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LED灯具知识模板

L

E

D

灯

具

知

识

培

训

教

程

目录：

（LED专业知识）

第一节LED基础知识

第二节电光源基础知识及其分类

第四节LED生产工艺

第五节LED封装工艺

第六节大功率LED的封装技术

第七节LED的几个主要生产商

第八节LED灯具的特点:

第九节常见的LED灯具

第十一节LED目前在照明行业中的主要应用范围

第十二节LED光源与传统光源的比较

第十三节照明设计原理

第十四节LED照明术语

第十五节LED的标准

LED专业知识

第一节LED基础知识

光是什么？

光是电磁波，可见光是波长为380-780纳米的电磁波。

波长单位为纳米，相当于十亿分之一米。

LED是什么？

LED（LlightingEmittingDiode）即发光二极管，是一种半导体固体发光器件，它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光，ＬＥＤ照明产品就是利用ＬＥＤ作为光源制造出来的照明器具。

ＬＥＤ被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。

半导体发光二极管工作原理、特性、应用及光学特性

（一）LED发光原理

发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。

因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。

此外，在一定条件下，它还具有发光特性。

在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。

进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。

假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。

除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。

发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。

由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在近PN结面数μm以内产生。

（二）LED的特性

1．极限参数的意义

（1）允许功耗Pm:

允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。

超过此值，LED发热、损坏。

（2）最大正向直流电流IFm：

允许加的最大的正向直流电流。

超过此值可损坏二极管。

（3）最大反向电压VRm：

所允许加的最大反向电压。

超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。

（4）工作环境topm:

发光二极管可正常工作的环境温度范围。

低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。

第二节电光源基础知识及其分类

（一）基础知识

利用电能做功，产生可见光的光源叫电光源。

利用电光源照明，称为电照明：

电照明按发光的方法不同可分为电阻发光、电弧发光、气体发光和荧光粉发光四类；按照明使用的性质分为一般照明、局部照明和装饰照明三类：

按照明使用的方式分为连续照明和间断照明两类；按电光源的起动方式分为电压自适应和辅助触发两类等。

一、电光源的发光方法

1.电阻发光,这是一种利用导体自身的固有电阻通电后产生热效应，达到炽热程度而发光的方法。

如常用的白炽灯、碘钨灯等。

2.气体发光,这是一种在透明玻璃管内注入稀薄气体和金属蒸气，利用二极放电使气体高热而发光的方法。

如钠灯、镝灯等。

3.荧光粉发光,这是一种在透明玻璃管内注入稀薄气体或微量金属，并在玻璃管内壁涂上一层荧光粉，借二极放电后利用气体的发光作用使荧光粉吸收再发出另一种光的方法．如荧光灯等。

二、电光源的起动方式

1.电压自适应，这类灯泡，只要给它加上额定电压即可正常工作。

如白炽灯、溴钨灯等。

2.辅助触发型。

这类灯泡，供给其额定电压．它并不工作，而是需要一个较额定电压高的辅助触发电压进行启动，然后才能工作，如荧光灯。

三.寿命

电光源的寿命是电光源的重要性能指标，用燃点小时数表示。

1.平均寿命

光源从第一次点燃起，一直到损坏熄灭为止，累计燃点小时数称为光源的全寿命。

电光源的全寿命有相当大的离散性，即同一批电光源虽然同时点燃，却不会同时损坏，它们将有先有后陆续损坏，且可能有较大的差别，因此常用平均寿命的概念来定义电光源的寿命。

取一组电光源作试样，从一同点燃起计时，到50%的电光源试样损坏为止，所经过的小时数就是该组电光源的平均寿命。

一般光通量衰减较小的光源常用平均寿命作为其寿命指标，例如卤钨灯。

2.有效寿命

电光源在使用过程中光通量将随时间的增加而逐渐衰减。

有些电光源的光通量衰减到一定程度时，虽然光源尚未损坏，但它的光效明显下降，继续使用极不经济。

电光源从点燃起，一直到光通量衰减到某个百分比所经过的燃点时数就称为光源的有效寿命。

一般取70%-80%额定光通量作为更换光源的依据。

荧光灯一般用有效寿命作为其寿命指标。

（一）热辐射光源1.白炽灯2.卤钨灯

（二）气体放电光源

1.低压放电灯

例如：

（1）低压水银荧光灯

（2）低压钠灯（3）低压高频无极放电灯

2.高压放电灯

例如：

（1）高压汞灯

（2）金属卤化物灯（3）高压钠灯（4）高压高频无极放电灯

3.超高压放电灯

例如：

（1）超高压汞灯

（2）超高压氙灯

（三）半导体光源

（二）LED电源的分类

LED虽然在节能方面比普通光源的效率高，但是LED光源却不能像一般的光源一样可以直接使用公用电网电压，它必须配有专用电压转换设备，提供能够满足LED额定的电压和电流，才能使LED正常工作，也就是所谓的LED专用电源。

