光学与照明基本知识ppt课件.ppt

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1、光学与照明基本知识,什么是光?,光线和辐射(Light & Radiation)光是电磁波辐射到人的眼睛，经视觉神经转换为光线，即能被肉眼看见的那部份光谱。这类射线的波长范围在360到830nm之间，仅仅是电磁辐射光谱非常小的一部份。,光对于生命的意义?,怎样的光才能算得上是高质量的?,今天，我们找到了光的质量指标:,照度,光效,光的色温,显色性,寿命,一、光学基本名词术语,1、辐射：由电磁波或粒子发射或传递能量的现象。2、光：通过视觉器官能够引起视觉的辐射。 3、闪烁：由于光刺激的周期性变化而产生的亮度或角度的闪动现象。 4、眩光：由于时间上、空间上的不适当亮度分布、亮度范围或极端对比等，使

2、视觉不舒适或存在降低视觉能力的视觉条件。眩光分不舒适眩光、失能眩光、失明眩光。5、光源：由于能量的转变而能发光的表面或物体。一般均指人工光源。6、照明：用光的照射为手段，对人们的生活、活动起作用为目的方法，包括用光照使看清物体及其周围；用光照产生信号传递信息；用光照产生气氛来改变人们的感情等等。,7、一般照明：设计时不考虑特殊的、局部的重要物体而使作业场或室内某个大区域具有大致均匀照度等级的照明方式。8、局部照明：只对工作需要的小面积或局部区域进行照明的方式。9、配光：光强在各个方向的分布。10、配光曲线：在包含光源的某一平面内，光源各个方向的光强用矢量大小来表示并将矢量端连接起来的曲线。以下

3、为几个最常用的照明术语：,光通量,光源在单位时间内发出的光量称为光源光通量,单位 流明 (lm)符号 ,光通量,某些实际例子,光强,I,w,光源在给定方向上单位立体角内辐射的光通量,单位 : 坎德拉 cd符号 : I,光强,某些实际例子,光照度,照度,E = 流明 x (设计系数) 面积,流明,面积( m2 ),单位面积接受到的光通量,单位 : 勒克斯lx符号 : E,色温：当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的温度就称为该光源的颜色温度Tc，简称色温（CT）单位K（开尔文）,各光的色温值,色温,色温 (Tc),2700K炽白色3000K暖白色3500K白色4000K

4、冷白色5000K日光色6500K冷日光色,相同色温的光源有相同的颜色表现,色温,灯泡种类,Tc,高压钠灯(SON),高压汞灯(HPL),金卤灯 (MHN-T),2300K,4000K,4200K,金卤灯 (MHD-TD),5600K,LED,2700-6500K,显色性,Ra 50-79,Ra 80-89,显色指数,光源的显色指数：是待测光源照射物体是的颜色与参 照光源下物体的颜色相符程度的度量光源显色性的质量分类,不同场合对显色指数的要求,典型灯泡的显色指数,Ra,灯泡类型,白炽灯,100,荧光灯,卤素灯,无极灯,高压钠灯(SON),高压汞灯(HPL),金卤灯,70-90,100,80,26

5、,45,65-70,LED,80,节能灯,65-80,光效,光效：光源将电能转化成光能的能力（效率），单位：lm/w一般光源的光效： 金卤灯光源：90lm/w 钠灯光源 ：150lm/w 荧光灯光源： 80lm/w 节能灯光源：80lm/w LED光源 ：130lm/w 白炽灯光源：9lm/w,寿命,全寿命：光源从开始使用到不能使用时的累计时间。有效寿命：光源开始点燃直至光通衰减到初始光通量的某一百分数（一般为7085%，视光源而异）时累计的时间。备注：光源的光通量，通常在使用期间渐渐减少变暗，这称为光通量衰减，俗称：光衰。平均寿命：指每批抽样实验产品的有效寿命的平均值。,二、照明光源,光源的

6、分类,1. 以放电类型分类,辉光放电,弧光放电,2. 以工作气压分类,低气压,高气压,超高气压,3. 以工作气体种类分类,汞灯,荧光灯,惰性气体,金属蒸汽,4. 按用途分类,5. 按灯种类分,按发光原理,热辐射光源,气体放电光源,玻壳 清光型, 钠钙玻璃也有磨沙型，乳白型，彩泡型，镜面反射型起保护钨丝作用填充气体减少钨的蒸发率惰性气体(Ar , N2)灯丝钨丝, 发光体灯座引线,1、白炽灯,白炽灯的历史,1854年，德国钟表匠Johann Heinrich Goebel 发明了电灯1879年，托马斯.爱迪生对灯泡进行研发并推广成为实用产品普通的白炽灯仍然是颇受欢迎的电光源产品。它的光线能创造出

