长途输电才到达用户。它必须消耗煤炭、石油、天然气、水力等才能获得。在发电过程中,会产生大量二氧化硫、氮氧化物及粉尘等污染物,造成严重的酸雨及粉尘污染。通过绿色照明工程,节约照明用电,可以相应减少发电过程中污染物的排放量。采用新型高效光源,还可避免灯管内汞的成分,杜绝破碎玻璃向环境的排放,也可以达到保护环境的目的。

改善照明质量:人类长期在自然光下生活,眼睛对自然光的适应性好,自然光条件下人眼的视觉灵敏度高于人工光5%～20%以上。绿色照明极其接近自然光,有利于构建舒适、安全的光环境,提高人们的工作和生活质量。

一、LED的发展历史

1907年第一次在碳化硅里观察到加电发光现象,由于发出的黄光太暗,不适合实际应用,且因碳化硅与加电发光不能很好地适应,从而使研究被搁置了。

1936年发现硫化锌粉末发光的现象。出现了“电致发光”这个术语。20世纪50年代,英国科学家在电致发光的试验中使用半导体砷化镓,发明了第一个具有现代意义的LED。

20世纪60年代末,在砷化镓基础上使用磷化镓发明了第一个可见红光的LED。并使发出的红光更亮,甚至产生橙色的光。但亮度不及60W白炽灯的1%。

20世纪70年代,LED器件在家庭与办公设备中大量应用,此后LED开始用于文字点阵显示器、背景图案用的灯栅和线条图阵列。1972年开始有少量LED显示屏用于钟表和计算器。20世纪80年代早期LED能够应用于各种室外信息发布以及汽车信号灯。

20世纪90年代中期,研发出了第一个基于氮化镓的实用LED。这些LED能够发出绿光、蓝光或紫罗兰等颜色的光。高亮蓝光LED的发明使真彩广告显示屏的实现成为可能。白光LED的出现是LED从标识功能向照明功能跨出的实质性一步。白光LED最接近日光,更能较好地反映照射物体的真实颜色,所以,从技术角度看,白光LED无疑是LED最尖端的技术。目前,白光LED己开始进入一些应用领域,应急灯、手电筒、闪光灯等产品相继问世。

二、LED的优点

LED照明产品之所以受到重视,主要有以下优点:

1.寿命长,可超过10年。

2.更节能,利于环保。

3.给设计提供更多的自由度。

4.生动的饱和色彩,无需滤色片。

5.光方向性强,增加了系统的效率。

6.结实,防震。

7.动态色彩易控制,白光色温可调。

8.深度调光而光色不变。

9.瞬时启动,立即获得100□的光和色。

10.光源中无汞。

11.能冷启动。

12.低压直流工作,更安全。

13.外形尺寸小

14.光束中不含红外线和紫外线

三、LED工作原理

LED是Light.Emitting Diode的缩写,中文译为“发光二极管”。顾名思义,这是一种能发光的半导体器件。LED属于半导体光电器件,除了具有发光特性之外,它完全具备半导体整流二极管的特性。而且在外加正偏压的情况下能发出具有某种波长的光。这种发光特性发生在二极管特性曲线的正偏压部分。

LED的结构主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。当在电极上加上正向偏压之后,电子和空穴分别注入P区和N区,当非平衡少数载流子与多数载流子复合时,就会以辐射光子的形式将多余的能量转化为光能。

PN结根据其端电压构成一定的势垒,当加正向偏置电压时势垒下降,P区和N区的多数载流子向对方扩散。由于电子迁移率比空穴迁移率大得多,出现大量电子向P区扩散,构成对P区少数载流子的注入。这些电子与价带上的空穴复合,复合时得到的能量以光能的形式释放。这就是PN结发光的原理。由于P区的能隙大,光辐射无法发到导带,因此不发生光的吸收,从而可直接透射到LED外,减少了光能的损失。

四、LED在汽车应用上的优势

1.增进安全首先LED信号灯启动比白炽灯光源更迅速。驾驶员看到前方车辆刹车时,有更多的反应时间。其次LED灯工作在比较安全的低电压。

2.服务寿命超过汽车寿命LED车灯无需更换,驾驶者不必担心刹车灯失灵。

3.节省空间因为LED灯具可以做得更薄,可减小灯具的体积。

4.无污染和低能耗LED灯不包含水银,而且能耗极低。

5.日光色白光LED的光色更接近日光,这有利于驾驶员的安全驾驶。

6.提高能见度用LED灯作光源可以使汽车照到车前30米远。

7.光控LED的灯光可以通过聚焦透镜进行控制,让它射向所需的方向。如前方路面。避免迎面驶来的司机感到晃眼。

五、结束语

LED绿色照明发展前景非常光明,有巨大的潜力和空间,应用领域十分广阔,各国都投入大量的精力进行研究和开发,我国政府已将其列入十二五规划,相信在不久的将来LED绿色照明将大部分取代传统照明。

参考文献

杨清德.LED驱动电路设计与工程施工,2010

汽车LED照明灯 篇2

1.LED户外照明系列：路灯、庭院灯、地埋灯、泛光灯、投光灯、隧道灯、射灯、水下灯、草坪灯

2.灯具效率：≧95%

光学利用率：≧80%

驱动电源：效率（≧90%）/功率因素（数）（≧0.98）、寿命（≧30000小时）

配光曲线（蝙蝠形）：出光利用率（≧95%）﹔配光技朮使光强均匀度≧0.6﹔

散热性能（如何衡量？）：35℃环境温度下，结温＜75℃（60℃）

3.LED测试标准针对的测试事项

包括电特性、光特性、开关特性、颜色特性、热学特性、可靠性等。相关主要性能参数：电参数（单向非线性导电特性、低电压驱动、对静电敏感：正向工作电流=0.6Ifm、正向工作电压、反向漏电流、反向击穿电压、静电敏感度）、光参数（光谱分布和峰值波长、主波长、发光强度、光强分布特性、光谱、光通量、发光效率、辐射通量和辐射效率、色温、色纯度、显色指数等）、热参数（热阻、结温）、辐射安全（EMC）、可靠性和寿命（光衰、可靠性、一致性、有效寿命、环境特性）。

LED的颜色特性主要包括色品坐标、主波长、色纯度、色温及显色性等。

LED极限参数包括允许功耗Pm、最大正向直流电流Ifm、最

大反向电压Vrm、工作环境温度Topm四种。

静电敏感度特性是指LED能承受的静电放电电压。

LED的可靠性测试包括静电敏感度特性、寿命、环境特性等指标的测试。不含光通量、光效、电流、波长等普通参数测试。

4.LED光电参数的测量：LEDsterIII(LED高速光电综合测试仪)

针对LED光学特性的测试仪：彩虹I光学分析仪

5.LED技朮发展理论值400lm/W，目前半导体白光照明还远未成熟。现有的主流产品光效已达 110lm/W，研发已达 161lm/W，但要突破200lm/W,可能需要颠覆性技朮。

