LED球泡灯结构解析.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,All rights reserved,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,LED球泡灯,研发部,2013-07-11,All rights reserved,1,培训回顾,LED白光实现方式：1、2；,显色性（显色指数Ra）；,色温（暖5000），K;,光通量、光强、照度、亮度；,光效，灯具效率、LED效率；,寿命，平均寿命、经济寿命；,眩光，解决方法。,2,目录,概述,LED球泡灯的要求,LED球泡灯部件,灯头,电源,散热器,光源,灯泡罩,LED的光效优势,球泡灯特性需求,3,概述,LED球泡灯是白炽灯的替换产品。,最普通的民用灯就是白炽灯，也就是我们普通用的灯泡。所以如果LED要取代白炽灯泡，就要开发出一种无论在灯头形状还是外型上都和白炽灯泡类似的灯泡，这就是我们通常称为LED球泡灯。可以想象，球泡灯的市场是十分巨大的。,4,4,白炽灯相关标准,GB/T 3027-1995 船用白炽灯照明灯通用技术条件,GB/T 7249-2008 白炽灯的最大外形尺寸,GB 14196.1-2008 白炽灯安全要求 第1部分：家庭和类似场合普通照明用钨丝灯,GB 14196.2-2008 白炽灯安全要求 第2部分：家庭和类似场合普通照明用卤钨灯,GB 14196.3-2008 白炽灯 安全要求 第3部分：卤钨灯(非机动车辆用),GB/T 15043-2008 白炽灯泡光电参数的测量方法,JJG 247-2008 总光通量标准白炽灯检定规程,5,白炽灯尺寸（梨型）,6,概述,常见,LED,球泡灯,7,7,概述,部分球泡灯拆解,8,8,LED,球泡灯的要求,亮度要与白炽灯相当。,白炽灯通常只讲瓦数而不讲流明数。,LED,球泡灯只说瓦数是不够的，一定还要看另一个参数“光通量”,也就是常说流明,(Lm),数。由于,LED,的光效还在不断发展，还没有具体的规定和标准。,白炽灯最常用的瓦数有,15,瓦、,30,瓦、,45,瓦、,60,瓦、,75,瓦和,100,瓦等。白炽灯的发光效率在,7.5-12lm/W,。瓦数越大效率越高。下面列出几种功率的白炽灯相对亮度（光通量）。,9,9,LED,球泡灯的要求,如果采用,LED,取代白炽灯，也可以有相应的功率。由于,LED,的发光效率在不断攀升，所以很难给出准确的数字。目前市场上通用的,LED,球泡灯,A,，其光效为,100lm/W,，高端最高光效的,LED,球泡灯,B,，其光效为,130lm/W,。就可以得出对这两种光效,LED,相应的瓦数来。但是因为,LED,需要恒流源，而恒流源有一定的效率，假定为,85%,，另外因为,LED,不可能采用透明泡壳，而只能采用乳白泡壳。其透光率大约为,85%,。二者相乘等于,0.72%,。考虑以上因素以后就可以得出和白炽灯相当的瓦数来。见下图：,由表中可见，,LED,在同样亮度时大约可以节省,10,倍的功率。有一点需要特别说明的，就是从目前,LED,球泡灯的光效和散热来说，它还不可能做到,10,瓦以上，也就是说目前还只有可以取代,60-75W,白炽灯的,LED,球泡灯。,10,10,LED,球泡灯的要求,体积大小要相当,通常球泡灯为梨型的结构，全玻璃制品。但是,LED,灯具因为要散热就很难采用全玻璃的结构，下面会详细讨论,LED,球泡灯的结构。,灯头要与白炽灯兼容,改革开放前我国一般使用卡扣式灯头，现在通用的为,E27,接口，部分烛光灯采用的为,E14,接口，在结构部分将具体介绍这两种灯头接口。,四,.,电源要相同,.,各国的电压是有差异的，但是,LED,球泡灯一般是采用开关电源来的，所以可以做到宽电源,100-240V,11,11,LED,球泡灯部件,LED,球泡灯结构见下图：,这是一个,5W,的,LED,球泡灯，全长,13cm,，散热器长,5cm,，直径,4.5cm,，泡壳长,5.2cm,，直径,5.5cm,。它大约可以取代,45W,的白炽灯。其结构主要包括一个是灯头，二是恒流驱动电源，三是散热器，四是,LED,灯板，五是灯泡罩。