LED的电源有哪些分类呢？

一、LED电源按驱动方式可以分为两大类：

A.恒流式（除灯带、户外线条灯等灯具使用）：

1、恒流驱动电路驱动LED是很理想的，缺点就是价格较高。

2、恒流电路虽然不怕负载短路，但是严禁负载完全开路。

3、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。

4、要限制LED的使用数量，因为它有最大承受电流及电压值。

B.稳压式：

1、稳压电路确定各项参数后，输出的是固定电压，输出的电流却随着负载的增减而变化。

2、稳压电路虽然不怕负载开路，但是严禁负载完全短路。

3、整流后的电压变化会影响LED的亮度。

4、要使每串以稳压电路驱动LED显示亮度均匀，需要加上合适的电阻才可以。

二、LED电源按电路结构可以分为六类：

1、常规变压器降压：

这种电源的优点是体积小，不足之处是重量偏重、电源效率也很低，一般在45%～60%，因为可靠性不高，所以一般很少用。

2、电子变压器降压：

这种电源结构不足之处是转换效率低，电压范围窄，一般180～240V，波纹干扰大。

3、电容降压：

这种方式的LED电源容易受电网电压波动的影响，电源效率低，不宜LED在闪动时使用，因为电路通过电容降压，在闪动使用时，由于充放电的作用，通过LED的瞬间电流极大，容易损坏芯片。

4、电阻降压：

这种供电方式电源效率很低，而且系统的可靠也较低。

因为电路通过电阻降压，受电网电压变化的干扰较大，不容易做成稳压电源，并且降压电阻本身还要消耗很大部分的能量。

5、RCC降压式开关电源：

这种方式的LED电源优点是稳压范围比较宽、电源效率比较高，一般可在70%～80%，应用较广。

缺点主要是开关频率不易控制，负载电压波纹系数较大，异常情况负载适应性差。

6、PWM控制式开关电源：

目前来说，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。

第四节LED生产工艺

工艺：

a.清洗：

采用超声波清洗PCB或LED支架，并烘干。

b.装架：

在LED管芯（大圆片）底部电极备上银胶后进行扩张，将扩张后的管芯（大圆片）安置在刺晶台上，在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在PCB或LED支架相应的焊盘上，随后进行烧结使银胶固化。

c.压焊：

用铝丝或金丝焊机将电极连接到LED管芯上，以作电流注入的引线。

LED直接安装在PCB上的，一般采用铝丝焊机。

（制作白光TOP-LED需要金线焊机）

d.封装：

通过点胶，用环氧将LED管芯和焊线保护起来。

在PCB板上点胶，对固化后胶体形状有严格要求，这直接关系到背光源成品的出光亮度。

这道工序还将承担点荧光粉（白光LED）的任务。

e.焊接：

如果背光源是采用SMD-LED或其它已封装的LED，则在装配工艺之前，需要将LED焊接到PCB板上。

f.切膜：

用冲床模切背光源所需的各种扩散膜、反光膜等。

g.装配：

根据图纸要求，将背光源的各种材料手工安装正确的位置。

h.测试：

检查背光源光电参数及出光均匀性是否良好。

LED的封装的任务

是将外引线连接到LED芯片的电极上，同时保护好LED芯片，并且起到提高光取出效率的作用。

关键工序有装架、压焊、封装。

LED封装形式

LED封装形式可以说是五花八门，主要根据不同的应用场合采用相应的外形尺寸，散热对策和出光效果。

LED按封装形式分类有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。

LED封装工艺流程

封装工艺说明

1.芯片检验

2.扩片

3.点胶

4.备胶

5.手工刺片

6.自动装架

7.烧结

8.压焊

9.点胶封装

LED的封装主要有点胶、灌封、模压三种。

10.灌胶封装

11.模压封装

12.固化与后固化

13.后固化

14.切筋和划片 

15.测试 

16.包装

第七节LED芯片的几个主要生产商

LumiLeds

Osram

Cree科锐

Nichia

东芝

西铁城

Seoul

Sharp夏普

Sumsung

亿光

晶元

三安

第八节LED灯具的特点:

1.高光效

LED光效达50～200流明/瓦，光谱窄，单色性好，几乎所有发出的光都可利用，且无需过滤直接发出色光。

2.高节能

具有电压低、电流小、亮度高的特性。

一个10～12瓦的LED光源发出的光能与一个35～150瓦的白炽灯发出的光能相当。

同样照明效果LED比传统光源节能80%～90%。

3.光色多

可以选择白色或彩色光，红色、黄色、蓝色、绿色、黄绿色、橙红色等，并可根据需要制造出多色组合和循环变色的艳丽灯饰。

ＬＥＤ光源可利用红、绿、篮三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合，即可产生256×256×256＝16777216种颜色。

形成不同光色的组合变化多端，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。

4.安全性高

LED光源使用低电压驱动,发光稳定，无污染，没有频闪，没有紫外线B波段，表色／颜体Ra值接近100，色温5000K，最接近太阳色温5500K。

5.设计形状的多样性

国产LED光源由许多单个LED发光管组合而成的，LED光源是芯片光源，因而比其他光源可做成更多的形状，更容易针对用户的情况，设计光源的形状和尺寸。

6.寿命长

ＬＥＤ光源有人称它为长寿灯，意为永不熄灭的灯。

LED利用固态半导体芯片将电能转化为光能，外加环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击，LED单管寿命10万小时，光源寿命在5万小时以上，按每天工作12小时寿命也在10年以上，维护费用低。

7.快速响应

LED发光管响应时间很短，能按要求保证多个光源之间或一个光源不同区域之间的工作切换。

采用专用电源给LED光源供电时，达到最大照度的时间小于10ms。

8.灯具结构合理

LED灯具将彻底改变灯具的结构，根据不同的专业使用要求，LED灯具的结构在提高初始亮度的条件下，经过稀土再次提高亮度，经过光学镜片的提高，其发光亮度得到再提高。

9．利环保

环保效益更佳，光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，而且废弃物可回收，没有污染不含汞元素，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源

10．高新尖

与传统光源单调的发光效果相比，LED光源是低压微电子产品，成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术。