6.知识产权中原创性发明专利的80%～90%都集中在Nichia、CREE、Lumiled、OSRAM、Toyoda、Gosei、Toshiba等美日欧企业

7.大功率LED广义上说就是单颗LED光源功率大于0.35W(含

0.35W)的。基本上我们以1W的为主

8.一般白炽灯的光效约为12~24 lm/W，荧光灯为50~70 lm/W

9.大功率LED的透镜LENS很多都采用透明PMMA、透明PC、透明光

学玻璃等材质来做。

10.列出目前LED实际应用灯具的领域/行业（8种以上）：显示

屏（如：银行、证券、医院、体育场馆、市政广场、车站、机场等）、背光源（如：手机、计算机，尤其要瞄准“中等尺寸和大尺寸”未来主要方向）、交通(如：交通信号灯、道路照明)、汽车（如：仪表盘指示灯、车灯、尾灯）、景观照明（如：建

筑照明、景点装饰、街道/广场）、室内外装饰、特殊工作照明和军事运用（如：军事信号灯。矿灯、警示灯、救援灯、野外工作灯）。（不能：商用市场、民用市场）

室外照明：路灯、景观灯

室内照明（在技朮和应用上还在探索阶段）：地铁、地下车库、博

物馆、家居照明

特殊场合照明：如低温照明、矿灯照明

真正有效应用：背光源、（而非功能性照明、通用照明，进入通用照明的是2009年白光LED）

功能性照明：路灯、隧道灯、地铁轻轨、加油站、地下停车场所、大量应用：LED显示屏

11.列出你所知道的LED实际应用灯具的种类（非型号，12种以上）：

（激光输出的LED、LED簇模块、室外工作的超亮型LED、LED组件的导光管、LCD背光灯、景观装饰灯、变色灯具、路灯、LED车灯、LED矿灯、LED交通信号灯、液晶电视背光源LED），包括公司生产的下列LED产品：

光源类：射灯类（大功率MR16/JDRE27/ GU10）、防水模组、PAR灯类（大功率PAR20/ PAR38）

室内灯具类：嵌灯系列(AR75-3/ AR180-12/ AR95-6/ AR120-6)、T6灯条系列(1~4尺)、T8日光灯(2~4尺)、T-Bar方形灯(24*1W/25*1W/36*1W)、室外灯具类：路灯系列、隧道灯系列、泛光灯系列

户外工程类：洗墙灯、水底灯、彩虹管、大功率灯条、地埋灯、护栏管、数码管等

（1）MR16/JDRE27/ GU10/ PAR灯类差别：灯座不同，都是灯杯，射

灯的叫法，各适合不同的天花灯的灯座。GU10欧洲用的比较多，供电在230-240VAC﹔E26一般采用100-130V电网的用的比较多.日本,美国,墨西哥﹔E27一般用在220-240V上面。

MR16含义：一种属于大功率灯光源，MR：Multiface Reflect，多面反射（灯杯），后面数字表示灯杯口径（单位是1/8英寸），MR16的口径=16×1/8=2英寸≈50mm

GU10是指什么意思：GU：G表示灯头类型是插入式，U表示灯

头部分呈现U字形，后面数字表示灯脚孔中心距（单位是毫米“MM”）。

LED照明灯多项指标有问题 篇3

抽查结果:21家企业生产的22批次产品不符合标准要求。

主要问题:标志 (安全) 、电源端子骚扰电压、辐射电磁骚扰、互换性、外部接线和内部接线 (外部接线截面积) 、机械强度、耐热等项目不合格。

什么是LED照明灯

LED照明灯具是LED灯具的统称。LED是英文light emitting diode (发光二极管) 的缩写, 它的基本结构是将一块电致发光的半导体材料, 置于一个有引线的架子上, 然后四周用环氧树脂密封, 起到保护内部芯线的作用, 所以LED的抗震性能好。随着LED技术的进一步成熟, LED将广泛应用于居室照明。