7、温馨的照明气氛。,白炽灯的特点,安装，工作较为容易简单无需辅助电气元件 初期投入较少显色性较好Ra = 100产生暖色调光环境Tc= 2800K存在不够明亮的可能,灯的光效较差 :9流明/瓦平均寿命较短( 1000 hrs)产生大量 的热 灯寿命易受电压波动影响,卤钨灯,在白炽灯的石英玻壳中充入适量的卤素后，因卤钨循环或钨的循环，使钨丝的使用寿命延长，且灯具的体积小、光效高、光输出稳定，与气体放电灯相比不需要任何的电器附件，使用方便。碘化物，碘钨灯；溴化物，溴钨灯。27003400K。 2030lm/W 卤钨灯在工矿企业、建筑行业（管型卤钨灯）的大面积照明方面获得广泛应用。且特别适用于电视转播

8、照明、摄影、建筑物的泛光照明等。,2、低压汞蒸气放电灯 -荧光灯,荧光灯和低压汞蒸气放电工作原理,紫外辐射,可见光,荧光粉,汞原子,电子,电极,荧光灯附件,电气附件镇流器和启辉器,直管型荧光灯,紧凑型荧光灯,环形型荧光灯,1.节能灯管部件2.电子镇流器部件 3.灯头和塑件,2U系列 5w 15w3U系列 15w- 28w4U系列 大功率 28w 45w螺旋节能灯系列环形系列球形、梨形 2U 或者 3U + 灯罩,3、QL 无极感应灯,原理：高频电源通过感应线圈耦合，在放电管中产生交变电磁场，从而使放电管中气体电离和激发，频率足够高时，放电管无需电极存在，放电能持续，稳定进行。,高频发生器,荧光

9、球泡,高频耦合棒,三大部件高频发生器高频耦合棒荧光球泡,无极感应灯,无极感应灯参数,4、高压钠灯,高压钠灯是一种、高发光效率的气体放电灯，在广场、道路、车站、码头等大面积照明场所获得广泛应用。,高压钠灯的特点：,1、启动电压高，启动时间长，冷启动时间为35分钟，热启动需815分钟。2、需触发器点灯。3、显色指数只有Ra=2530。4、寿命可达1500025000小时。5、光效最高可达120lm/w。 6、 高压钠灯所发射出的光是波长为589.0nm和589.6nm的单色光。这两条黄色谱线的位置靠近人眼最灵敏的波长为555. nm的绿色谱线，因此视见分辨率高，对比度好，适用于道路、桥梁、隧道等高

10、能见度和显色性要求不高的地方。,6、金卤灯,金卤灯是一种在高压汞灯内添加某些金属卤化物，能达到提高光效、改善光色的目的，因为充填的物质是金属卤化物，所以这种灯被称为金属卤化物灯。添加物为金属卤化物和汞 提高颜色特性金属离子产生辐射汞元素调节电弧电压和温度,金卤灯的特性,1、启动电压比高压汞灯高，启动时间长，冷启动时间为35分钟，热启动需815分钟。2、需触发器点灯。3、显色指数可达到Ra=6590。4、寿命可达1500020000小时。5、光效可达90lm/w。,单端金卤灯,双端金卤灯,陶瓷金卤灯,高压钠灯/金卤灯的工作原理,典型工作电路,外置电子触发器用以启动,镇流器、触发器、电容,高压气体

11、放电灯的主要附件及其作用, 触发器,通电后产生脉冲高电压点燃光源，当灯具点燃后停止工作。,由于高压汞等灯、高压钠灯及金卤灯等高压气体放电灯在工作的过程中，光源两端的电压不断下降、电流不断上升，直致光源被烧毁。所以，要保证光源能长时间的正常工作，就必须把光源的工作电流限制在一定范围内，通常情况下采用电感镇流器来实现此功能。, 镇流器,由于使用了电感镇流器，工作时使得电路中产生了无功功率，所以必须在电路中增加电容进行功率补偿，以此提高功率因数。, 电容,8、LED 21世纪照明新光源,LED发展史,1965年，全球第一款商用化发光二极管诞生，它是用锗材料作成的可发出红外光的LED。,1968年，L

12、ED的研发取得了突破性进展，利用氮掺杂工艺使镓砷磷器件的效率达到了1流明/瓦，并且能够发出红光、橙光和黄色光。,到了1971年，业界又推出了具有相同效率的磷化镓绿色芯片LED。,80年代早期的重大技术突破是开发出了铝镓砷 LED，它能以每瓦10流明的发光效率发红光,1994年，中村修二在氮化镓基片上研制出了第一只蓝色发光二级管,从20世纪90年代中期开始，许多广告、体育和娱乐场所开始应用LED大屏幕显示。,现在白光LED的发光效率已经达到130 lm/W，实验室研究成果甚至可达到300lm/W,LED的优势特点：,体积小,耗电量低,使用寿命长,可工作在高速状态,环保,显色性好,响应速度快,高纯

