LED基础知识培训教材.docx
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LED基础知识培训教材
大功率产品知识培训
一、我司灯具型号常规命名规则：
公司品牌（WM）—灯具系列代码+灯具尺寸+灯具光源颜色—灯具全部LED颗数+PC罩颜色
（备注：
灯具尺寸表示灯具总长度或直径，单位为毫米。
PC罩为透明用“T”表示，PC罩为乳白用“L”表示）
例如：
大功率线形洗墙灯型号为WM—T1200RGB—36
型号分解为：
‘WM’代表公司品牌，‘T’代表此款灯具为T型洗灯，
‘1200’代表此款灯具的总长度为1200毫米，“RGB”代表灯具的颜色为红绿蓝变色，‘36’代表灯具LED的总颗数为36颗。
二、我司灯具的分类
我司生产的灯具按单颗LED的额定功率分为：
小功率灯具（单颗<1W）和大功率灯具（单颗≥1W）
按LED的封装分为：
贴片LED灯具、直插LED灯具（食人鱼灯具）
按灯具使用效果分为：
轮郭灯、数字管灯、线条灯/灯串灯、点光灯（点光源）、投光灯、泛光灯、射灯、显示屏等
按灯具的使用场所分为：
洗墙灯、水底灯、喷泉灯、地面灯、墙角灯、插地灯、商照灯（天花灯、导轨灯）、路灯等
按灯具的结构形状分为：
线形灯、点状灯、方形灯、带状灯
三、我司大功率灯具常用材料基本差数
1常用材料名词解释
（1）铝合金
以铝为基的合金总称。
主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。
铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。
铝合金分两大类：
铸造铝合金，在铸态下使用（我司灯具使用的类型）；变形铝合金，能承受压力加工，力学性能高于铸态。
可加工成各种形态、规格的铝合金材。
（2）钢化玻璃
钢化玻璃（Temperedglass/Reinforcedglass）
属于安全玻璃。
钢化玻璃其实是一种预应力玻璃,为提高玻璃的强度,通常使用化学或物理的方法，在玻璃表面形成压应力，玻璃承受外力时首先抵消表层应力，从而提高了承载能力，增强玻璃自身抗风压性，寒暑性，冲击性等。
优点
钢化玻璃的主要优点有两条：
第一是强度较之普通玻璃提高数倍，抗弯强度是普通玻璃的3~5倍，抗冲击强度是普通玻璃5~10倍，提高强度的同时亦提高了安全性。
第二是使用安全，其承载能力增大改善了易碎性质，即使钢化玻璃破坏也呈无锐角的小碎片，对人体的伤害极大地降低了.钢化玻璃的耐急冷急热性质较之普通玻璃有2~3倍的提高，一般可承受150LC以上的温差变化，对防止热炸裂有明显的效果
缺点
钢化玻璃的缺点：
1钢化后的玻璃不能再进行切割，和加工，只能在钢化前就对玻璃进行加工至需要的形状，再进行钢化处理。
2钢化玻璃强度虽然比普通玻璃强，但是钢化玻璃在温差变化大时有自爆（自己破裂）的可能性，而普通玻璃不存在自爆的可能性。
（3）、环氧树脂
环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。
环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。
由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不熔的具有三向网状结构的高聚物。
应用特性
1、形式多样。
各种树脂、固化剂、改性剂体系几乎可以适应各种应用对形式提出的要求，其范围可以从极低的粘度到高熔点固体。
2、固化方便。
选用各种不同的固化剂，环氧树脂体系几乎可以在0～180℃温度范围内固化。
3、粘附力强。
环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键的存在，使其对各种物质具有很高的粘附力。
环氧树脂固化时的收缩性低，产生的内应力小，这也有助于提高粘附强度。
4、收缩性低。
环氧树脂和所用的固化剂的反应是通过直接加成反应或树脂分子中环氧基的开环聚合反应来进行的，没有水或其它挥发性副产物放出。
它们和不饱和聚酯树脂、酚醛树脂相比，在固化过程中显示出很低的收缩性（小于2%）。
5、力学性能。
固化后的环氧树脂体系具有优良的力学性能。
6、电性能。
固化后的环氧树脂体系是一种具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘材料。
