Question

led灯具设计　led灯具结构设计知识介绍

Answer 1

灯具的结构可以拆分为LED芯片，电源驱动，透镜，反光杯，散热器。

LED芯片与电源驱动

LED芯片
LED灯具的光源为芯片，是一种固态的半导体器件，也称为led发光芯片，是led灯的核心组件。随着 LED 技术的快速发展以及 LED 光效的逐步提高，LED 的应用将越来越广泛。无论是面向重点照明和整体照明的高功率 LED 芯片，还是用于装饰照明和一些简单的辅助照明的低功率LED 芯片，LED 的发光效率都实现了巨大突破。

LED发光芯片
而不同品牌的芯片，价格与质量的差异都很大。那为何灯具要选好的芯片呢？
因为这决定了一盏灯能否具备光效高，显色指数高，结温高等优势。好灯，通常贵在芯片。而劣质的芯片，必然会影响灯具寿命。如果你家新买的灯总是需要“一年一换”，那说明芯片不佳。
驱动电源
LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电源转换器，通常情况下：LED驱动电源的输入包括高压工频交流（即市电）、低压直流、高压直流、低压高频交流（如电子变压器的输出）等。
驱动电源
驱动电源也是主宰灯具寿命的关键因素，很多灯具在报废以后在本身的灯体中似乎“找不到原因”，但其实问题可能出在驱动电源上。劣质的驱动电源内部的电解液会随着时间推移、受热能的影响而持续大量挥发，提早了灯具的早衰。
目前市面上主流的LED照明的驱动电源就很好地攻破了这个关卡，一律为外置电源（非内置电源），与灯体分开，耐高温，电解为105℃电解（可在105℃的温度中连续工作8000小时），寿命为普通电源的4倍。有了这么靠谱的驱动电源，还真就不用担心买的灯坏得快了。
光学结构-透镜、反光杯与散热结构
透镜
LED 透镜分为一次透镜和二次透镜，我们一般所说的“透镜”默认是在说二次透镜，也就是在 LED 灯珠、COB 等光源之外，并与之紧密组合的。根据不同的要求，可以使用不同的透镜达到想要的光学效果。
灯珠透镜
现在市面上 LED 透镜主要的材料为 PMMA，他的可塑性好、透光率高(高达93%)，缺点是耐温比较低，只有90度左右。现市面上主力二次透镜一般都是内全反射设计(简称TIR)，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，而这二种光线的重叠就可得到完美的光线利用和漂亮的光斑效果。TIR 透镜的效率可达到90%以上，主要应用于小角度灯具(光束角<60°)，例如射灯、天花灯。
▲透镜光型
反光杯
通常 LED 光源发光角度为120°左右，为了实现想要的光学效果，灯具有时会用反射器来控制光照距离、光照面积、光斑效果。
通过电脑建模模拟反光杯光源发光角度及LED反光罩的空间结构，追踪光线的折射轨迹，调整光杯的曲率技术参数，以达到手电筒反光罩最佳的光强分布及灯杯对各种光束角的功能要求，大大提高了LED反光杯光效及减少了散光、炫光的可能。
▲反光杯的光路
反光杯材料
金属反光杯：需冲压、抛光工艺完成，有形变记忆，优点是成本低，耐温，常用于低档照明要求的灯具。
塑料反光杯：一次脱模完成，光学精度高，无形变记忆，成本适中，常用于温度不大高的中高档照明要求的灯具。
▲反光杯光型
散热器：
在灯具被持续开启的过程中，会产生大量的热量，若不及时排出，灯体积聚的热能，会损坏LED芯片乃至各零部件，引起光衰现象，缩短使用寿命。这就是散热器需要解决的任务——及时排热。
目前市场上散热效果较理想的散热器，主要为“压铸”（即用模具压出来的散热器），及冷锻一体化散热器（用更高压的铝冷压而成，为目前新一代的优质散热技术）。
这在散热性能上，比传统分体式散热器提升30%（铝基板和散热器之间实现无缝对接、导热性能大幅提升），能保证LED灯具的寿命更长。
▲LED散热器
其次，在一定环境条件下，散热热阻主要取决于散热器的散热面积以及散热器表面材料的辐射系数，散热面积越大、辐射系数越高，散热热阻越小，散热效果越好。

Answer 2

　　led灯具以其高效、节能、安全、长寿、小巧、清晰光线等技术特点，正在成为新一代照明市场的主力产品，且有力地拉动环保节能产业的高速发展。下面一起来看看led灯具结构设计知识介绍吧!

