LED吸顶灯全面介绍

2012-01-29 15:17:53来源: 互联网
2012年将是LED全面、大规模进入家庭的一年。如何生产价格低廉、性能良好的LED吸顶灯将是对于LED从业者的一个极大的挑战。为了做好这一替代工作,我们首先要对普通吸顶灯有充分的了解,才能做到知己知彼百战百胜。

  一、普通吸顶灯

  1.1吸顶灯的外形

  普通吸顶灯的外形虽然有很多种(图1),但最普通的就是圆形或方形,复杂的则更有各种奇形怪状的水晶吸顶灯:

  

1.jpg

 

  图1.各种形状的吸顶灯

  1.2吸顶灯的灯管

  其灯管大多是弯折后的T5荧光灯(图2),品种规格繁多,主要有以下几种。

  

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  (a)圆环形      (b)U形     (c)2D形

  图2. 用于吸顶灯的荧光灯

  1.3吸顶灯的功率,并没有明确的规定。

  其功率最常用的有10W、16W、21W、28W、32W、38W、40W等几种。

  二. 普通吸顶灯的问题和缺点

  2.1 发光效率低

  带镇流器节能灯的整灯光效只有55lm/W,最高的大功率U型也只有80lm/W。而且因为所有这些吸顶灯大多采用T5型灯管,折弯成各种形状。但不管最后折弯成什么形状,它都是360度发光的,其中向上的180度的光线必须反射回来才会变成有用的光线,这个反射过程就会损失很多光。所以做成灯具以后的光效至少要打70%的折扣。也就是上述光效还要再乘以0.7。而且在实际使用时,它的亮度随时间衰减得很快。例如一根飞利浦的32W环形T5三基色灯管YH32RR16,色温为6500ºK,其发光效率为67lm/W,总流明数为2150lm,实际上只有70%的光线可以利用。也就是只有1500lm。

  2.2 含汞

  

36.jpg

 

  而汞的沸点很低,在常温下可蒸发。一支废旧丢弃荧光灯破碎后,立即向周围散发汞蒸气,瞬间可使周围空气中的汞浓度达到10-20毫克/立方米,超过国家规定的汞在空气中最高允许浓度(为0.01毫克/立方米)的1000至2000倍,人体一次吸入2.5克汞蒸气即有生命危险。而且液态汞的渗透率极高,掉到地下以后就会立刻渗入地下污染地下水。1毫克汞足以污染5454.5公斤饮用水,使之达不到安全的饮用标准。现在拼命推广节能灯,实际上也是对我们子孙不负责任的做法。

  2.3 寿命低

  节能灯管按照荧光粉划分有:混合粉、卤粉、三基色。卤粉寿命在3000~4000小时;混合粉寿命在4000~6000小时;三基色号称在8000小时以上。

  2.4镇流器质量低

  荧光灯所用的镇流器大多数无法给出足够的功率,例如作者实测一个32W荧光灯所用的镇流器其输出功率只有16W,也就是只有50%的额定功率。而且所有荧光灯的寿命之所以短,主要是镇流器的寿命很短,而且一旦荧光灯损坏,镇流器通常也跟着损坏。几乎所有人的经验都是一般一年就要换一次镇流器或灯管,大多数时候是一年不到,两个都要换。

  2.5 价钱也不便宜

  一般的吸顶灯价钱在几十到几百元的都有,国外品牌的吸顶灯要600元以上,至于一些带有水晶饰物的吸顶灯,价钱高达几千元以上比比皆是,而其光源只不过顶多是一个40W的异形荧光灯而已。所以吸顶灯不像普通节能灯那么便宜。

  3.1 发光效率高

  LED本身的发光效率已经到达130lm/W以上,所以LED吸顶灯的整体光效已经可以达到100lm/W。而且这个效率还在每年增长,据估计,到2020年,LED本身的发光效率将会达到240lm/W。光效高就意味着节能。根据实测的结果,一盏8W的LED就可以取代一盏32W的吸顶灯。电功率可以节省4倍以上。

  3.2 寿命长

  LED的寿命为10万小时,做成灯具以后,现在实际上公认的寿命为至少3万小时,高质量的可以做到5万小时,要比荧光灯长10倍以上,即使最高寿命的三基色荧光灯的寿命为1万小时,也还高出5倍以上。

  3.3 不含汞

  3.4 无紫外线辐射,无光线污染

  3.5 可以根据需要提供各种色温的光线,通常有2550-3700ºK,和4700-7000ºK。

  3.6 无玻璃零部件,耐冲击、振动,便于运输。

  3.7 不需要铝制散热器,成本低,重量轻

  四、LED吸顶灯的构成和散热

  不考虑华丽的水晶吸顶灯,普通LED吸顶灯的构造和普通吸顶灯没有什么区别。都是由底壳,外罩,电源,灯等4个部分组成。

  4.1 LED吸顶灯的灯珠

  通常对于功率大于30W以上的大多采用1W的LED灯珠,低于30W的大多采用小功率LED灯珠(例如3020,3014,3528等)。建议采用贴片式小功率LED,以便于散热,也可以提高发光的均匀度。