13、度、色彩丰富,可控性大,方向性强,采用直压供电，安全可靠,防震性好,选择LED的五大原因：,- 节,能,- 减少光害,- 节约原物料成本,- 节约维护成本,- 保护环境,LED发光原理,LED灯具的组成：,灯珠,驱动,透镜,基板,外壳,灯头,辅料,LED,灯珠的结构：,按封装分类：,一、插件灯珠,二、贴片灯珠,三、大功率灯珠,四、COB封装灯珠,灯珠,即传统的直插式LED发光二极管，以插脚可分为两只角的，三只角的，四只角的等。 按灯珠外形还可分为草帽跟食人鱼两大类。 草帽LED又可按灯头的尺寸细分为3（灯头的直径是3mm），5（灯头直径是是5mm）；或按灯头的形状细分为无边、薄边、厚边、圆头等

14、，按灯头透明与否可分为透明，雾状等。 食人鱼LED同样可以按灯头的尺寸分为3，5，按灯头的形状分为圆头（即最常见的食人鱼灯）、平头等。,插件结构：,贴片灯珠也就是俗称的SMD，是插件灯珠的改进产品，灯珠的体积更加小巧了，无针脚是焊锡更加方便，而贴片机的出现使人们告别了焊锡丝的困扰。按放光方向分侧面发光和正面发光。正面发光的有1206、1204、0805、0603、5050、3528、3014等，侧面发光的有335、020、215等。,3014,3528,5050,贴片灯珠：,3014：,正向电流=30mA 电压=2.8-3.6 显色指数=65-85 光通量=9-12LM 功率=0.1W 寿命5

15、0000小时 尺寸=3.01.40.8mm,3014,3528,5050,3528：,3528灯珠是SMD表面贴装二极管的一种规格类型。产品尺寸为：3.5(长)2.8(宽)1.9(厚)mm光衰小，LED工作后，20MA正常连续点亮，亮度会逐渐增加，至1500小时左右，亮度增加12%；10000小时，光衰低于25% 贴片最大可通过电流为40MA，正常20MA，30MA点亮不影响光衰,3014,3528,5050,5050：,电流越大，电压越高，温度越高。正向使用电流是60mA，反向电压最大不能超过5V， 工作温度：-35+60功率：0.18W,此款白光参数： 1、电流：43-46mA；最大使用电

16、流不能超过60mA； 2、电压2.8-3.6V； 3、环境温度-20+40； 4、如果电流在14-20mA的时候，每降低1mA电流，其亮度相应降低4%； 5、功率在43-46mA的时候为0.12W，在46-53mA的时候为0.15W，在54-60mA的时候为0.18W；,3014,3528,5050,相对于小功率led来说，大功率led单颗功率更高，亮度更亮，价格更高。根据功率大小可分为0.5W，1W，3W不等， 主要亮度单位为lm（流明），也就是发光强度I。根据封装后成型产品的总的功率而言不同而不同. 根据其封装工艺不同分为:大尺寸环氧树脂封装、仿食人鱼式环氧树脂封装、铝基板（MCPCB）式

17、封装、TO封装、功率型SMD封装、MCPCB集成化封装等等。,大功率灯珠：,即chip On board，就是将裸芯片用导电或非导电胶粘附在互连基板上，然后进行引线键合实现其电连接。在相同功能的照明灯具系统中，实际测算可以降低30%左右的光源成本。在性能上，通过合理的设计和微透镜模造，COB光源模块可以有效地避免分立光源器件组合存在的点光、眩光等弊端；还可以通过加入适当的红色芯片组合，在不明显降低光源效率和寿命的前提下，有效地提高光源的显色性。,COB灯珠：,三、芯片（晶片）,1）、晶片的作用：晶片是LED Lamp的主要组成物料，是发光的半导体材料。,2）、晶片的组成：主要有砷(AS)铝(A

18、L)镓(Ga)铟(IN)磷(P)氮(N)锶(i)这几种元素中的若干种组成。,3）、晶片的结构：焊单线正极性（P/N结构）晶片，双线晶片。晶片的尺寸单位：mil，晶片的焊垫一般为金垫或铝垫。其焊垫形状有圆形、方形、十字形等。,4）、晶片的发光颜色：晶片的发光颜色取决于波长，常见可见光的分类大致为：暗红色（700nm）、深红色（640-660nm）、红色（615-635nm）、琥珀色（600-610nm）、黄色（580-595nm）、黄绿色（565-575nm）、纯绿色（500-540nm）、蓝色（450-480nm）、紫色(380-430nm)。白光和粉红光是一种光的混合效果。最常见的是由蓝光+