7、化学稳定性。
通常，固化后的环氧树脂体系具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。
像固化环氧体系的其它性能一样，化学稳定性也取决于所选用的树脂和固化剂。
适当地选用环氧树脂和固化剂，可以使其具有特殊的化学稳定性能。
8、尺寸稳定性。
上述的许多性能的综合，使环氧树脂体系具有突出的尺寸稳定性和耐久性。
9、耐霉菌。
固化的环氧树脂体系耐大多数霉菌，可以在苛刻的热带条件下使用。
我司所用环氧树脂型号为：
透明树脂501A,固化剂为：
501B;调配比例为：
3：
1黑色树脂B-SY3300，A胶和B胶调配比例为100：
25，25℃固化时间为24小时内，吸水率≤0.15%，
（4）硅胶
有机硅胶
有机硅胶产品的基本结构单元是由硅－氧链节构成的，侧链则通过硅原子与其他各种有机基团相连。
因此，在有机硅产品的结构中既含有"有机基团"，又含有"无机结构"，这种特殊的组成和分子结构使它集有机物的特性与无机物的功能于一身。
与其他高分子材料相比，有机硅产品的最突出性能是：
1．耐温特性
有机硅产品是以硅－氧（Si－O）键为主链结构的，C－C键的键能为82.6千卡/克分子，Si－O键的键能在有机硅中为121千卡/克分子，所以有机硅产品的热稳定性高，高温下（或辐射照射）分子的化学键不断裂、不分解。
有机硅不但可耐高温，而且也耐低温，可在一个很宽的温度范围内使用。
无论是化学性能还是物理机械性能，随温度的变化都很小。
2．耐辐射性
有机硅产品的主链为－Si－O－，无双键存在，因此不易被紫外光和臭氧所分解。
有机硅具有比其他高分子材料更好的热稳定性以及耐辐照和耐候能力。
有机硅中自然环境下的使用寿命可达几十年。
3．电气绝缘性能
有机硅产品都具有良好的电绝缘性能，其介电损耗、耐电压、耐电弧、耐电晕、体积电阻系数和表面电阻系数等均在绝缘材料中名列前茅，而且它们的电气性能受温度和频率的影响很小。
因此，它们是一种稳定的电绝缘材料，被广泛应用于电子、电气工业上。
有机硅除了具有优良的耐热性外，还具有优异的拒水性，这是电气设备在湿态条件下使用具有高可靠性的保障。
4．生理惰性
聚硅氧烷类化合物是已知的最无活性的化合物中的一种。
它们十分耐生物老化，与动物体无排异反应，并具有较好的抗凝血性能。
5．低表面张力和低表面能
有机硅的主链十分柔顺，其分子间的作用力比碳氢化合物要弱得多，因此，比同分子量的碳氢化合物粘度低，表面张力弱，表面能小，成膜能力强。
这种低表面张力和低表面能是它获得多方面应用的主要原因：
疏水、消泡、泡沫稳定、防粘、润滑、上光等各项优异性能。
我司目前所用硅胶为：
透明硅胶XA211A/XA211B/XA211C，调配比例为100：
5：
5
黑色硅胶XA211A/XA211B,调配比例为100：
625℃常态固化时间为5小时内。
温度范围：
-60℃--+200℃.
、（4）聚酯粉末喷涂
在普通材料的表面上，制造一个特殊的工作表面，使其达到：
防腐、耐磨、减摩、抗高温、抗氧化、隔热、绝缘、导电、防微波辐射等一系多种功能，使其达到节约材料，节约能源的目的，我们把特殊的工作表面叫涂层，把制造涂层的工作方法叫热喷涂。
用聚酯粉末喷涂在器件外表的防腐蚀喷涂就叫聚酯粉末喷涂。
（6）大功率LED聚光透镜
LED透镜即与LED紧密联系在一起的有助于提升LED的出光效率、改变LED的光场分布的光学系统。
一、LED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），因此常用直接封装在LED芯片上。
b.一般硅胶透镜体积较小，直径3-10mm。
LED要有高的流明保持率（Transmittance），第一步是封装材质。
过去LED最常用的是环氧树脂（epoxy），但环氧树脂老化后会逐渐变黄，进而影响光亮颜色，尤其波长愈低时老化愈快，特别是部分WLED使用近紫外线（Near ultraviolet）发光，与其它可见光相比其波长又更低，老化更快。
如美国科瑞公司LED采用的硅胶封装玻璃透镜方案。
可大大提高LED的透光性，热稳定性，低光衰性。
硅胶除了对低波长有较佳的抗受性、较不易老化外，硅胶阻隔近紫外线使其不外泄也是对人体健康的一种保护，此外硅胶的光透率、折射率、耐热性都很理想。