LED灯的特点和优点

1.LED的内在特征决定了它是代替传统光源的最理想光源, 有着广泛的用途。

2.体积小。LED是一块很小的晶片, 具有小而轻的特点。

3.耗电量低。LED耗电非常低, 一般来说LED的工作电压是2V~3.6V, 工作电流是0.02A~0.03A。这就是说, 它消耗的电不超过0.1W。

4.使用寿命长。在恰当的电流和电压下, LED的使用寿命可达10万小时。

5.环保。LED是由无毒的材料制成, 不像荧光灯含水银会造成污染, 同时LED也可以回收再利用。

led照明广告语 篇4

2、绿色格朗，点亮健康！

3、格朗照明，点亮绿色商业。

4、高品质的绿色节能灯具。

5、一件灯具，终生节能。

6、品质+低碳，谁用谁知道——格朗照明。

7、点亮生活，温馨世界——格朗照明。

8、格朗，点亮我的健康生活。

9、有格朗，电费、照明不用愁。

10、格朗照明，节约我来当，黑暗我来挡。

11、点亮环境，格朗照明。

12、让格朗替你省每一分钱。

13、专业生产LED商业照明灯具。

14、格朗照明，世代传承。

15、扮靓绿色健康品质生活。

16、格朗环保灯，大家都放心！

17、用真诚，照亮上帝的心。

18、选格朗，选低碳，我能。

19、扮靓绿色品质生活。

20、品质追求，高效环保！

21、照明选格朗，省心又环保！

22、格朗，照出明朗风格！

23、低碳，从格朗照明开始。

24、格朗照明，光明常在。

25、让能源无限利用。

26、格朗，带您走近进新照明时代。

27、让每一个美好的今天成为未来的美好回忆！

28、格朗环保，不用说的！

29、节能，环保，照的.亮。

30、质在我心，“能”留你家。

31、格朗照明，掀起节能革命！

32、环保节能照明，信赖格朗。

33、节能，我们就行。

34、格朗LED照明，节能，环保，护眼专家。

35、绽放你的精彩，障显我的实力。

36、当品质先锋，做低碳宠儿——格朗照明。

37、想低碳，用格朗！

38、环保的，电点就够了！

39、格朗照明，照亮心灵。

40、品味时“光”，格朗相伴！

41、格朗，让我们的生活更明朗。

42、格朗照明，您身边的照明节能专家。

43、格节能环保，照朗朗乾坤——格朗照明。

44、照明选格朗，节能又环保。

45、着眼未来，精益求精，让你爱上回家的感觉。

46、享受节能环保新生活。

47、格朗格朗，格外明朗！

48、多一份格朗，多一份绿色。

49、格朗照明，点亮绿色。

50、格朗照明，点亮品质生活。

51、格朗照明，亮而节能。

52、江上清风，城中格朗。

53、节能环保，向格朗看齐！

54、节能环保，我选格朗！

55、节能灯用格朗，省钱寿命长。

56、用绿色点亮健康生活。

57、节能环保，格朗就行。

58、格朗，既环保又为您带来光明。

59、光明照耀者前路，你是否跟随。

60、格朗照明，点亮绿色生活。

61、绿色之光——格朗！

62、格朗照明，点亮您的精彩生活。

63、节能环保，不只是口号。节约即是创造。

64、格朗节能灯，低碳我最行。

65、格朗照明灯，环保又安心！

66、黑暗在哪里，我们就照到哪里——节能灯。

67、格朗照明，低碳先行。

68、绿色先锋，格朗照明！

69、格朗照明，未来光明！

70、节能环保，改变生活。

71、照明新时代，格朗来开创！

72、持久为您，点亮光明——格朗照明。

73、格朗照明，点缀多彩都市生活。

74、低碳品质谁用谁知——格朗照明。

75、点亮一盏灯，节能伴一生。

76、格朗环保灯，环保每一分！

77、格朗照明，商业的，专业的。

78、创节能格，朗日久调！

79、格朗照明，再现柔和阳光！

80、格朗照明，让生活更光彩！

81、格朗，既照亮世界又环保！

82、既要能节能，还能亮堂堂。

83、格朗照明，环保节能！

84、品质居上主宰绿色节能！

85、登（灯）大雅之堂，展绿色概念。

86、格朗更环保，节能又高效！

87、环保照明，品质格朗！

88、格朗照明，在低碳中享受高品质！

89、格朗照明，没你不行！

90、品质生活，光明无限。

91、少消耗，多明亮，长时间。

92、质量决定成败，环保才是真谛！

汽车LED照明灯 篇5

LED(Light Emitting Diode),发光二极管,是现代声控、光控、时控多用途的现代新生产品元件,是现代发展领先产品,是现代未来的(绿色)新代元件产品。是一种可以直接把电转化为光的半导体器件。它依靠材料中的正负极电荷复合来发光。

LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源,它有着广泛的(绿色)新代元件产品用途。

2. LED性能特性:

2.1 节能安全(现代新能源将取代的元件)

LED使用低压电源,一般LED的工作电压是2-3.6V,工作电流是0.02-0.03A,电的耗电量不超过0.1W。是一种比使用高压电源用电更安全的电器。目前已开始使用在各种公共场所的指示电器上。

2.2 高亮度、低热量

量度可达传统灯泡亮度,并且更可调、可控的光源应用。耗电量是普通灯泡的30%左右,甚至比HID或白炽灯更少的热辐射。安全性能增加200%倍。

2.3 适用性强、体积小

LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面,所以它非常的小,非常的轻,适用于各种环境,它也可以应用在现代的军事以及科技产品上。

2.4 使用寿命长

在恰当的电流和电压下,LED的使用寿命可达10万小时。

2.5 性能稳定

能正常工作8-10万小时。

2.6 响应时间短

普通灯的响应时间为毫秒,而LED灯的响应时间为纳米级。

2.7 环保

LED是由无毒的材料作成,不像荧光灯含水银会造成污染不含汞等有害物质,热量辐射很少,同时LED也可以回收再利用。

2.8 坚固耐用,抗震性好

比传统灯具有更强的抗震性能,更能适应和满足各种场合的安装需求。LED是被完全的封装在环氧树脂里面,它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分,这些特点使得LED可以说是不易损坏的新元件产品。

2.9 光束集中

2.1 0 发热量很小

对灯具材料的耐热性要求很高。

2.1 1 可控性强

可以实现各种颜色的变化。是各种产品的现代元件,应用于声控、光控、时控的新元件代替的新产品。

3. LED晶片的分类

3.1 按发光亮度分:

A.一般亮度:R﹑H﹑G﹑Y﹑E等

B.高亮度:VG﹑VY﹑SR等

C.超高亮度:UG﹑UY﹑UR﹑UYS﹑URF﹑UE等

D.不可见光(红外线):R﹑SIR﹑VIR﹑HIR

E.红外线接收管:PT

F.光电管:PD

3.2 按特殊种类分:

A.红外线灯(不可见光)

B.红外线接收管

C.光电管

3.3 LED晶片在生产和使用中需注意的问题

LED使用的条件

LED的功率从0.005W到1W甚至在3W到4.5W以上。因此LED工作需要满足两个条件:

A.正向电压V1≤3.4V。

B.正向电流I≥20m A.一般为20m A到1A。

LED在生产或使用中要注意静电的防护

4. LED的用途

4.1 采用白光LED作小型LCD彩屏的背光照明来取代冷阴极荧光灯(CCFT)。

由于驱动白光LED有电路简单、无须正负电源、且效率高、尺寸小的特点,在便携式电子产品中获得极其广泛的应用。随着白光LED性能的提高,白光LED作背光源的应用不仅用于手机、游戏机、PDA、MP4、数码相机等小彩屏电子产品,目前已应用到屏幕尺寸更大的DVD、GPS及15英寸笔记本电脑中。它已成为LED最大用户之一,占LED年产量的30%左右。

4.2 采用白光LED作小型数码相机的闪光灯来取代传统的氙灯。

由于采用短时间脉冲给LED供电可以比额定电流大一倍,给出的强光可满足相机补光的要求。驱动LED闪光灯的电路无须高压电源,也没有较长的时间充电的缺点,可获得更多的抓拍机会,并使电池使用时间更长。产品的使用率更高的要求。

4.3 采用太阳能电池、蓄电池及白光LED组成的真正绿色照明系统。

我国的太阳能电池生产量很大,2006年已达到370MW,太阳能组件的生产能力已大于1000MW。这对利用太阳能点亮白光LED灯创造了极为良好的条件。这不仅用于无电区,同样适合于城镇(在国外,主要依靠大量安装屋顶并网系统来发展太阳能光电产业)。目前我国已能生产成套适合牧区人民应用的白光LED照明系统。在一些城市也采用太阳能电池、蓄电池及光控电路组成LED路灯,能自动地天黑点亮,天亮关断。

利用太阳能转化成电能来替代火力发电是最理想的,但大规模地应用太阳能电能是一个大的系统工程。虽然我国已能生产大量的太阳能电池,但可惜的是95%用于出口,留在国内应用仅5%,目前利用太阳能点亮LED灯仅仅还在起步阶段。上海世博会的应用才引起我们科技人员对产品的重视。

4.4 采用白光LED灯取代白炽灯

采用白光LED来取代白炽灯的研发工作起步不晚,在2004年后不少单位采用Φ5高亮度白光LED开发出小功率LED灯泡(15W)、15~20W的管灯及40~60W的路灯、投射灯等产品,但并未量产。在我国南方一些工厂生产出各种1~5W LED灯泡及一些白光LED灯具,但大部分都出口而在国内市场上反而少见。目前成批生产的替代白炽灯的有:矿灯、各种手电筒、应急灯、小瓦数阅读灯及照明灯等。另外,有一些城市用LED路灯作试点工作,但尚未普及。

用白光LED灯取代白炽灯达到使火电厂减少二氧化碳、二氧化硫排放及节电的意义是十分重大的。北大宽禁带半导体研究中心张国义教授说:"如果全国居民用的电灯能有50%改用LED照明灯,每年节省的电量就是一个三峡发电站发电量的总和。"从目前来看,用白光LED灯取代白炽灯还刚开始,在LED的用户中占很小的比例,不足LED年产量的3%。2010年上海世界博览会的(绿色)环保,对LED技术的广泛使用,已使人们受到启发并引起关注。