　　一. 相关定义

　　1.灯具：凡是能分配，透出或转变一个或多个光源发出的光线的一种器具，并包括支撑、固定和保护光源必需的部件(但不包括光源本身)，以及必需的电路辅助装置和将它们与电源连接的设施。

　　2.普通灯具：提供防止与带电部件意外接触的保护，但没有特殊的防尘、防固体异物和防水等级的灯具。

　　3.可移动式灯具：正常使用时，灯具连接到电源后能从一处移动到另一处的灯具。

　　4.固定式灯具：不能轻易的从一处移动到另一处的灯具，因为固定以致于这种灯具只能借助于工具才能拆卸。

　　5.嵌入式灯具：制造商指定完全或部分嵌入安装表面的灯具。

　　6.带电部件：在正常使用过程中，可能引起触电的导电部件。中心导体应当看作是带电部件。

　　7.EN安全特低电压(SELV-safety extra-low voltage)：在通过诸如安全隔离变压器或转换器与供电电源隔离开来的电路中，在导体之间或在任何导体与接地之间，其交流电压有效值不超过50V。

　　8.UL低压线路：开路电压不超过交流电压有效值30V的线路。

　　9. 基本绝缘(EN)：加在带电部件上提供基本的防触电保护的绝缘。耐压应在2U+1000V以上(U：当地的电网电压)。

　　10.补充绝缘(EN)：附加在基本绝缘基础上的独立的绝缘，用于基本绝缘失效时提供防触电保护。耐压值应在2U+1750V以上(单层)。

　　11.双层绝缘(EN)：基本绝缘与补充绝缘组成的绝缘，耐压值应在4U+2750V以上(即基本绝缘与补充绝缘耐压之和)。

　　12.增强绝缘(EN)：绝缘效果与双层绝缘相当的一种加强性绝缘。从总体上看，一般只为一层，但也可由多层组成，且各层不可明确进行分割并单独测量。耐压值应在4U+2750V以上。

　　13.CLASS O级灯(EN)：仅以基本绝缘为电击保护措施的灯具，无接地等保护措施。

　　14.CLASS I级灯(EN)：除了基本绝缘为电击保护措施外，还采用了其它如接地等保护性措施的灯具。

　　15.CLASS II级灯具(EN)：采取双重绝缘或增加绝缘为电击保护措施的灯具。其绝缘效果不依赖于接地或安装条件。

　　16.CLASS III级灯(EN)：使用特低安全电压(SELV)为防电击保护方式的灯具。

　　17.普通可燃材料(normally flammable material)：材料的引燃温度至少为200℃，并且在此温度时该材料不至于变形或强度降低。例如木材及厚度大于2mm的以木材为基质的材料。

　　18.易燃材料(readily flammable material)：普通可燃材料和非可燃材料以外的一种材料。例如木纤维和厚度小于2的以木材为基质的材料。

　　19.非可燃材料(non-combustible material)：不能助燃的材料。例如金属、水泥等。

　　20：定型试验(type test)：对定型试验样品进行测试，其目的是检验某一给定产品的设计是否符合有关标准的要求，但通过定型测试后的产品在生产阶段是否符合标准要求，需要以测试报告及相关文件来保证。

　　二. 灯泡简介

　　1.钨丝灯泡，包括白炽灯泡、石英灯泡及卤素灯泡等。

　　常用白炽灯泡有：Type A，B，C，G，R，T、 欧洲灯泡Base – E14，E27。其中，英国亦可用B15，B22; 北美灯泡Base Type – E12，E17，E26。 E-Edison(爱迪生式螺丝口);B-Bayonet(卡口)

　　A. 常用石英灯泡有Type T(JC)，MR，JDR-C(GU10)。

　　2.荧光灯管，常用有FL(T5，T8，T12…)，PL-S，PL-C，2D以及节能灯管。

　　注：对钨丝灯泡及FL荧光灯管通常的表示方法为：表示类型(Type)的字母加上阿拉伯数字，例如：A19，B10，C7，G25，S11，T8…，其中阿拉伯数字表示灯泡的大概直径，如A19灯泡的直径D=19*1/8”，再乘以25.4即为以mm为单位的灯泡直径。

　　特例：欧规R泡所跟的数字为灯泡实际尺寸，如R50，R80…

　　三. 灯具分类

　　(一)按安装方式：

　　可移动式灯具：台灯，挂式壁灯，落地灯 固定式灯具：天花灯(吸顶灯)，吊灯，壁灯，嵌入式灯，轨道灯。

　　(二)使用环境：

　　1.EN规格

　　1)户内使用：用符号 表示，金属件外表面要作防腐处理;