  灯珠可以按照其外形来排列,例如假定外形为圆形,那么灯珠就排成圆形,反之,假如外形是方形,那么就排成方形。即便如此,灯珠的排列也还是有很多种方法,一个典型的LED吸顶灯的内部结构如图3所示。

  

3.jpg

 

  图3. LED的内部结构

  图中圆环形的印制板上有两圈LED灯珠,它是采用23颗0.4W的5730型LED灯珠,总共功率为18W。中间的长方形为其恒流电源,方盒右下角则为遥控接收器的光敏二极管,以接收遥控亮度的红外控制信号。

  需要提出的是仍然有大量的低价LED吸顶灯采用了小功率草帽灯,然而由于草帽灯的热阻很大(450℃/W),很难把热导出,因而光衰严重,寿命很短。

  4.2 LED吸顶灯的灯罩

  灯罩通常采用PC板,其性能如下:

  (1)透光性:P C板透光率最高可达89%,可与玻璃相妣美。UV涂层板在太阳光下爆晒不会产生黄变,雾化,透光不佳,十年后透光流失仅为6%,PVC流失率则高达15%—20%,玻璃纤维为12%-20%。

  (2)抗撞击:PC板撞击强度是普通玻璃的250-300倍,同等厚度亚克力板的30倍,是钢化玻璃的2-20倍,用3kg锤以下两米坠下也无裂痕,有“不碎玻璃”和“响钢”的美称。

  (3)防紫外线:PC板一面镀有抗紫外线(UV)涂层,另一面具有抗冷凝处理,集抗紫外线、隔热防滴露功能于一身。可阻挡紫外线穿过,及适合保护贵重艺术品及展品,使其不受紫外线破坏。

  (4)重量轻:比重仅为玻璃的一半,节省运输、搬卸、安装以及支撑框架的成本。

  (5)阻燃:国家标准GB50222—95确认,PC板为难燃一级,即B1级。PC板自身燃点是580摄氏度,离火后自熄,燃烧时不会产生有毒气体,不会助长火势的蔓延。

  (6)可弯曲性:可依设计图在工地现场采用冷弯方式,安装成拱形,半圆形顶和窗形。最小弯曲半径为采用板厚度的175倍,亦可热弯。

  (7)温度适应性:PC板在-100℃时不发生冷脆,在135℃时不软化,在恶劣的环境中其力学,机械性能等均无明显变化。

  (8)耐候性: PC板可以在-40℃至120℃范围保持各项物理指标的稳定性。人工气候老化试验4000小时,黄变度为2,透光率降低值仅0.6%。

  4.3 LED吸顶灯的散热

  采用小功率的LED灯珠,排列分散一些,可以有助于散热。吸顶灯在结构上的特点也是有利于散热的。

  1. 内部空气无阻挡自由流通。这是吸顶灯相比于其他灯具最大的优点。密闭而不流通的空气是一种绝热性能很好的绝热体,反过来,能够自由流通的空气却是最好的散热体。世界上所有的发热物体最后都是把热量散发到空气中去的。因为吸顶灯的底板有很多小孔,所以在吸顶灯的灯罩里,LED灯珠所产生的热量可以通过空气立刻传递到外边去。

  2. 灯罩能够很好散热。我们知道对流和辐射散热主要和面积及材料有关,而塑料的辐射散热的效果是很好的,而且灯罩的厚度很薄,所以塑料的导热不好的影响可以忽略。这可以从图4中加以说明。

  

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  图4较薄的厚度减小了导热系数的作用

  吸顶灯的泡壳厚度只有1-2mm。所以虽然它的导热系数只在0.1-1W/mk,但还是能够很快地把热量从一边传到另一边。

  而且塑料的辐射能力是很强的,见下表:

  

5.jpg

 

  所以泡壳可以很好地辐射散热。因为在吸顶灯的内部空气的流通很好,很容易把热量带到泡壳上。所以灯罩起了主要的散热作用。

  3. 面积大:根据圆形的面积计算公式:S=πr2,或S=π(d/2) 2,对于一个直径为45cm的圆形吸顶灯,它的底板面积就是1590cm2。因为吸顶灯通常安装在室内,没有过高室温,所以可以采用40cm2/W的经验数据,那样也可以散去40W的功率。但是由于底板靠近天花板,不易散热,所以底板的实际散热效果会差很多。

  而灯罩因为是曲面形,其面积要比圆形更大,而且它的安装朝下,没有任何阻挡,所以散热效果要比底板更好。

  4. 关键的问题是要把安装LED灯珠的铝基板或印制板的铜箔面积做得足够大。

  实验证明,对于小于30W的吸顶灯采用普通的印制板就可以很好地散热,而且为了利用自由流通的空气。在印制板的两面把热量带走,所以也不需要把铝基板或印制板通过导热胶紧贴底板来散热,反而要把印制板垫高离开底板5mm,以便空气流通。

  5. 底板上多打一些通风孔会对散热有很大的好处。这些通风孔应当打在外圈,以免被阻挡。但也可能带来小虫钻入的可能性。

  采取以上措施以后,LED吸顶灯并不需要很重的鳍片式散热器也可以满足散热的要求。可以说LED吸顶灯是唯一不需要特制的铝散热器的LED灯具。

关键字:LED  吸顶灯

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0129/article_13925.html
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