随着半导体光电材料及工艺技术的进步及大功率白光LED的封装结构的改进,使得这两三年内白光LED的发光效率有长足的进步。1~5W的白光LED从以前的发光效率为30~40lm/W提高到50~60 lm/W,最近又提高到80lm/W。有一些顶级的发光效率可达100 lm/W以上。例如,Cree公司的一种4W冷白光LED,其光通量分挡,在350m A电流时其最高挡可达107~114lm(其功率为0.35A×3.3V=1.15W,其发光效率为93~99lm/W),典型的发光效率是80lm/W,而发展的目标是200lm/W。

在发光效率上白光LED不仅远远地超过白炽灯,也超过普通荧光灯、紧凑型荧光灯(节能荧光灯),这意味着:白光LED灯比它们更亮、更节电;而在寿命上则遥遥领先。声控、光控、时控应用更加广泛。

大功率白光LED的发光效率的提高给设计白光LED灯创造了条件,目前逐步用1~3W大功率白光LED来取代小功率Φ5白光LED设计LED灯。用1个到几个(或十几个)LED替代了几十个到几百个小功率Φ5白光LED,不仅增加了亮度、减小了体积,还提高了可靠性、简化了工艺。在军事产品、科技产品应用更加成熟。

例如,采用18个1W的白光LED组成的小型路灯可发出1440lm光通量,若采用白炽灯则需要100W。另外,用一个65lm的1W白光LED做成的强光手电筒,它可照射几十米远;若采用白炽灯来做则是不可能做到的。

5. LED存在的问题

上面已介绍了白光LED的特点及性能的提高,并开发出应用于各种场合的白光LED灯,但LED灯难进百姓家。这不是生产上存在什么难题,主要原因是白光LED照明灯的发光效率还不太高,并且价格太贵,使一般百姓家难以接受。以家庭常用的白炽灯、节能荧光灯与相同亮度的白光LED灯的价格比较目前1W白光LED的单价是8~10元,3W的单价是20~25元(与LED的质量及品牌有关),另外还要驱动电路及结构件。再考虑生产厂家的利润及商业利润,则单价可能要120元以上。从表2可以看出:9W节能荧光灯的发光效率与LED差别不大,但单价要比同样功率的白光LED灯价格低十几倍以上。这是白光LED灯难进百姓家的主要原因。要等到大功率白光LED的价格降低8倍左右、发光效率提高到150lm/W时,LED灯才能普及,这可能要等几年。节能荧光灯的上市到普遍应用也有近二十年时间(这有质量上的提高及价格下降的过程),白光LED灯的普及可能要比节能荧光灯快些(Φ5高亮度白光LED上市时单价大于1.5元,现在批量单价已降低到0.125~0.15元)。

6. 路在何方

白光LED照明灯的推广及普及的意义十分重大,但真的要在我国进入百姓家还有很多工作要做,要在技术上(发光效率达到120~150lm/W)、价格上(要比现在的价格降低8~10倍)有重大的突破,还需要不断的努力。白光LED照明灯的推广及普及工作是一项系统工程、重大项目,需要国家的规划、引导及扶持,在政策上及经济上的支持。

我国的上海、南昌、大连、厦门等城市已建立四大半导体照明基地,非常重视LED灯的推广使用工作。目前,广东省的广州、深圳、中山、东莞、佛山等城市的路灯已使用LED灯照明。

目前LED照明灯虽然还难进百姓家,但是还有很多领域可以大量地应用LED照明灯。这些领域的应用可促进大功率白光LED的生产、可促进技术的提高,并可降低生产成本。在LED照明设计、应用上也可获得更多的经验,有利于将来的推广。这些应用领域都是用电大户,对节电能起到很大作用。它们是:

A.城镇街道的路灯系统(包括太阳能路灯系统);

B.隧道及地下停车场(包括地下商场);

C.交通工具的照明(汽车、电车、轮船、飞机等的内部及部分外部照明灯);

D.大的公共场所的LED照明系统,例如火车站、地铁站、飞机场、大型超市、大型百货公司、大厦及医院等;

E.无电区的LED灯照明工程。

由于LED照明灯一般采用低压直流(恒流)供电。若采用交流220V市电供电,需要专门的变电装置输出低压直流电(如12V、24V等)并由LED驱动器来驱动LED灯。所以最好在新建这些建筑时就考虑到用LED灯,则在建筑设计中都把它设计在内,这要经济得多。而归建筑原用日光灯的照明系统要改造成LED照明,则改造的费用大、改造的时间长(如改造一个地铁站或一个候机大厅的照明系统)。

新建LED照明供电系统需要比传统照明供电系统要复杂些,费用要高得多,如果没有政策的支持及经济的扶持是难以成功的。

7. 总结

通过上面的叙述,我们可以总结得出结论:LED不但具有电路简单高效、功能多样、性能稳定、节能的优点,而且温度低,热量小,安全性很大,有着广泛的应用前景。通过2010年上海世博会的展示,人们对LED技术有更深刻的认识,更加确认它是高效节能绿色环保新产品元件,必须广泛地应用。这也正好切合我国政府提出的加强节能减排工作,大力推广高效节能产品,全面实行政府优先和强制采购节能产品的制度,广泛地应用LED技术,更好地完成我国政府部署的把节能减排作为加强宏观调控、调整结构、转变发展方式的重要任务。

参考文献

(1)魏国英著:《电工学》,北京:电子工业出版社,2004年版。

(2)韩克、柳秀山主编:《电子技能与DEA技术》,广州:暨南大学出版社,2005年版。

(3)张虹主编:《实用电路基础》北京:北京大学出版社,2009年版。

(4)朱庆欢,邓友娥主编:《电工电子技术实验》,广州:暨南大学出版社,2010年版。

(5)蒋玉萍,《新型绿色照明光源LED及其发展前景》,《电源世界》,2005年第9期。

(6)邱道昌,《LED-绿色环保的景观照明器材》,《照明工程学报》,2006年第17期。

LED照明灯在现代建筑中的应用 篇6

关键词：LED照明,现代建筑,节能,环保,健康

1 引言

近年来由于半导体技术的发展, LED照明已被越来越多的人所接受, LED俗称发光二极管, 是上世纪八十年代发展起来的, 起初色彩比较单一, 常见的只有红色、绿色, 主要用于仪器设备的指示灯, 替代传统的灯丝指示灯。到了九十年代后期, 蓝色的LED发光技术使LED照明的实现有了可能, 近年来LED灯的生产有了飞速的发展, 应用也越来越广泛, 已成为当今照明的必然发展趋势。

2 LED照明灯的原理及其照明应用

2.1 LED灯的原理

LED发光二极管的核心技术是在一块单晶半导体的两部分惨杂不同材料, 一边是p型半导体, 另一边是n型半导体, 在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层, 称为PN结。在某些半导体材料的PN结中, 注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来, 从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压, 少数载流子难以注入, 故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管称发光二极管, 它是制作LED照明灯的基本器件。

在可见光谱特性中没有白光 (见图1) , 可见光波长范围为380 nm~780 nm, 其中770nm~622nm为红色, 622nm~597nm为橙色, 597nm~577nm为黄色, 577nm~492nm为绿色, 492nm~455nm为蓝靛色, 455nm~390nm为紫色, 可见光谱没有精确的范围。人眼所能见的白光, 需至少两种光的混合, 即二波长发光 (蓝色光+黄色光) 或三波长发光 (蓝色光+绿色光+红色光) 的模式。上述两种模式的白光都需要蓝色光, 所以在蓝色LED出现之前, 白光LED是不能实现的。