19、黄色荧光粉和蓝光+红色荧光粉混合而成。,5）、晶片的主要技术参数：A、晶片的伏安特性图：伏安特性曲线图常用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U，以此画出的I-U图像叫做导体的伏安特性曲线图。这种图像常被用来研究导体电阻的变化规律，是物理学常用的图像法之一。,B、顺向电压（VF）：施加在晶片两端，使晶片正向导通的电压。此电压与晶片本身和测试电流存在相应的关系。VF过大，会使晶片被击穿。,C、顺向电流（IF）：晶片在施加一定电压后，所产生的正向导通电流。IF的大小，与顺向电压的大小有关。晶片的工作电流在10-20mA左右。D、逆向电压（VR）：施加在晶片上的反向电压。E、逆向电流（IR）：是指晶片在

20、施加反向电压后，所产生的一个漏电流。此电流越小越好。因为电流大了容易造成晶片被反向击穿。,F、亮度（IV）：指光源的明亮程度。单位换算：1cd=1000mcd G、波长：反映晶片的发光颜色。不同波长的晶片其发光颜色也就不同。单位：nmH、光：是电磁波的一种。波长在0.1mm-10nm之电磁波称为光。光可分为：波长大于0.1mm称为电波；760nm-0.1nm叫红外光;380nm-760nm叫可见光; 10nm-380nm叫紫外光；波长小于10nm的是X线光。,四、金线：金线的作用：连接晶片PAD（焊垫）与支架，并使其能够导通。金线的纯度为99.99%Au；延伸率为2-6%，金线的尺寸有：0.9

21、mil、1.0mil、1.1mil等。,灯珠,五、环氧树脂（透镜）：环氧树脂的作用：保护Lamp的内部结构，可稍微改变Lamp的发光颜色，亮度及角度；使Lamp成形。封装树脂包括：A胶（主剂）、B胶（硬化剂）、DP（扩散剂）、CP（着色剂）四部份组成。其主要成分为环氧树脂（Epoxy Resin）、酸酐类（酸无水物 Anhydride）、高光扩散性填料（Light diffusion）及热安定性染料（dye）,灯珠,六、模条：模条是Lamp成形的模具，一般有圆形、方形、塔形等。支架植得深浅是由模条的卡点高低所决定。模条需存放在干净及室温以下的环境中，否则会影响产品外观不良。,灯珠,LED灯珠几

22、个常见的问题：,1、在不通电的情况下。怎样分辫LED灯珠发什么颜色的光？,2、大功率led灯珠烧掉的原因？,3、LED灯珠发黄的原因及解决方法。,4、LED灯珠漏电现象是怎么造成的？,5、LED灯珠光衰大与哪些因素有关？,灯珠,不通电的情况下，对无色封装的LED是没有办法分辨发什么颜色的光的，如果为了在购买时挑选方便，建议备一只3V的纽扣电池，在挑选时用该电池可方便的检查出LED发什么光。,a.上下各有两根纯金灯丝，叫做金线，做导电用，两根正极，两根负极，真正好的产品会有第五根线，焊在齐纳管上，起保护作用的。 b.灯丝变短就表示这个等已经被大电流烧掉了，相当于断路了。 c.大功率1W的驱动电流

23、在350mA左右，工作电压在3.2-3.6V之间，使用时请一定要注意，过大的电流一定会烧坏灯珠的。 d.一般LED灯都需配有驱动，很少有直接就220V使用的，一定要接上驱动才能接到220V电源上。,LED外封胶发黄原因多半为环氧树酯与固化剂不匹配所致，但也不能排除外封胶烘烤时间过长导致。 解决方法：购买成套外封胶及固化剂，另注意生产管控，严格按作业指导操作，避免烘烤时间过长或不足等原因，此情况是很好掌握的,机台设备未接地，人员未佩戴静电手环。造成的静电防护不当。再就是封装过程中，焊线PAD焊偏，最后就是芯片本身质量隐患问题。,a.铁支架导热不良。 b.环氧树酯黄化。 c.芯片与支架接触不够紧密

24、。 d.芯片衰减大。 如果是白光，还有荧光粉衰减的问题。,LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器， 通常情况下：LED驱动电源的输入包括高压工频交流（即市电）、低压直流、高压直流、低压高频交流（如电子变压器的输出）等。而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。,驱动的概念,驱动,特点：,1高可靠性：,特别像LED路灯的驱动电源，装在高空，维修不方便，维修的花费也大。,2高效率：,LED的发光效率随着LED温度的升高而下降，所以LED的散热非常重要。电源的效率高，它的耗损功率小，在灯具内发热量就小，也就降低了灯具的温升。对