,12,12,LED,球泡灯部件,13,LED,球泡灯结构（二）：,这是一款铸造铝散热片的球泡灯，此种结构做了很多鳍片，外观上大大增加了散热器的散热面积。,（在此大家在课下可以具体讨论下此款散热的效果怎样）,13,LED,球泡灯部件,LED,灯头：,普通白炽灯（,E27,）蜡烛灯灯头（,E14,）,14,目前球泡灯通用的为,E27,灯头，有些特殊的场合使用,E14,灯头,14,LED,球泡灯电源,电源基本类型：,LED,驱动电源由于,LED,的特性决定，目前主要使用恒流式驱动电源。,按照输入、输出是否绝缘分为隔离式和非隔离式两种，判断标准主要为电源输入端和输出端是否隔离。一般说，非隔离因为不需要隔离变压器，所以成本低，但要求铝基板耐压高，否则散热器就有可能带电。所以比较不容易通过安规检验。隔离式就比较安全，比较容易通过安规，但成本高。,通常非隔离电源转化率较隔离电源转化率高,3%-5%,。,电源输入电压主要根据市电电压的,20%,设计，一般大陆、西欧及一些英联邦国家的市电电压为,220V,，北美和东北亚的一些发达国家电压为,110V,，另外还有一些特殊地区的市电电压为,120V,、,230V,、,240V,。市电频率多数为,50HZ,，少数国家为,60HZ,。因此，在电源设计中一般设计为,90V,265V,或者,170V,265V,。,输出电压和电流主要根据,LED,串并联的数量决定，输出电压范围很多。,电源性能指标：,输入电压范围,能量转换率,功率因数,纹波电压,绝对恒流系数,负载调整率,输入电压调整率,LED,球泡灯部件,15,15,电源：,LED,球泡灯部件,16,16,电源参数：,LED,球泡灯部件,17,电源的主要性能及具体性能指标的定义请关注,7,月,15,号的电源专题,17,球泡灯的散热器,球泡灯的,LED,通常焊接在一块铝基板（,LED,底板）上，这块铝基板再和一片圆形铝散热板固定，然后再把这块铝散热板固定到散热器外壳上去，如下图：,LED,球泡灯部件,18,18,散热器的材料目前大多数采用铝合金，因为成本低廉，加工容易，而且导热性好。但是最近出现了很多绝缘的塑料散热器和陶瓷散热器，其散热效果也不差。因为最后的散热主要靠对流和辐射。而对流完全由其形状和面积决定。辐射则和材料的辐射性有关。各种材料的热辐射系数如下表所示：,由表中可见，氧化处理是改进金属材料的辐射散热的重要途径。而导热塑料则不需要任何氧化处理就可以达到极高的辐射系数。因此只要其外形和金属散热器一样，那么其对流和辐射的效果是和金属散热器的效果是相同的。但是其热传导性能肯定不如金属，所以整体散热效果会差一些。但是如果把它做的尽可能薄，再加上一层金属的内壁，就可以把这个热传导低的不利因素降至最低。现在已经有导热系数大于,20 w/mk,的塑料（导热系数大于,20 w/mk,的导热塑料一般绝缘性会降低），但是其单价比较高。陶瓷散热器的情况和塑料散热器情况一样。只是其导热系数可以做得更高，当然成本也要高很多。,LED,球泡灯部件,19,19,20,LED,球泡灯部件,LED,球泡灯的,LED,灯,LED,的寿命,LED,的中文意思为发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的半导体，对于半导体而言，理论上讲，他得寿命是无限的。,10,万,-100,万小时的寿命概念源于半导体的性能。使用寿命则是指能发挥作用的寿命，一般当光衰超过,50%,，,LED,的寿命就到期了。所以一般的,LED,寿命参数是,5-10,万小时（此寿命仅针对小功率,LED,且,LED,焊盘处温度在,25,）。,LED,封装,右图是市场上常见的,LED,封装,COB,20,LED器件形式发展历程,无论大功率还是小功率芯片的器件，最终都走上了集成化之路,小功率芯片封装器件,大功率芯片封装器件,21,LED器件发展趋势集成化,可极大降低器件成本,大大降低了支架、封装材料、封装人工成本,使器件标准化成为可能，将极大规范LED产业发展,便于保障器件一致性,整个光源形式简化，使器件标准化成为可能,22,主要大厂最新集成光源模组产品,西铁城：,4W,模组,Cree 7W,模块,MP-L,光输出,700lm,Philips:Luxeon S 18W,光输出,1300lm,夏普,25W,，,2300lm,夏普,3.6W,，,300lm,2011,年推出的新产品,2010,年推出的产品,日亚,4W,模组，,400lm,23,球泡灯的泡壳,所谓泡壳就是指前面透明的玻壳。