2.2 LED灯的应用

1) 在公共建筑中的应用

在现代公共建筑中大多数的照明采用传统的荧光日光灯和用于局部照明的新型节能灯 (又称为紧凑型荧光灯, 有U型、H型、螺旋型等) , 白炽灯已逐渐退出市场。

传统型荧光灯即低压汞灯, 是利用低气压的汞蒸气在放电过程中辐射紫外线从而使荧光粉发出可见光的原理发光, 因此属于低气压弧光放电光源, 辐射出波长为253.7nm和185nm的紫外线 (主峰值波长是253.7nm, 约占全部辐射能的70%~80%;次峰值波长是185nm, 约占全部辐射能的10%) 以释放多余的能量。荧光粉吸收紫外线的辐射能后发出可见光。荧光粉不同, 发出的光线也不同, 这就是荧光灯可做成白色和各种彩色的缘由。由于荧光灯所消耗的电能大部分用于产生紫外线, 因此, 荧光灯的发光效率远比白炽灯高, 所以与白炽灯相比, 是一种节能的电光源。但荧光灯的最大缺点是会引起汞污染, 除了加强废旧荧光灯的回收和降低荧光灯含汞量, 没有其他办法。

在寻找替代荧光灯的新光源的过程中, 绿色无污染的新型照明LED灯产生了, 近年来, 由于LED技术的迅速发展, LED灯已成为替代荧光灯的必然趋势。

LED灯具有高效节能、健康、绿色环保、保护视力、光效率高、安全系数高及使用寿命长等特点, 完全符合现代建筑的需求。

在公共建筑中, 常见的室内公共照明为走廊照明、办公室照明、地下停车库照明、环境照明等, 而传统的照明灯具已不能满足现代建筑的要求, 具体分析如下:

(1) 走廊照明:照度不需要很高, 一般≥50lux, 但连续使用时间长, 传统小型节能筒灯或小功率的白炽灯, 易发热、使用寿命短、更换率极高。

(2) 办公室照明:照度要求比较高, 一般≥300lux, 照明灯的布置密度大, 传统使用荧光格栅灯较多, 但有频闪现象, 容易使眼睛产生疲劳, 电感整流器会产生50Hz交流声, 电子镇流器产生电磁干扰, 荧光还存在汞污染等, 这些多不利于人体健康。

(3) 地下停车库照明:由于现代建筑都设有地下停车库, 而它的照明是24h的, 连续使用时间特别长, 传统使用钠灯或荧光灯, 钠灯需有较大的散热空间、消耗功率很大, 荧光灯更换率极高。

(4) 环境照明:在会议室 (会场) 一般多采用格栅日光灯或筒灯, 虽然会议室使用照明灯的时间不长, 节能效果不明显, 但传统灯具调光困难, 会议场景不易控、不柔和。

从上述的分析中可以看出, 传统的照明存在着能耗高、使用寿命短、不环保、不易控等缺点。LED灯是与现代建筑相匹配的新型灯源, 解决了现代建筑照明中许多难以解决的问题。

LED灯应用于走廊照明, 不仅解决了灯具的发热问题, 提高了安全性, 还延长了使用寿命, 降低了灯具的更换率, 节约了电能的消耗。

LED灯应用于办公室照明, 解决了频闪, 降低了环境噪声, 消除了电磁干扰和汞污染, 同时也节约了电能的消耗。

LED灯应用于地下停车库照明, 大大降低了电能的消耗和灯具的更换率, 改变了照明环境。

LED灯应用于会议室等环境照明, 易控制, 可组成不同的照明场景, 给会议室 (会场) 营造一个舒适温馨的环境。

2) 在民用建筑中的应用

现在的民用建筑更追求节能、环保、安全, 家庭照明中的传统白炽灯、荧光灯与LED灯是无法相比的, LED灯的优势远大于传统的荧光灯, 在上述公共照明分析中已体现出来。为了具体说明, 将1.2m T8 LED灯与1.2m T8普通日光灯 (荧光灯) 作一比较。见表1。

从表1中可见, LED灯具有响应速度快、功耗低、照度高、使用寿命长、无污染、年更换率低等突出优点, 最终支出成本低。

虽然, 目前LED灯的前期投资略大于荧光灯, 但在很短的时间内就可以收回投资成本, 且目前LED灯的价格在大幅度的下降。

3) 在室外场合的应用

在室外, LED在建筑体的景观亮化和航空障碍照明等方面更能体现出优势, 由于LED灯色彩绚丽、易控制、电压低、安全可靠, 已在亮化工程中广泛使用。亮化工程中所采用的1.2m灯管功率一般为9W~11W, 而点光源灯功率一般只有3W~5W, 与传统的霓虹灯相比节电是可观的, 从可靠性和安全性来比, LED灯高于霓虹灯, 而且LED灯的色彩比霓虹灯丰富, 从控制技术角度来讲LED灯控制容易, 繁多的变化花样只需通过软件的修改就能实现。所以LED灯在亮化工程中已基本替代了霓虹灯。

随着现代建筑中高层建筑的崛起, 航空障碍照明也必不可少。高层建筑航空障碍照明采用LED灯后, 频率 (灯闪次数/秒) 极易控制, 标识明显, 且由于低电压供电, 安全性高, 防水易满足要求, 维修率很低。此外, LED灯消耗功率低, 可以与太阳能电池配合使用, 真正体现节能环保的理念。

3 LED照明灯不足及其现状

LED灯虽然有很多优点, 但还有其不足之处, 如:照射角度有限制, 一般LED只能照射180°以下, 而普通节能灯几乎可照射360°;LED灯的光线过亮, 会强烈刺激眼睛, 而普通节能灯相对柔和;生产过程中, 每个批次的LED波长不易一致, 造成颜色的一致性差, 如要求颜色一致, 则会增加成本。LED灯由于采用直流电源供电, 电源的可靠性和质量也有待研究。

目前, LED灯具没有统一标准, 而LED灯具的生产厂家又很多, 生产质量参差不齐, 会影响到LED灯的产业发展。

4 结束语

目前国家越来越重视照明的节能及环保, 已经在大力推行LED灯的使用。尤其是公共建筑中, 《建筑照明设计标准》 (GB 50034-2013) 和《中国照明学会地下车库智能照明技术指导意见 (试行) 》明确提出了推广使用LED灯。若LED灯的成本随LED技术的不断提高而降低, 民用建筑中LED灯的使用也会越来越多, 白炽灯、荧光灯及节能灯必然会被LED灯所取代。

综上, LED照明符合节能、环保、安全、绿色、健康的建筑新理念, 必将在公共建筑、民用建筑及其他领域中得到广泛应用。

参考文献

汽车LED照明灯 篇7

当今照明消耗约占全部电力消耗的五分之一, 降低照明用电是节省能源的重要途径, 为实现这一目标, 业内人士已研究开发出许多节能照明器具, 并达到了一定的成效[1]。然而, 目前市场上的很多照明工具都是人工控制的、非自动化的, 这不仅会给人们的生活带来不便而且还会造成能源的损失, 尤其是在教学楼、广场等公共场所。现研制了一种感应式的LED照明灯, 通过系统对信号的一系列的处理, 实现对灯亮或灯灭进行准确且及时的控制, 该系统具有探测灵敏度高、作用范围大、可靠性能好等优点。