25、延缓LED的光衰有利。,3高功率因素：,功率因素是电网对负载的要求。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大， 从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。,4驱动方式：,现在通行的有两种：其一是一个恒压源供多个恒流源，每个恒流源单独给每路LED供电。这种方式，组合灵活，一路LED故障，不影响其他LED的工作，但成本会略高一点。另一种是直接恒流供电，LED串联或并联运行。它的优点是成本低一点，但灵活性差，还要解决某个LED故障，不影响其他LED运行的问题。这两种形式，在一段时间内并存。多路恒流输出供电方式，在成本和性能方面会较好。也许是以后的主流方向。,5浪涌保护：,LED抗浪涌的能力

26、是比较差的，特别是抗反向电压能力。因此LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入，保护LED不被损坏的能力。,驱动,注意事项：1电源除了常规的保护功能外，最好在恒流输出中增加LED温度负反馈，防止LED温度过高。 2外安装型灯具的电源结构要防水、防潮，外壳要耐晒。 3驱动电源的寿命要与LED的寿命相适配。 4要符合安规和电磁兼容的要求。,驱动,（1）恒流式: a、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定范围内变化，负载阻值小，输出电压就低，负载阻值越大，输出电压也就越高； b、恒流电路不怕负载短路，但严禁负载完全开路。c、恒流驱动电路驱动LED是较为理想的，但相对而

27、言价格较高。d、应注意所使用最大承受电流及电压值，它限制了LED的使用数量；,（2）稳压式： a、当稳压电路中的各项参数确定以后，输出的电压是固定的，而输出的电流却随着负载的增减而变化；b、稳压电路不怕负载开路，但严禁负载完全短路。c、以稳压驱动电路驱动LED，每串需要加上合适的电阻方可使每串LED显示亮度平均。d、亮度会受整流而来的电压变化影响。,驱动,电源的区别：,非隔离式,隔离式,阻容降压,是利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流。因此，电容降压实际上是利用容抗限流。而电容器实际上起到一个限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色。,注意事项：根据负载的电流大小和交

28、流电的工作频率选取适当的电容，而不是依据负载的电压和功率。 限流电容必须采用无极性电容，绝对不能采用电解电容。而且电容的耐压须在400V以上。最理想的电容为铁壳油浸电容。 电容降压不能用于大功率条件，因为不安全。 电容降压不适合动态负载条件。 同样，电容降压不适合容性和感性负载。 当需要直流工作时，尽量采用半波整流。不建议采用桥式整流， 因为全波整流产生浮置的地，并在零线和火线之间产生高压，造成人体触电伤害。而且要满足恒定负载的条件。,是指在LED负载端和220V输入端有直接连接，因此触摸负载就有触电的危险。220V和铝壳之间只有铝基板的极薄绝缘层的隔离，通常不容易通过CE和UL认证。,是指在

29、输入端和输出端有隔离变压器隔离，这种变压器可能是工频也可能是高频的。但都能把输入和输出隔离起来。可以避免触电的危险。也容易通过CE或UL认证,电路结构方式分类,（1）电阻、电容降压方式,（2）电阻降压方式,（3）常规变压器降压方式,（4）电子变压器降压方式,（5）RCC降压方式开关电源,（6）PWM控制方式开关电源,驱动,现阶段存在的不足： (1) 生产LED照明及相关产品的公司的技术人员对开关电源的了解不够，做出的电源是可以正常工作，但一些关键性的评估及电磁兼容的考虑不够，还是有一定得隐患； (2) 大部分LED电源生产企业都是从普通的开关电源转型过来做LED电源，对LED的特点及使用认识还

30、不够； (3) 目前关于LED的标准几乎没有，大部分都是参考开关电源和电子整流器的标准； (4) 现在大部分LED电源没有统一，所以量大部分都比较小。采购量小，价格就偏高，而且元器件供应商也不太配合； (5) LED电源的稳定性：宽电压输入，高温和低温工作，过温、过压保护等问题都没有一一解决； 首先是驱动电路整体寿命，尤其是关键器件如：电容在高温下的寿命直接影响到电源的寿命； 其次是LED驱动器应挑战更高的转换效率，尤其是在驱动大功率LED时更是如此，因为所有未作为光输出的功率都作为热量耗散，电源转换效率的过低，影响了LED节能效果的发挥； 目前在功率较小（1-5W）的应用场合，恒流驱动电源成

31、本所占的比重已经接近1/3，已经接近了光源的成本，一定程度上影响了市场推广。,驱动,透镜的种类,一次透镜,a.一次透镜是直接封装（或粘合）在LED芯片支架上，与LED成为一个整体；b.LED芯片按理论发光是360度，但实际上芯片在放置于LED支架上得以固定及封装，所以芯片最大发光角度是180度，另外芯片还会有一些杂散光线，这样通过一次透镜就可以有效收集芯片的所有光线并可得到如160度、140度、120度、90度甚至60度（不同需要）的出光角度,二次透镜,a.二次透镜与LED是两个独立的物体，但它们在应用时确密不可分；b.二次透镜的功能是将LED的大角度光（一般为90-120度）再次聚光成5度至

