簡(jiǎn)析LED射燈

導讀：LED技術(shù)的快速發(fā)展，光效的不斷提升，LED射燈技術(shù)也在快速發(fā)展。目前的LED射燈幾乎是以替代傳統鹵鎢燈為主。相比傳統燈具，LED射燈在節能及長(cháng)壽命方面具有顯著(zhù)優(yōu)勢。隨著(zhù)LED射燈成本的降低，LED射燈的應用也逐步開(kāi)始普及。本文將從LED射燈的技術(shù)要求，常見(jiàn)LED射燈的規格及類(lèi)型， LED射燈結構，LED射燈選購常識，以及LED射燈發(fā)展方向這幾個(gè)方面做簡(jiǎn)單介紹和思考。

LED技術(shù)的快速發(fā)展，光效的不斷提升，LED射燈技術(shù)也在快速發(fā)展。目前的LED射燈幾乎是以替代傳統鹵鎢燈為主。相比傳統燈具，LED射燈在節能及長(cháng)壽命方面具有顯著(zhù)優(yōu)勢。隨著(zhù)LED射燈成本的降低，LED射燈的應用也逐步開(kāi)始普及。本文將從LED射燈的技術(shù)要求，常見(jiàn)LED射燈的規格及類(lèi)型， LED射燈結構，LED射燈選購常識，以及LED射燈發(fā)展方向這幾個(gè)方面做簡(jiǎn)單介紹和思考。

一、LED射燈技術(shù)要求

現階段的LED射燈，主要以替代傳統鹵鎢燈為主，相關(guān)的安全要求大多參考傳統照明要求，并根據LED燈的特點(diǎn)，形成了一套安全認證標準。目前，在LED射燈的認證方面，國際上主要以歐洲CE和北美UL認證為主，在中國可進(jìn)行自愿性認證(CQC)。

在CE認證里包含LVD和EMC兩個(gè)方面，其中LVD是按照EN60968標準執行(將升級 IEC 62560);EMC按照EN55015、EN61547、EN61000-3-2和EN61000-3-3標準執行。此外，LED燈通常還需要額外參照IEC 62471，進(jìn)行光生物安全方面測試。在北美，通常需要進(jìn)行UL安全和FCC電磁兼容認證。UL執行標準為UL1993、UL8750和UL1310;FCC執行標準為FCC PART15 Subpart B。在中國，對于LED射燈是采用自愿性認證(CQC)，執行標準為GB24906-2010(安全)和GB 17743-2007(電磁兼容)。

另外，在LED射燈的性能方面，也有諸多標準規定。美國有能源之星(ENERGY STAR)有相關(guān)要求;中國有節能認證要求，執行標準為CQC 3129-2010。這些要求中，均對LED射燈的色溫、顯色指數、初始光通量、光效、光通維持率、壽命、中心光強、標稱(chēng)功率、功率因數、產(chǎn)品標識等進(jìn)行了規定。

許多電子產(chǎn)品的壽命是以壞掉來(lái)評判，但LED是一種壽命很長(cháng)的光源，可使用很久都不會(huì )壞。但光通量的輸出卻會(huì )隨著(zhù)時(shí)間而衰減，因此行業(yè)內通常用光衰至70%所需的時(shí)間來(lái)定義LED光源的壽命，即L70。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，LED的光衰越來(lái)越緩慢，要完整測試其光衰至70%的時(shí)間也難以做到。由于電子產(chǎn)品的壽命呈指數規律，因此LED通常做較短時(shí)間的老化，通過(guò)采樣光衰數據，然后以指數函數來(lái)推算其光衰至70%的時(shí)間，推算公式如下：

通常對LED老化6000小時(shí)測試光通維持率LM(Lumen Maintains)，按照指數規律，若6000小時(shí)后LM >91.8%，便可宣稱(chēng)25,000小時(shí)的壽命，若LM>94.1%可宣稱(chēng)35,000小時(shí)的壽命，但壽命推算的時(shí)間不超過(guò)測試時(shí)間的6倍。

圖1.光衰指數曲線(xiàn)

LED射燈的角度，一般以50%峰值光強的光束角來(lái)定義。如圖2是一個(gè)LED射燈的極坐標光強分布曲線(xiàn)，可以看出，50%光強對應的角度分別為±20°左右，因此這個(gè)射燈的角度為40°。

圖2.LED射燈極坐標光強分布曲線(xiàn)

二、常見(jiàn)LED射燈的規格及類(lèi)型

現階段的LED射燈主要以替代傳統鹵鎢燈為主，因此外形尺寸是參照IEC 60630標準，燈頭參照IEC 60061-1標準。根據傳統射燈情況，目前的LED射燈主要有MR16、PAR16、PAR20、PAR30、PAR38這幾種。其中MR16通常采用GU5.3燈頭;PAR16主要采用GU10、E26(美洲)/E27(歐洲及中國)、E14燈頭;PAR20/PA30/PAR38主要采用E26、E27燈頭。

圖3. 各種燈頭(從左至右依次為E14、E17、E26、E27、GU10、GU5.3)

三、常見(jiàn)LED射燈的結構簡(jiǎn)析

目前的LED射燈均為自鎮流式，即LED驅動(dòng)電源全部?jì)戎迷跓趔w內部，直接接電即可使用。

圖4.LED射燈(PAR16-GU10)拆解圖

如上圖的射燈拆解圖可以看到，目前的LED射燈主要光學(xué)器件(透鏡、反光杯)、LED光源、散熱器、驅動(dòng)電源、燈頭這幾部分組成。但各廠(chǎng)家的LED射燈，由于采用的材料、工藝、LED封裝方式不同，使得射燈在設計和加工上會(huì )有一些差別。

1.LED光源及光學(xué)器件

目前的LED射燈主要采用多顆大功率LED及集成封裝LED制作，如圖5和圖6所示。

圖5.多顆大功率LED 圖6.集成封裝LED射燈

采用多顆大功率LED的方式，通常需要一個(gè)電路板將LED做電氣連接。該電路板大多使用鋁基板制作(MCPCB);對于一些設計也有采用玻纖板(FR-4)制作，但需要專(zhuān)門(mén)設計散熱焊盤(pán)。然后用螺絲或膠粘的方式固定在燈殼散熱器上。多顆大功率LED制作的射燈，透鏡通常是采用對每顆LED進(jìn)行獨立配光的，再組合成一個(gè)光斑透鏡。

采用集成封裝LED制作的射燈，不需要電路板，可以直接將驅動(dòng)電源輸出線(xiàn)連接到LED燈上。同樣是采用螺絲或膠粘的方式固定在燈殼散熱器上。該種射燈的二次光學(xué)，通常采用一個(gè)透鏡或反光杯的方式進(jìn)行配光，透鏡和反光杯的高度都較高，小角度的配光有難度。

此外，對于大出光面得射燈，大多采用多個(gè)光學(xué)器件組合的方式完成整個(gè)燈具的二次配光設計，如圖7所示。