1 工作原理

这种照明工具我们可以称它为基于微波探测模块的感应式LED照明灯。现在以TX982的探测模块为例, 工作原理图如下方图一所示, 它是由探测模块IC1、数字电路IC2、光控电路、双向晶闸管开关以及电源等部分电路组成。探测模块IC1自身带有发射和接收微波信号的天线, 它的基本工作原理是模块产生的微波信号由其自带的环状天线向空间发射, 随即产生了一个立体空间微波防范区, 该防范区沿轴心方向是一个椭圆形的半径为2至6米且可调的空间微波探测场。根据电磁波的多普勒效应, 人体会对IC1环状天线所发射的微波产生反射作用[2]。当人或者其它的物体在该防范区移动时, 环状天线就会接收到反射回来的微波信号, 根据微波的开普勒效应可以知道此微波信号会与原来发射的信号产生频移 (或相移) 。这一变化量经由模块内部电路检测、放大、整形、多重比较以及延时处理后, 由模块白色输出线输出下拉灌控制电流信号, 以控制后级电路工作, 该电信号的频率与人体或物体移动的快慢有关, 而幅度的大小与人体或物体距环状天线的距离成正比。此外, 环状天线轴芯方向的探测能力较强, 我们应使环轴芯指向被探测的区域。这样便会提高配有该微波探测模块的感应式LED照明灯的工作效率。

2 电子电路基本功能

如上图所示, 与二极管VD1、VD2组成简单的降压稳压电路, 向模块IC1与模块IC2提供12V的直流工作电压。当模块IC1探测到有人活动时, IC2的与非门F1输入端变为低电平, 反相后输出高电平。

R4和光敏电阻RG组成光控制电路。白天RG因受自然光照射, 其电阻值较小, 所以使IC2的与非门F2的输入端即5脚电低于电源电压值的1/2, 为低电平, 与非门F2封锁输出高电平通过R5向电容器C4充电, 并充至电源电压。夜晚RG上无光照射, 电阻值变大, 与非门F2输入端即5脚位高电平, 如果此时有人进入监控范围, 与非门F1输出高电平, 共同使与非门F2导通输出低电平, 由VD3再经并联的与非门F3和与非门F4反相后变成高电平, 通过电阻R6是双向晶闸管VS导通照明灯HW点亮。

如果人离开了其探测范围, IC1模块停止输出与非门F1输入端因为上拉电阻而恢复高电平, 反相后变成了低电平, 与非门F2封锁, 输出高电平再通过R5向C4缓慢充电, 约近30s后, C4上的电压大于电源电压值的1/2时, 从而实现与非门F3、与非门F4的翻转, 输出低电平, 晶闸管VS失去触发电流, HW照明灯熄灭。

3 电子电路元器件的选择

IC1:宜选用TX982型微波探测模块, 该模块采用塑料封装, 自带圆环状发射接收天线;模块上设有两个发射二极管指示灯和一个灵敏度调节孔, 并设置安装固定螺钉孔, 所以安装非常方便。模块对外联系仅通过1.2m的电缆线, 红色芯线为电源正端 (12V) , 白色芯线为控制信号输出端内电路为集电极开路输出, 屏蔽层皮网为地端, 接电源负端。模块内设有延迟电路, 在模块初次加电时, 系统将闭锁预热60s, 同时完成微处理器的初始化和建立电磁场, 这时模块壳体上红色二极管照明灯点亮, 延迟60s后熄灭, 系统自动进入监控状态。此时若有人在监控区域活动, 模块将有10s信号输出, 并由壳体上绿色发光二极管指示灯作同步点亮显示。如果有人做持续活动, 则信号会输出不断。

该电子电路的IC1选用TX982型微波探测模块, 而IC2可以选用CD4011、CC4011或MC140114—2输入与非门数字集成电路VD1。选用1N4004型硅整流二极管, VD2选用1N4148型硅开关二极管;ZD1选用的是12V、1W硅稳压二极管如2CW110—12V或1N4724A等型号。VS宜选用触发电流较小的BTA01小型双向塑料封装晶闸管, 最大通态电流为1A。HW宜选用5W白光LED灯杯。C1要求选用的是CBB3—400V型聚丙烯电容, 为1u F;而C2、C4选用的是CD11—25V型电解电容, C2为470u F, C4为22u F且C4的漏电流尽可能小些, 最好能够采用钽电容;C3为CT4型独石电容, 为10n F/630V。RG为MG68型光敏电阻, 亮电阻小于1MΩ, 亮电阻大于2MΩ。R1为51Ω1/2W, 采用金属膜电阻, 其余电阻可以采用RTX—1/8W碳膜电阻, 其中R2阻值为470kΩ, R3为12kΩ, R4为680kΩ, R5为1MΩ, R6为410Ω。

4 调试结果及分析

加入微波探测模块TX982, 当有人或者其他的可以动的物体出现在微波信号检测的范围内的时候, 反射回来的信号经过模块内部的处理可以得到需要的信号。有人进入的时候照明灯会发亮, 当人离开它的监测范围的时候, 约经三十秒后照明灯自动熄灭。

白天RG因受自然光照射电阻值较小, IC2的与非门F2的输入端集五脚电平低于电源电压值的1/2。通过R5向电容器C4充电。夜晚的时候, 因为么没有光照, RG的阻值变大, 与非门F2是高电平, 入这个时候有人或者是移动的物体进入监测范围, 与非门F1输出高电平, 使得与非门F2输出低电平。经过VD3使得并联的与非门F3和与非门F4反相后变成高电平, 然后经过电阻R6使得VS导通, 于是照明灯就发亮了。

5 结束语

微波探测模块是设计和制作各种自动检测、自动报警及自动控制产品的理想选择[3]。通过引入微波探测模块而形成的感应式LED照明灯能够改善人们的日常生活以及提高工厂的生产效率, 鉴于现在电能供应紧张的情况, 研制此种类型的节能照明工具是非常有必要的。微波信号的发射与回收以及对信号的较为精确地处理都给该感应式LED照明灯带来了市场竞争力, 所以说现在的LED市场是很有活力的, 更需要一些新的更高效率的产品。

参考文献

[1]马振, 刘志军.关于LED发展趋势的探讨[J].科技资讯, 2010 (11) :132.

[2]张晓东.微波探测器TX982及其应用:下[J].电子世界, 2004 (10) :51-53.