32、80度任意想要得到的角度；c.二次透镜材料大都用PMMA或玻璃。,模组透镜,a.是将多个单颗透镜通过注塑完成一个整体的多头透镜，按不同需求可以设计成3合1、5合1甚至几十颗合一的透镜模组；b.此设计有效节省生产成本，实现产品品质的一致性，节省灯具机构空间，更容易实现“大功率”等特点。,透镜,透镜的作用,1、无论远近，灯罩（反光杯）与透镜没多大区别，均匀性来讲，透镜会优于反光杯； 2、用小角度的LED透镜，效果比灯罩好，因为要射得远的!灯罩聚光已经过透镜(因为LED本身一定会有透镜的)再经过一次光罩聚光，这次会浪费很多光的，还不如在透镜就聚光了，而透镜的发光角度很好处理! 例:如果空间可以的话，

33、用3个1W的，比使用一个3W的效果要好得多! 3、相比之下，灯罩发光均匀点范围大，但是投光度不好，透镜则相反； 4、LED透境显得要高档些。,透镜,透镜的材料种类,1.硅胶透镜a. 因为硅胶耐温高（也可以过回流焊），因此常用直接封装LED发光器件。 b. 一般硅胶透镜体积较小，直径3-10mm。,2.PMMA透镜a. 光学级PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯，俗称：亚克力）。 b .塑胶类材料，优点：生产效率高（可以通过注塑、挤塑完成）；透光率高（3mm厚度时穿透率93%左右）；缺点：温度不能超过80（热变形温度92度）。,3.PC透镜a. 光学级料Polycarbonate（简称PC）聚碳酸酯。塑胶

34、类材料。b. 优点：生产效率高（可以通过注塑、挤塑完成）；透光率稍低（3mm厚度时穿透率89%左右）；缺点：温度不能超过110（热变形温度135度）。,4玻璃透镜 光学玻璃材料，优点：丰富的光学参数特性（可选择），具有透光率高（3mm厚度时穿透率97%）、耐温高等特点；缺点：体积大质量重、形状单一、易碎、批量生产不易实现、生产效率低、成本高等。不过目前此类生产设备的价格高昂，短期内很难普及。此外玻璃较PMMA、PC料易碎的缺点，还需要更多的研究与探索，以现在可以实现的改良工艺来说，只能通过镀膜或钢化处理来提升玻璃的不易碎特性，虽然经过这些处理，玻璃透镜的透光率会有所降低，但依然会远远大于普通光

35、学塑料透镜的透光效果。所以玻璃透镜的前景将更为广阔。,透镜,传统PCB板,PCB（PrintedCircuitBoard），中文名称为印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。,基板,铝基板,采用表面贴装技术（SMT）； 在电路设计方案中对热扩散进行极为有效的处理； 降低产品运行温度，提高产品功率密度和可靠性，延长产品使用寿命； 缩小产品体积，降低硬件及装配成本； 取代易碎的陶瓷基板，获得更好的机械耐久力。,基板,结构：,线路层：相当于普通PCB的覆铜板,绝缘层：是铝基板核

36、心技术之所在 热阻小，粘弹性能优良，具有抗热老 化的能力，能够承受机械及热应力,基层：是铝基板的支撑构件，要求具有 高导热性,基板,灯壳,PC外壳,聚碳酸酯，英文名Polycarbonate, 简称PC。PC是一种无定型、无臭、无毒、高度透明的无色或微黄色热塑性工程塑料，具有优良的物理机械性能，尤其是耐冲击性优异，拉伸强度、弯曲强度、压缩强度高；蠕变性小，尺寸稳定；具有良好的耐热性和耐低温性,PBT塑料,PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）为乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯。具有高耐热性、韧性、耐疲劳性，自润滑、低摩擦系数，耐候性、吸水率低，在潮湿环境中仍保持各种物性，电绝缘性。,型材,型材是

37、铁或钢以及具有一定强度和韧性的材料（如塑料、铝、玻璃纤维等）通过轧制，挤出，铸造等工艺制成的具有一定几何形状的物体。现在市面上的灯具型材一般以铝为主。,灯头,E27：,螺旋式灯座代号，字母E表示爱迪生螺纹的螺旋灯座，“E”后的数字表示灯座螺纹外径的整数值。常用的灯泡螺纹代号就是E27灯头大径26.1526.45mm灯头小径23.9624.26mm灯口大径26.5526.85mm灯口小径24.3624.66mm,灯头,G24：,在G24、GX24、GY24命名中，G表示两个或两个以上的凸出触电，即插脚式。大写字母X,Y字母的组合加在灯头基本符号G之后表示这种灯头在电器或机械要求方面是不能（或不完