嵌入式控制技术等，所以亦是数字信息化产品，是半导体光电器件“高新尖”技术，具有在线编程，无限升级，灵活多变的特点。

11.运行成本低

其他光源不仅耗电是LED光源的2~10倍，而且几乎每月都要更换一些，浪费了维修工程师许多宝贵的时间。

而且投入使用的光源越多，在器件更换和人工方面的花费就越大，初次投资的节省很快会被日常的维护、维修费用抵消。

因此选用使用寿命长的LED光源从长远看是很经济的。

第九节常见的LED灯具

灯具种类

1.台灯2.花灯3.展柜灯4.镜前灯5.黑板灯6.下照筒灯7.洗墙筒灯8.下照射灯

9.格栅射10.灯轨道射灯11.线性灯盘12.格栅灯盘13.反射灯盘14.面板灯贴片灯

15.软灯条16.硬灯条17.洗墙灯18.支架灯19.三防灯20.工矿灯21.洁净灯22.防爆灯

23.点光源24.插泥灯25.轮廓灯26.投光灯27.泛光灯28.庭院灯29.草坪灯30.埋地灯

31.路灯32.隧道灯33.高杆灯34.水下灯35.油站灯36.台阶灯37.瓦片灯38.窗台灯

39.平台灯40.应急灯41.水纹灯42.PAR灯43.追光灯44.摇头灯45.投影灯46.LOGO灯

47.生鲜灯48.创意灯具49.LED灯50.斗胆灯51.嵌顶灯52.吸顶灯53.悬吊灯54.壁灯

55落地灯56.安全出口57.灯疏散58.指示灯

应用场所

店铺酒店商业家居办公展陈工业学校公共外墙古建园林广场体育道路隧道油站消防舞台特效

产品名称灯具型号描述文字

灯具图片

灯具参数

特殊需求

室内装饰户外装饰空调灯盘发光字&发光模组广告灯箱

媒体立面造型路灯建筑一体化灯光小品景观灯柱

安装范围

室内室外

安装方式

天花嵌入式吸顶式悬吊式嵌壁式壁面式

埋地式立式轨道式暗槽式支架式

光学形式

反射器透镜磨砂片乳白片棱镜

防眩方式

格栅Barndoor防眩筒磨砂片

整灯功率W

整灯光通量lm

光分布

出光方式

直接（上出光≤10%）半直接（上出光≤40%）半间接（下出光≤40%）

间接（下出光≤10%）漫发光

光分布

圆形方形条形非对称

光束角

宽光束（＞40°）中光束（20-40°）窄光束（＜20°）

光束角数值°单灯光源数量个灯具效率%

单灯电器数量个

灯具材质

挤压铝

（线形灯）

（铝型材常见如屏风、铝窗等。

它是采用挤出成型工艺，即铝锭等原材料在熔炉中熔融后，经过挤出机挤压到模具流出成型，它还可以挤出各种不同截面的型材。

主要性能即强度、硬度、耐磨性均按国家标准GB6063。

优点有：

重量轻仅2.8，不生锈、设计变化快、模具投入低、纵向伸长高达10米以上。

铝型材外观有光亮、哑光之分，其处理工艺采用阳极氧化处理，表面处理氧化膜达到0.12m/m厚度。

铝型材壁厚依产品设计最优化来选择，不是市场上越厚越好，应看截面结构要求进行设计，它可以在0.5~5mm不均。

优缺点：

机加工少：

由于铝合金能够揉捏成任何杂乱断面，因而，只需规划合理，揉捏铝合金型材材也能很方便地进行拼装，然后减少机加工的需求。

有些形状只要经过揉捏才干取得，经过其它技术是无法完成的。

  铝揉捏模具本钱低：

与其它竞赛材料的轧制成型、锻造、锻造等比较，铝揉捏的模具本钱较低。

  构造功率高：

铝合金揉捏型材能够完成最大的构造功率。

在需求增加强度的当地就能够运用名型材，在不需求的当地就去掉铝型材。

  分量轻：

揉捏铝合金型材分量轻，强度高，并且经久经用。

由于铝和其它竞赛材料功能的区别，完成相同作用的铝构造的分量只要其它金属构造的大约一半，并且其它金属还不易于加工。

  外表处置作用多样，并且耐腐蚀功能强：

经过粉末或电泳涂层，规划者能够完成任何希望的色彩。

当然也包含自然银或许彩色阳极氧化膜。

  保护少：

铝是一种自然经用的金属，而上述的外表处置更增强了其经用性）

压铸铝

（路灯投光灯）

（类似于“注塑”通过一个集中入口将材料送到要铸"注"造的型腔内,形成零件）

压铸铝特点

　　高压和高速充填压铸铝型是压铸铝的两大特点。

它常用的压射比压是从几千至几万kPa，甚至高达2×105kPa。

充填速度约在10~50m/s，有些时候甚至可达100m/s以上。

充填时间很短，一般在0.01~0.2s范围内。

优点

　　1、产品质量好：

铸件尺寸精度高，一般相当于6~7级，甚至可达4级；表面光洁度好，一般相当于5~8级；强度和硬度较高，强度一般比砂型铸造提高25~30%，但延伸率降低约70%；尺寸稳定，互换性好；可压铸铝薄壁复杂的铸件。

例如，当前锌合金压铸铝件最小壁厚可达0.3mm；铝合金铸件可达0.5mm；最小铸出孔径为0.7mm；最小螺距为0.75mm。

　　2、生产效率高：

机器生产率高，例如国产JⅢ3型卧式冷空压铸铝机平均八小时可压铸铝600～700次，小型热室压铸铝机平均每八小时可压铸铝3000~7000次；压铸铝型寿命长，一付压铸铝型，压铸铝钟合金，寿命可达几十万次，甚至上百万次；易实现机械化和自动化。