W317在LED照明灯中的应用 篇8

关键词：W317,LED照明灯,恒流源

在绿色、低碳、环保的召唤下, 新能源是全世界发展的主流。照明方面的能源消耗是巨大的, 为了降低能源。新型的LED照明灯问世了, 它具有体积小、重量轻, 无污染, 可承受高强度机械冲击和震动, 不易破碎, 且亮度衰减周期长, 使用寿命可长达50, 000—100, 000小时, 发光效率能达到日光灯的2.5倍、白炽灯的13倍。现白炽灯的发光效率是很低的, 只有5%的电能转化为光能, 95%的电能都变成热浪费了, 因此LED也同时拥有省电与节能的优点。

未来节能绿色环保为主题的低碳经济无庸置疑的将成为主旋律。居室照明灯具将向更加节能化、健康化、艺术化和人性化发展, 导致LED发展前景将非常乐观。LED照明灯会遍布社会的各个角落, 进入家庭, 取代现有的照明灯。但它的控制方式多种多样, 现介绍一种用W317来实现控制的LED家用照明灯。

1、三端试可调稳压器W317简介

可调试三端稳压器, 国内产品的前缀是W, 即W317, W337。后两位数字17表示为正电压输出, 37表示负电压输出。317系列稳压器输出连续可调的正电压, 337系列稳压器输出连可调的负电压, 可调范围为1.2V~37V, 最大输出电流IOmax为1.5A。稳压内部含有过流、过热保护电路, 具有安全可靠, 性能优良、不易损坏、使用方便等优点。其电压调整率和电流调整率均优于固定式集成稳压构成的可调电压稳压电源。W317系列的引脚如图1:

W317其特性参数:

输出电压可调范围:1.2V~37V

输出负载电流:最大1.5A

输入与输出工作压差ΔU=Ui-Uo:3~40V

2、W317恒流源的实现电路

W317恒流输出的大小取决于R1和R2的阻值, 一般R1的阻值很小, 主要靠调节R2, 改变其输出电流。根据负载电流的大小, 调节R2的阻值使其达到负载需要的电流值。

3 W317在LED家用照明灯中的应用

3.1 W317在LED家用照明灯中实现的原理图

图3:W317在LED家用照明灯中实现的原理图

(1) 电源变压器:是降压变压器, 它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压, 并送给整流电路, 变压器的变比由变压器的副边电压确定。

(2) 整流电路:利用单向导电元件, 把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。在桥式整流电路中, 每个二极管都只在半个周期内导电, 所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半, 电路中的每只二极管承受的最大反向电压为变压器副边电压×。

(3) 滤波电路:将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除, 从而得到比较平滑的直流电压。

(4) 恒流电路:W317器件和外围电阻组合形成恒流源电路, 输出电流不随交流电网电压和负载的变化而变化, 只与R1和R2有关。

(5) 发光二极管 (LED) :选用欧司朗自然暖光, 性能一致的LED, 连接成并联工作方式。

3.2 W317在LED家用照明灯中实现的工作过程

安装过程:在市场上购买现成的灯罩, 把灯安装面进行改造, 增加LED散热性。将1N4007、W317、C1、R1、R2、C2器件焊接在线路板上, LED1、LED2、LED3、LED4发光二极管固定在改进的面上, 连接成并联形式, 其优点是两端的电压较低, 当某一个颗LED品质不良断开时, 不至于影响余下LED正常工作。

实现过程:用9V输出的变压器进行电压变换, 将220VAC的电压变成9VAC的电压, 然后经1N4007组成的桥式整流, 将9VAC整流成直流, 用电解电容滤波, 使整流后的直流电的波形更加平稳, 输入到W317的输入端, 调节R2的阻值, 使W317的输出电流为600m A左右, 形成恒流输出方式, 驱动LED1至LED4四个发光二极管, 使发光二极管正常发光。在试用过程中经测试, 得出发光二极管两端的电压为2.98VDC, 流过四个发光二极管的电流在600m A左右, 温度为20℃左右, 达到了使用要求。

4、总结

目前LED照明灯控制电路是很多的, 比如目前适合于高压型LED产品设计电压是交流/直流220V电压, 每个回路LED数量36-48个串联, 每个回路电流20m A以下, 限流方式有两种, 一种是电阻限流, 这种方式电1/4W金属模电阻, 均匀分布散热, 这种接法在目前是最稳定可靠;另一种是电阻电容串联限流, 这种接法大部分电压降在电容上, 电阻功耗小, 只能用在稳定的长亮状态, 如果闪动电容储能, 反而电压加倍, LED容易损坏。

PWM控制方式设计的LED电源是比较理想的, 因为这种开关电源的输出电压或电流都很稳定。电源转换效率极高, 一般都可以高达80%~90%, 并且输出电压、电流十分稳定。这种方式的LED电源主要由四部分组成它们分别是:输入整流滤波部分、输出整流滤波部分、PWM稳压控制部分、开关能量转换部分。而且这种电路都有完善的保护措施, 属于高可靠性电源, 也许是以后的主流。

参考文献

[1]GB/T.24827-2009.道路与街道照明灯具性能要求.中华人名共和国国家标准.

[2]GB/T.9468-2008.灯具分布光度测量的一般要求.中华人名共和国国家标准.

[3]IEC62384.LED.模块用直流或交流电子控制装置性能要求.

[4]CIE.121.灯具的光度学和分布光度学.

[5]CIE.127.LED.的测量.

汽车LED照明灯 篇9

科学技术的进步有力地推动着照明技术的发展,大功率LED和光纤照明是目前照明领域的研究热点,两者均具有独特的发光机理和照明特性,技术和产业的发展非常迅速。

大功率LED具有亮度高、寿命长、颜色变化范围广、发热量低等显著优点,被认为是照明领域主流光源的最有力的竞争者。功率型LED正在从单芯片1W、3W和5W向功率高至10W以上迈进,这为LED成为照明领域的主力军奠定了基础。光纤照明因光线在光纤内进行全反射的原理而传导光,且光纤材质具有只导光不导电、安全可靠、体积小、柔软可弯曲、使用寿命长、装饰性强等优点,在特种照明领域拥有不可替代的优势。

在考虑到光纤照明和LED光源各自优势后,研制的LED光纤照明系统最大程度的实现了它们的互补。LED光源发光角度小,光线相对集中,单位面积亮度高,非常适合光纤对传输光线的要求。本文主要是研究高效大功率LED光纤特种照明灯具,包括大功率LED照明灯具,二次光学设计的LED光学系统,LED与光纤的紧凑型连接,以及光纤尾端灯具的设计和开发等。通过研究大功率LED照明和光纤照明的设计方法和共性技术,开发高效大功率LED光纤特种照明灯,对扩展LED和光纤的应用领域和解决照明设计中诸多问题都具有一定的促进作用。

2 系统组成

这一套光纤照明系统(如图1)主要由光源驱动部件、光源、光学连接件、光纤对准机构和光纤组成。整个外壳为铝制结构,使得灯具整体美观大方且散热性能好。

2.1 光源驱动问题

LED驱动技术各种各样,不好的驱动技术直接影响着LED光源的寿命。而评价LED驱动的优劣,不仅取决于其驱动效率、器件的集成度、控制数量、响应速度、故障诊断、耐热等,也因LED应用的场合需要不同而不同。本文所设计的光纤照明灯,光源驱动要求体积小,且在密闭空间内需要高散热能力,但是因为是单个LED,因此对其控制数量、响应速度等要求并不高。

这里使用的驱动是封装集成驱动器,采用的是高频脉宽调制式开关变换电路,其体积小,电压适应范围宽,工作稳定,输入输出隔离,安全性好;且为密封型封装结构,适合在高湿度、高粉尘和强震动环境下使用。