38、全能）互换的，也是插针方位及外壳形状的区别。,灯头,Gu10/5.3：,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分别为10mm和5.3mm，GU10跟GU5.3是最常见的。,辅料,高温线：高温线, 采用耐高温高强型、经特殊工艺加工而成。主要特征是耐高温、绝缘、防火阻燃、耐腐蚀、耐老化、耐气候性、高强度、高模量、防静电、外观光滑等特点。,导热硅脂：又称之为热界面材料。其作用是用来向散热片传导热量，使温度保持在一个可以稳定工作的水平，防止散热不良而损毁，并延长使用寿命。,有机硅胶：别名：硅橡胶是一种高活性吸附材料，属非晶态物质，不溶于水和任何溶剂，无毒无味，化学性

39、质稳定，除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。硅胶具有许多其他同类材料难以取代得特点：吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等。,高温线的产品特性： 额定电压：600V 工作温度：-65+200 导 体：实芯或绞合镀银铜线 绝 缘：FEP 铁氟龙 颜 色：红/黄/兰/白/黑/黄绿/棕等,有机硅胶的最突出性能：耐温特性耐候性电子绝缘性能生理惰性低表面张力和低表面能,现阶段LED替换传统照明的劣势：,价格高：因为国内没有掌握led芯片的技术，先所用的全部都靠进口，国内所谓的生产只是封装，所以成本高。是普通节能灯具的数倍，普通家庭照明还不被普遍接受。,光感：LED一个优势是光谱纯净，

40、但是人的眼睛是不能长时间观测一个单色谱的光源，LED虽可调光，但是比较麻烦，比较专业，很多均光材料厂商或者LED光源厂商抑或是方案供应商难以实现的。,散热不理想：LED只有30-40%的输入电能转化为光能，其余60-70%的能量主要以非辐射复合发生的点阵振动的形式转化热能。热量集中在尺寸很小的芯片内，芯片温度升高，引起热应力的非均匀分布、芯片发光效率和萤光粉激射效率下降；当温度超过一定值时，器件失效率呈指数规律增加。一般来说，LED灯工作是否稳定，品质好坏，与灯体本身散热至关重要。,重量：螺旋类接口的灯具中，荧光灯的重量只有LED灯具的数分之一，由于没有了散热片的问题，荧光灯的重量对灯座来说可

41、以忽略不计，但是LED的重量对灯座是一个很严重的考验。,各光源性能对比表,CE:用CE认证缩略词为符号表示加贴CE认证标志的产品符合有关欧洲指令规定的主要要求（Essential Requirements），并用以证实该产品已通过了相应的合格评定程序和/或制造商的合格声明，真正成为产品被允许进入欧共体市场销售的通行证。,LED各国认证标识,TUV:是德语Technischer berwachngs Verein的缩写，是德国技术监护委员会的简称。应用安全标准的目的是在于防止家电产品的使用过程中可能产生的各种危险所造成的人身伤害和财产损失，包括电击或触电，温度过高或火灾，机械方面存在的危险，放射

42、性危险，化学性危险。,3C:3C认证的全称为“强制性产品认证制度”，它是各国政府为保护消费者人身安全和国家安全、加强产品质量管理、依照法律法规实施的一种产品合格评定制度。所谓3C认证，就是中国强制性产品认证制度，英文名称China Compulsory Certification，英文缩写CCC。它是中国政府按照世贸组织有关协议和国际通行规则，为保护广大消费者人身和动植物生命安全，保护环境、保护国家安全，依照法律法规实施的一种产品合格评定制度。主要特点是：国家公布统一目录，确定统一适用的国家标准、技术规则和实施程序，制定统一的标志标识，规定统一的收费标准。凡列入强制性产品认证目录内的产品，必须

43、经国家指定的认证机构认证合格，取得相关证书并加施认证标志后，方能出厂、进口、销售和在经营服务场所使用。,UL:是美国保险商试验所（Underwriter Laboratories Inc.）的简写。UL安全试验所是美国最有权威的，也是世界上从事安全试验和鉴定的较大的民间机构。 它是一个独立的、非营利的、为公共安全做试验的专业机构。它采用科学的测试方法来研究确定各种材料、装置、产品、设备、建筑等对生命、财产有无危害和危害的程度；确定、编写、发行相应的标准和有助于减少及防止造成生命财产受到损失的资料，同时开展实情调研业务。,SAA:是进入澳大利亚市场的电器产品须符合当地的安全法规，即业界经常面对的

44、认证。由于澳大利亚和新西兰两国的互认协议，所有取得澳大利亚认证的产品，均可顺利地进入新西兰市场销售。所有电器产品均要做安全认证（ SAA ）。SAA 的标志主要有两种，一种是形式认可，一种是标准标志。形式认证是只能样品负责，而标准标志是需每个进行工厂审查的。,ROHS:是由欧盟立法制定的一项强制性标准，它的全称是关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令。该标准已于2006年7月1日开始正式实施，主要用于规范电子电气产品的材料及工艺标准，使之更加有利于人体健康及环境保护。该标准的目的在于消除电机电子产品中的铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴联苯醚共6项物质。,附表二,附表一：世界8大LED