　　3、经济效果优良：

由于压铸铝件尺寸精确，表泛光洁等优点。

一般不再进行机械加工而直接使用，或加工量很小，所以既提高了金属利用率，又减少了大量的加工设备和工时；铸件价格便宜；可以采用组合压铸铝以其他金属或非金属材料。

既节省装配工时又节省金属。

缺点

　　1、压铸铝时由于液态金属充填型腔速度高，流态不稳定，故采用一般压铸铝法，铸件易产生气孔，不能进行热处理；

　　2、对内凹复杂的铸件，压铸铝较为困难

　　3、高熔点合金（如铜，黑色金属），压铸铝型寿命较低；

　　4、不宜小批量生产，其主要原因是压铸铝型制造成本高，压铸铝机生产效率高，小批量生产不经济。

车铝

（筒灯天花灯）

车铝是直接利用车床将原料直接加工成所需要的

铜钢板不锈钢镀镍塑料陶瓷合金

外观颜色

白色黑色银灰色石墨灰

灯具尺寸

外形

灯具形状

圆形方形线形特殊形状

开孔尺寸

方形开孔-长mm开孔-宽mm

圆形开孔-直径mm

IP等级

IP20IP22IP23IP40IP43IP44IP54IP55IP65IP66IP67IP68

防护类型

开放防雾防潮室内三防适合无尘室防爆

户外防水户外浸水户外潜水耐车压防滑落耐撞击其他

IK等级（是指设备外壳的抗冲击防护等级,通常IK和IP的防护要求是一同出现的。

对于室外电子设备,无论是架空,地埋还是普通室外放置,都需要有相应的

IP,IK要求。

）

IK01IK02IK03IK04IK05IK06IK07IK08IK09IK10

防爆等级

隔爆型d增安型e本安型i正压型p充油型o充砂型q无火花型n浇封型m气密型h其它

电气等级（各类家用电器均有安全标准，消费者应严格按使用要求操作，才可避免事故的发生。

国家对常用电器安全要求共分0类、01类、Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类五个大类。

）

0类I类II类（一般灯具）III类

0类：

这类电器只靠工作绝缘，使带电部分与外壳隔离，没有接地要求。

这类电器主要用于人们接触不到的地方，如荧光灯的整流器等电器。

所以这类电器的安全要求不高。

01类：

这类电器有工作绝缘，有接地端子可以接地或不接地使用。

如用于干燥环境（木质地板的室内）时可以不接地，否则应予接地，如电烙铁等。

Ⅰ类：

有工作绝缘，有接地端子和接地线规定必须接地和接零。

接地线必须使用外表为黄绿双色的铜芯绝缘导线，在器具引出处应有防止松动的夹紧装置，接触电阻应小于0.1欧姆。

Ⅱ类：

这类电器采用双重绝缘或加强绝缘要求，没有接地要求。

所谓双重绝缘是指除有工作绝缘外，尚有独立的保护绝缘或有效的电器隔离。

这类电器的安全程度高，可用于与人体皮肤相接触的器具，如：

电推剪、电热梳等。

Ⅲ类：

使用安全电压（50伏特以下）的各种电器，如剃须刀、电热梳、电热毯等电器，在没有安全接地又不干燥绝缘环境的情况下，必须使用安全电压型的产品。

供电方式

恒流驱动AC380V/50HZAC220-240V/50HzDC36VDC24V

AC24VDC12VAC12V

可调性

水平旋转垂直俯仰高度调整出光方向调节灰度调节变色

光束角调节光谱调节

重量

KG

标准

GB17625：

电力电子设备的谐波电流规定

GB17625.1：

电磁兼容限值谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16A）

GB/T9468-2008：

灯具分布光度测量的一般要求

GB7000：

灯具一般安全要求与试验

认证

CQC：

中国质量认证中心开展的自愿性产品认证。

VDE：

德国电气工程师协会的简称，VDE是德国国家产品标志。

VDE测试机构和认证协会是德国电器工程师协会的下属机构。

GS：

GS认证以德国产品安全法（GPGS）为依据，按照欧盟统一标准EN或德国工业标准DIN进行检测的一种自愿性认证，是欧洲市场公认的德国安全认证标志。

FCC：

FCC通过控制无线电广播、电视、电信、卫星和电缆来协调国内和国际的通信。

涉及美国50多个州、哥伦比亚以及美国所属地区为确保与生命财产有关的无线电和电线通信产品的安全性，涉及美国50多个州、哥伦比亚以及美国所属地区

PSE：

PSE认证是日本强制性安全认证，用以证明电机电子产品已通过日本电气和原料安全法（DENANLaw）或国际IEC标准的安全标准测试。

日本的DENTORL法（电器装置和材料控制法）规定，498种产品进入日本市场必须通过安全认证。

C-ticks:

C－Tick认证为澳洲EMC认证项目实验室提供C-Tick测试报告，再澳洲进口商再用C－Tick测试报告进行注册。

CCC

UL:

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、营利的、为公共安全做试验的专业机构。

节能认证:

节能产品认证是依据我国相关的认证用标准和技术要求，按照国际上通行的产品产品认证制定与程序，经中国节能产品认证管理委员会确认并通过颁布认证证书和节能标志，证明某一产品为节能产品的活动，属于国际上通行的产品质量认证范畴。

阻燃（阻燃剂目前主要有有机和无机，卤素和非卤。

一般来讲有机阻燃具有很好的亲和力在塑料中，溴系阻燃剂在有机阻燃体系中占据绝对优势，虽然在环保问题上“非议”多端但一直难以有其他阻燃剂体系取代。

）

是否

灯具配件

防眩光格栅防眩光帽滤色片

配光曲线配件图尺寸图应用图光谱图

光源参数

光源种类

LED金卤灯卤素灯T8荧光灯管T5荧光灯管螺旋荧光灯

环形荧光灯插拔荧光管荧光灯钠灯