2.2 LED光源的散热

在选择LED光源时,选择的是进口1W大功率LED,输入电流在350m A,其光通量为90lm左右。

LED光源是一个温度依赖性较强的光源。温度的浮动可能会导致光输出的显著变化和发光峰值波长的漂移等现象。在任意温度下,当LED在额定电流下被点亮,在此温度下达到热平衡后,光通量及正向电压随着温度不同而变化。但随着温度的升高,LED的光通量会随着温度的升高而逐渐下降[1](如图2所示)。

整个光纤照明系统在设计之初,充分考虑到光纤照明灯具因光源体积小,散热困难的因素,因此在LED散热上有所设计和改进。笔者设计的散热片为铜制多孔结构,整块铜中间多个小孔增大散热面积(如图3)。一方面,散热片的正面与LED背面散热板紧密贴合在一起。同时散热体其它位置均与灯具光筒壁紧密连接,使得整个LED光纤照明灯具本身成为散热体;另一方面铜的导热率高,与光筒壁连接后使得大功率LED散热十分均匀。

2.3 可拆分的光学结构

图4为系统分解图。

1.LED 2.驱动光筒3.散热片4.光纤聚光路径5.聚光系统由两枚透镜组成6.光纤41.光纤固定光筒42.接口

光纤照明应用场合多种多样,为了更好的适应各种需求,把LED光纤照明光筒设计成多节可拆分式的,即各节均可以独立使用,适用于不同的场合。各个套筒(除驱动和光源外)均可随意组合拆分。既可作为光纤照明灯使用,亦可当作普通LED射灯应用于各类装饰场合。这样做的好处还有,随着科技发展,大功率LED的光通量值越来越高。可拆卸方式可以不断更换LED亮度以及颜色;可拆卸结构可以根据需要改变光筒大小和安放位置,降低更换成本。

3 仿真模拟

3.1 LED散热片散热

研究发现,本散热结构的优点在于长时间点亮LED,筒壁温度变化不大。通过软件仿真的结果可以看出,整个铜片的温度除中心区贴合LED基底温度稍高外,其它部分温度十分均匀(如图5所示)。

3.2 光学聚光系统

LED光纤照明灯主要追求LED光源的利用率。

选择聚光透镜的目的在于最大可能的集中光效。要让LED的光汇入光纤中,在设计中加入了光学聚光系统。

内置光学聚光系统是独立放置在光筒内的。大功率LED发散角虽然小,但是仍旧不足以充分利用LED光源的光通量。

在内置光学聚光系统的基础上,加以普通光学透镜把光线聚集成一个直径3mm左右的光斑垂直入射到光纤内,使得光纤尾端最大限度的收集到LED发出的光线。图6为灯具使用Tracepro软件模拟图。

还通过ZEMAX软件设计,模拟LED发光特性以及加上聚光透镜后的光学效果。由于LED以其发散角度小,各角度光强分布不均的特性不同于普通光源,因此在建模时也不同于其它可近似均匀发光的光源。精确的建模光源是精确照明系统建模的关键。ZEMAX能对一束光进行分束、散射、衍射、折射等操作,但是本项目要求发射一束初始光线,所以它们是要精确描述光源空间和角光强分布的。

加以光学透镜进行模拟,计算光学透镜的相关参数。在这里,采用了两块球面镜对LED光线聚光,使光斑直径与光纤直径等同。加透镜的优点在于一方面使得LED发出的照明光线均匀集中,另一方面也使得整个机械结构相对短小,解决了透镜成像距离的限制。经过测试发现聚光透镜对光通量的影响并不大,使用也非常方便。选用两块透镜来解决焦距短,光强要求高的问题,同时能均匀光斑,使光线更好的导入光纤。计算汇聚后光斑入射角,调整光纤接入角度和位置,最大限度的聚集光线。经过实验证实,LED光纤照明同时可以根据要求改变透镜曲率起到变化光斑、变化焦距的作用。如可以通过改变透镜曲率增大光斑,同时增大光纤直径达到增大发光面的目的;也可以通过调整焦距来达到缩短光程的目的。图7为系统局部分解图。

1.内置的聚光透镜3.铜制散热片2,4.光筒5.传统的球面透镜

4 实验与结论

整个光学系统的设计,主要性能参数为大功率LED光纤照明灯的灯具出光效率。采用光谱分析测试系统经过实际测试可知,扫描范围从380nm至800nm,扫描间隔为5nm,设定电流I=350m A。单个LED灯的光通量是62.49lm,实际输出光通量为11.37lm。系统采用直径为0.3cm长为0.5m塑料光纤,其尾端光强达10cd。其测试原理如图8所示[2]。

造成光效较低的主要原因有以下几个方面。

(1)LED光源聚光透镜的损失

LED光源采用的内置聚光系统以及球透镜聚光,虽然能够汇聚大部分的LED杂散光,但是因为聚光透镜本身材质的透射率和球差的影响,对整个灯具的灯具效率影响很大。

解决方法:尽可能的采用高透过率的透镜,以及增大光源二次光学设计的力度,对大功率LED聚光透镜光学模拟与实际检测相结合的方法,设计出适合不同发散角的聚光透镜模组。同时,要想消除球透镜的球差,需针对LED模块的发光特性开模设计菲涅尔透镜,使LED光源更加均匀且有效的汇聚。

(2)光纤的损失

实验采用的是直径为3mm的塑料光纤作为尾纤,其光纤衰减率较大,达到120d B/km,本文中涉及的光纤损失主要是由于光纤本身材质吸收以及光从芯材泄漏至皮层外的损失为主。

与传统光纤照明灯具相比,传统照明灯具采用金属卤素灯作为光源,其光源采用反射杯进行聚光传入光纤。实际测试发现,传统光纤照明灯具实际光效不足10%,且产生大量的热量。与此相比,LED光纤照明灯的应用优势也得以体现。

5 应用前景

世界各国都在大力发展LED产业,政府也努力推广各类LED相关项目,LED企业更是不断创新产品,适用国民生活的各个领域。本文目的在于利用这个契机,走LED应用的产业化道路,结合光纤照明这个具有巨大潜在市场的新技术,将以其高效节能等显著特点而得到社会的认可和广泛的市场应用。由于光纤是一种常规电压、省电、没有光污染的冷光源,将来完全有可能取代普通灯成为家庭照明的主要方式。与LED相比,光纤的特点也是常规电压,寿命长。另外,光纤柔软可挠性好,可任意弯曲,现已广泛应用于工业、科研、医学及景观设计中,特别是用于游泳馆、博物馆、水族馆等特殊场合的照明,并在国内外市场中已形成各类产品,有着不可估量的市场发展前景。

把现代LED光源的应用和光纤照明技术完美结合,目的就在于提供一个更为有力发展平台,使光纤照明和LED光源优势得以体现,以促进半导体照明和光纤照明事业的发展。

摘要：介绍一种新型的光纤照明灯的设计方法,解决LED光纤灯在实际应用中(特别是特殊场合应用)的散热、聚光等问题。

关键词：大功率LED,光纤照明,聚光,散热

参考文献

[1]吕正.LED光强测量中有待商榷的若干问题[J].测量技术,2006(7):23-26.