45、芯片公司,三、照明灯具的光学特性及灯具分类,灯具,定义 :灯具是这样一种器具，它对从一个或多个光源发出的光线进行重新分配,滤光或转换 。它除包含灯泡外，还包含固定和保护灯泡所必备的元件，连接灯泡和供电线路的辅助电路设备等。,灯具的主要 光学特性,灯具的主要光学特性有：1、发光强度的空间分布：也即是配光曲线，它是决定使用场所、布灯方案和进行照明计算的基本依据。2、灯具效率：指灯具对灯具光源光通量的利用程度，它是指从灯具发出的光通量与灯具内所有裸光源的总光通量之比。一般不得低于5065%。3、遮光角：是指从光源下端与灯具下端连线同水平线之间的夹角。它的限值取决于限制直接眩光的质量等级和光源的亮度。

46、灯具的遮光角一般要求1030。,1、灯具的控光功能,要想按照我们的意志控制光线（滤光，转换，重新分配），就必须要有光控元件 ，下列为灯具中常用的光学器件反射器件折射器件漫射器件滤光器件屏蔽器件,反射器件,不同镜面材料的反射率,材料 加工 反射率铝面 磨光和电镀 0.7镀铝金属面:高纯铝 磨光和电镀 0.8银面 磨光和电镀0.9玻璃和塑胶 覆铝0.85-0.88铬 磨光 0.65不锈钢 磨光 0.60,定向反射：,三种基本的反射型式：,无光源的镜面象适度的视觉控制:光束柔和锤打，腐蚀，刷漆的普通镜面反射通常为散反射,散反射：,任何方向都有散射光无精确的光线控制无光泽的磨光金属或油漆面是最普通的漫

47、反射表面发射器外型不是很重要反射器越深 , 光线间的相互作用以及吸收作用越大，效率越低。,漫反射：,外形各异的反射器件,反射器件的形状决定了光束图案,平面反射器: 通常用于装饰型灯具，主要用于图象的反射而非光线的控制,外形各异的反射器件,反射器件的形状决定了光束图案,抛物线反射器,点光源放置在焦点位置将产生平行光束,外形各异的反射器件,点光源从焦点位置外移将产生会聚性光束，内移将产生发散性光束,有具体尺寸的光源位于焦点将产生不同的散射光束，其决定于入射点到光源的距离,外形各异的反射器件,要达到精确的光束控制 , 灯泡在反射器中的相对位置非常重要。如果位置有偏差，则光分布将完全不同,外形各异的反

48、射器件,平滑面反射器和小平面反射器平滑面反射器 : 窄光束小平面反射器 : 光束较宽,外形各异的反射器件,球形反射器和抛物线反射器的结合将产生非对称光束分布,外围光束强度将比中心光束强度要高,折射器件,利用光的折射原理将透光材料做成灯具元件，改变光线前进方向，获得合理的光分布。,透镜（a）凸透镜（b）凹透镜,折射器件,菲涅耳透镜原理（a）平凸透镜（b）菲涅耳透镜,折射器件,通过光折射产生光分布材料通常为聚苯乙烯或丙烯酸聚合物,遮光器件,遮光装置的作用是减少眩光,遮光装置:挡板和百叶: 通常用于荧光灯灯具遮光角 : 是指照明器出光沿口遮蔽光源体使之完全看不见的方位与水平线的夹角.内置格栅:位于灯

49、泡上方的小水平平面，用于泛光灯。,采用一些遮光器件，附加到灯具上去，从而达到增大灯具保护角，达到减少眩光的目的。,常用的遮光器的结构,2、灯具的分类,灯具有成千上万种，分类方法也多种多样. 如按其用途来分类，有民用灯具、工矿灯具、舞台灯具、车船灯具、防爆灯具和路灯灯具等. 倘若按其安装方式来分类，则有嵌入式、吸顶式、悬挂式、落地式和移动式等.按防触电类型分可分为0类、类、类、类灯具。工业类灯具中又可分为高顶灯、泛光灯、投光灯、三防灯等。,按防触电保护方式分类,灯具的防触电保护分类,按防尘防水防腐等级分类目前采用特征字母IP后面跟两个数字来表示灯具的防尘、防水等级. 第1个数字表示对人、固体异物或尘埃的防护能力，第2个数字表示对水的防护能力，见下表 ：,防护等级特征字母IP后面数字的意义,续上表,投光灯的NEMA分类,谢谢大家！祝工作、生活愉快！,