波长范畴在350nm～800nm间的光透率达95％，且波长低至300nm时仍有75％～80％的光透，即便是300nm波长也能维持95％的光透性。
另外耐热上也都能达180℃～200℃的水准。
。
2．PMMA透镜；我司大功率灯具二次透镜即是此种透镜
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。
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：
具有透光率高（97%）耐温高等特点；缺点：
形状单一、易碎、批量生产不易实现、生产效率低、成本高等。
我司大功率科瑞LED上就是使用这种透镜。
二、LED透镜的应用分类
1．一次透镜
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（chip）理论上发光是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（大于180°范围也有少量余光），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汇聚chip的所有光线并可得到如180°、160°、140°、120°、90°、60°等不同的出光角度，但是不同的出光角度LED的出光效率有一定的差别（一般的规律是：
角度越大效率越高）。
c.一次透镜一般用PMMA、PC、光学玻璃、硅胶、环氧树脂等材料。
2．二次透镜
a.二次透镜与LED是两个独立的物体，但它们在应用时却密不可分。
b.二次透镜的功能是将LED光源的发光角度再次汇聚光成5°至160°之间的任意想要的角度，光场的分布主要可分为：
圆形、椭圆形、矩形。
c.二次透镜材料一般用光学级PMMA或者PC；在特殊情况下可选择玻璃。
三、LED透镜规格分类
1．穿透式（凸透镜）
a.当LED光线经过透镜的一个曲面（双凸有个曲面）时光线会发生折射而聚光，而且当调整透镜与LED之间的距离时角度也会变化（角度与距离成反比），经过光学设计的透镜光斑将会非常均匀，但由于透镜直径和透镜模式的限制，LED的光利用率不高及光斑边缘有比较明显的黄边；
b．一般应用在大角度（50°以上）的聚光，如台灯、吧灯等室内照明灯具；
2．折反射式（锥型或杯型）我司用的15度，40度，60度，25-45度（5*60度）都属于此类透镜。
a.透镜的设计在正前方用穿透式聚光，而锥形面又可以将侧光全部收集并反射出去，而这两种光线的重叠（角度相同）就可得到最完善的光线利用与漂亮的光斑效果；
b.也可在锥形透镜表面做些改变，可设计成镜面、磨砂面、珠面、条纹面、螺纹面、凸或凹面等而得到不同光斑效果。
3．透镜模组
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；也可以把两个单独的透镜通过支架组合在一起。
b.此设计有效节省生产成本，实现产品品质的一致性，节省灯具结构空间，更容易实现“大功率”等特点。
四、LED透镜的设计
首先取决于光源（大功率LED），不同品牌的大功率LED（例如CREE、lumileds、首尔、欧司朗、亿光等），其芯片结构与封装方式、光线特性等均会有所区别，从而造成同样的透镜搭配不同规格品牌LED时会所差异；所以要求有针对性开发（以主流品牌为导向），才能达成实际需要的效果；
四、户外灯具术语
（1）IP防护等级
IP（INGRESSPROTECTION）防护等级系统是由国际电工委员会IEC（INTERNATIONALELECTROTECHNICALCOMMISSION）所起草。
将灯具依其防尘防湿气之特性加以分级。
这里所指的外物含工具，人的手指等均不可接触到灯具内之带电部分，以免触电。
IP防护等级是由两个数字所组成，第1个数字表示灯具防灰尘、防止外物侵入的等级，第2个数字表示灯具防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高，两个标示数字所表示的防护等级如下表所示：
表一：
第一个标示特性号码（数字）所指的防护程度
0没有防护对外界的人或物无特殊防护。
1防止大于50mm的固体物体侵入防止人体（如手掌）因意外而接触到灯具内部的零件。
防止较大尺寸（直径大于50mm）的外物侵入。
2防止大于12mm的固体物体侵入防止人的手指接触到灯具内部的零件防止中等尺寸（直径大12mm）的外物侵入。