在白炽灯中，全部都是由玻璃做成的外壳，但是在球泡灯中，虽然也可以用玻璃做前面的外壳，实际上也是有这样做的。但是因为,LED,球泡灯重量很重，要比白炽灯重,5,倍以上，如果用玻璃做的话，掉在地上，摔破的可能性就大多了。因此更多的,LED,球泡灯采用塑料做泡壳，以防摔坏。而且,LED,球泡灯因为热量都从散热器散出去了，所以通过泡壳的光大都是可见光，很少有发热的红外线，所以采用塑料来做泡壳也不会由于过热而损坏。,但是塑料外壳的最大问题是透光率的问题。因为,LED,存在眩光的问题，所以尽可能采用乳白色的泡壳，以免看到里面的,LED,灯珠。而乳白色的泡壳。其透光率就更成问题了。所以对于用于,LED,球泡灯泡壳的塑料有以下要求：,1.,具有高透光、高扩散、无眩光、无光影；,2.,光源隐蔽性要好（尽可能看不到,LED,灯珠）；,3.,透光率达到,90,以上；,4.,具有高阻燃性；,5.,具有高抗冲击强度；,LED,球泡灯部件,右图是一款可以实现,94%,的透光率，而且还能防眩光，无光影的球泡罩。,24,24,下图是其他类型的球灯罩：,LED,球泡灯部件,25,25,一般传统光源的灯具光输出比（灯具出射光通量与光源光通量的比值）为70，而LED灯具可达到90,LED光效优势高光能利用率,传统光源发光形式,LED,发光形式,LED,形成截光,/,半截光光源时，大部分光线不需要经过反射壁反射直接出射,26,LED均匀度的要求,眩光产生的原因：LED高亮度,眩光解决方法：利用混光机制，将LED点光源扩展为面光源出射,LED,：点光源，需设法将光充分扩散出射,LED,：亮度集中，眩光大,将点光源转化为面光源出射,将光源充分扩展，降低光出射度,代价：降低,LED,灯具的灯具效率,提高亮度均匀度,眩光控制,无混光设计,防眩光设计,亮度均匀设计,27,提高亮度均匀度减少眩光对灯具效率的影响,LED灯具,荧光灯,光源光效,130lm/W,80lm/W,无特殊要求的灯具光效,114lm/W,50lm/W,亮度均匀度要求,100lm/W,50lm/W,眩光要求,+,亮度均匀度要求,85lm/W,40lm/W,电源效率,0.88,驱动效率,0.64,用磨砂罩换透明罩,光源本身满足亮度均匀性要求,使用散射板扩展光源,加格栅防眩光,提高亮度均匀度，减少眩光使,LED,灯具节能优势大大降低,28,色度需求色温,为产生舒适的照明照度与光源色温的关系,高压钠灯色温,2000K,左右，人感觉舒适,LED,灯色温,5000K,左右，人感觉压抑,闷热,晚上的室内照明照度一般,300lux,以上，色温对应在,27004000K,之间为宜,29,色度需求显色指数,室内照明需要色彩不失真的照明环境,普通“蓝,+,黄”,LED,的照明效果,高显色光源的照明效果,30,普通白光,LED,光谱缺陷,缺少红色光谱,导致显色性低,31,照明需求：光斑质量,易出现问题的：黄圈,直接涂敷方式：,造成原因：荧光粉沉积在底部，侧面附近荧光粉密度高，蓝光透射少；,芯片表面的喷涂,/,旋涂方式：,易出现问题：篮圈,造成原因：大量侧发光的蓝光没有经过荧光粉激发,常见的两种封装形式出现的光斑问题,蓝圈和黄圈是,LED,走向室内照明应用必须消除的障碍！,32,光斑质量的改善 一次封装,可提高芯片法线方向的荧光粉厚度，从而减少黄斑,普通封装,热隔离远场荧光粉封装,33,光斑质量的改善二次光学调整,将侧面黄光分配到中间，中间偏蓝的光线分配到边缘，从而达到调和色分布均匀度的目的,将侧面的黄光分配到照明区域的边缘，配光后会继续出现黄圈,二次光学设计不当仍会出现黄斑,二次光学设计得当会抑制黄斑,34,灯具成本需求,室内灯具成本构成：,光源：,30%,有很大下降空间,短期内很难大幅下降,结构：,30%,只有上升空间,电源：,20%,有一定下降空间,透镜：,10%,下降空间不大,其它：,10%,下降空间不大,35,当前影响LED进入室内照明的各因素重要程度,价格和可靠性是当前影响,LED,进入室内照明的最重要因素！,36,谢谢！,37,