3防止大于2.5mm的固体物体侵入防止直径或厚度大于2.5mm的工具、电线或类似的细节小外物侵入而接触到灯具内部的零件。
4防止大于1.0mm的固体物体侵入防止直径或厚度大于1.0mm的工具、电线或类似的细节小外物侵入而接触到灯具内部的零件。
5防尘完全防止外物侵入，虽不能完全防止灰尘进入，但侵入的灰尘量并不会影响灯具的正常工作。
6防尘完全防止外物侵入，且可完全防止灰尘进入。
表二：
第二个标示特性号码（数字）所指的防护程度
0没有防护没有防护。
1防止滴水侵入垂直滴下的水滴（如凝结水）对灯具不会造成有害影响。
2倾斜15度时仍可防止滴水侵入当灯具由垂直倾斜至15度时，滴水对灯具不会造成有害影响。
3防止喷洒的水侵入防雨，或防止与垂直的夹角小于60度的方向所喷洒的水进入灯具造成损害。
4防止飞溅的水侵入防止各方向飞溅而来的水进入灯具造成损害。
5防止喷射的水侵入防止各自各方向由喷嘴射出的水进入灯具造成损害。
6防止大浪的侵入装设于甲板上的灯具，防止因大浪的侵袭而进入造成损坏。
7防止浸水时水的侵入灯具浸在水中一定时间（30分钟）和水压（水下0.15—1M）的标准下能确保不因进水而造成损坏。
8防止沉没时水的侵入灯具无限期的沉没在指定水压的状况下，能确保不因进水而造成损坏。
（2）DMX512
DMX512协议最先是由USITT（美国剧院技术协会）发展成为从控制台用标准数字接口控制调光器的方式。
DMX512超越了模拟系统，但不能完全代替模拟系统。
DMX512的简单性、可靠性以及灵活性使其迅速成为资金允许情况下选择的协议，除了调光器外，一系列不断增长的控制设备就是证据。
DMX512仍然是科学上的一个新领域，具有在规则基础上产生的各种奇妙技术。
DMX512信号有512个不同通道控制灯具，当一台灯具占用3个通道时，DMX512信号最多可控制170个不同地址的灯具。
（我司常规大功率变色灯具就是这种控制方式）
（3）256级灰度
灰度模式：
使用最多256级灰度。
灰度图像的每个像素有一个0（黑色）到255（白色）之间的亮度值，该模式可用于表现高品质的黑白或彩色图像。
（4）灯具照明术语
一、照明术语
名称
符号
单位
说明
平均寿命
H
小时 指一批灯泡点灯之百分之五十的数量损坏不亮时的小时数
经济寿命
H
小时 在同时考虑灯泡的损坏以及光束输出衰减的状况下，其综合光束输出至一特定比例的小时数。
此比例用于室外的光源为百分之七十，用于室内的光源如日光灯则为百分之八十。
显色性
Ra
光源对物体颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度，显色性高的光源对颜色的再现较好，我们所看到的颜色也就较接近的自然原色，显色性低的光源对颜色的再现较差，我们所看到的颜色偏差也较大。
光源效率
Lm/W
光源效率（Lm/w）=流明（Lm）/耗电量（w）
眩光
视野内有亮度极高的物体过强烈的亮度对比，则可以造成视觉不舒适，称为眩光。
眩光非为失能性眩光和不舒适性眩光，眩光是影响质量的重要因素。
五，我司大功率灯具的出线方式
1、线材颜色
我司大功率灯具常规外露线材颜色为黑色。
2、出线长度
除水底灯外常规大功率灯具外露接插件长度为25CM，除电光源外常规小功率灯具接插件外露长度为15CM，
外露电缆线长度为50CM，
水底灯外露接插件长度为2M，驱动器接插件外路长度为25CM，T型插长度为3*50CM，点光源接插件出线长度为30CM；
六、大功率生产流程
1、大功率半成品的生产流程如下：
一
光源板生产
1
刷锡膏
2
贴LED
3
过回流焊
4
焊接元件
5
补焊
6
检测
二
驱动板生产
1
线材加工
2
刷A面锡膏
3
贴A面元件
4
过A面回流焊
5
刷B面锡膏
6
贴B面元件
7
过B面回流焊
8
补焊
9
焊直插元件
10
剪脚，加锡
11
焊线
12
吹套管
13
测试
14
老化，封胶
2、成品组装生产
成品组装
1
线材加工
2
支架安装
3
安装铜锁
4
固定光源板
5
焊线
6
接线
7
打胶
8
装透镜
9
半成品测试
10
封胶
11
装底盖（圆形）
12
装预埋件（圆形）
13
装面板
14
装玻璃
15
固定玻璃（线形）
16
装端盖（线形）/面盖（圆形）
17
外观清洁
18
防水测试
19
成品老化
20
清洁灯体，贴标贴
21
成品测试
22
装箱
升级会员 