　　2)户外使用：用符号 表示，金属件外表面要作防腐处理; 特别要求：喷水测试(即要求有最小Ф3.2mm漏水孔)，金属件内外表面要作防腐处理。

　　2.UL/CSA规格

　　1)干环境(DRY LOCATION)：至多暂时湿气较大。例如起居室、客厅、厨房 等室内环境。

　　2)潮环境(DAMP LOCATION)：至少会周期性出现湿气液化现象。例浴室、地窖冷冻库等室内潮湿的环境以及在阳台天蓬内、大门遮雨罩等有上盖的户外环境。

　　3)湿环境(WET LOCATION)：至少会遭受雨滴或水溅。例如地下、水中及所有户外环境和洗车场等可以淋到水的户内环境。

　　注：潮环境、湿环境主要特别要求：喷水测试(即要求有漏水孔最小3.2mm)，金属件内外表面要作防腐处理，灯头导电触片需耐腐蚀(铜端片)。

　　(三)按使用标准类别

　　1.北美体系：主要是UL/CSA规格体系。电压为AC100V～127V，60HZ，包括北美洲、南美洲的部分国家以及日本、菲律宾、台湾等前美国殖民地区。

　　UL Lab.按CSA标准对产品进行测试，合格则可用cUL MARK出口加拿大。

　　2.国际电工委员会(IEC-International

　　Electrotechnical Commission)体系：包括、欧洲、亚洲、澳洲、非洲、东南亚的绝大多数国家和地区。所列规格都为引用EN60598系列标准再加上本国(本地区)的一些特别要求(如电压，插头类型等)。我国于1957年参加IEC，目前是IEC理事局、执委会和合格评定局的成员。灯饰行业的国家标准GB7000系列对应于IEC60598系列。

　　其中IEC(EN)产品还可细分为如下类别：

　　(1)按防电击保护程度：

　　A.CLASS 0级灯，无代表符号。

　　特征：电源电压为50V以上高压/单层绝缘/无接地。

　　B.CLASS I级灯，无代表符号。单层绝缘结构，外露可触金属需接地。CLASS I 灯中可有部分结构为CLASS II结构。

　　特征：电源电压为50V以上高压/单层绝缘/有接地。

　　C.CLASS II级灯，用符号“ ”表示。II级灯通常为双重绝缘结构，但可以有部分结构为CLASS III结构(如变压器之后的低压部分)。(内置式变压器应设计为二类灯具)。

　　特征：电源电压为50V以上高压/双重绝缘/无接地。

　　D.CLASS III 级灯。用符号“ ”表示，供电为安全特低电压SELV(外置变压器直插式灯具)

　　特征：电源电压为50V以下低压/单层绝缘/无接地。

　　(2)按防尘防固体异物、防潮能力IP指数区分：IPXX

　　第一位数：防尘防固体异物指数，分0-6七个等级。数字愈大防尘防固体异物能力愈强。

　　0：无防护;

　　1：防大于50mm的固体异物;

　　2：防大于12mm的固体异物;

　　3：防大于2.5mm的固体异物;

　　4：防大于1mm的固体异物;

　　5：防尘;

　　6：尘密

　　第二位数：防潮能力指数，分0-8九个等级。数字愈大防潮能力愈强;

　　0：无防护;

　　1：防滴(垂直);

　　2：防滴(倾斜15度);

　　3：防淋水(60度范围);

　　4：防溅水;

　　5：防喷水：

　　6：防猛烈海浪;

　　7：防浸水影响;

　　8：防潜水影响。

　　说明：1)普通灯具防护等级为IP20，一般不用标示。

　　2)户外使用灯具的防护等级IP#一般都在IP23或以上，且需要标示。

　　3)按安装面可燃性区分：

　　A.仅适宜于直接安装在非可燃表面的灯具，用符号“ ”表示。

　　B.适宜安装在普通可燃表面的灯具，用符号“ ”表示。

　　C.可安装在普通可燃表面且隔热材料可能盖住灯具的场合(即嵌入式)，用“ ” 表示。

　　四. 主要电气元件

　　材质要求：

　　UL/cUL/CAS规格：电流的载体(导电体)必须是铜、铜合金、镍合金，或不锈钢。

　　EN规格：载流部件(导电体)须由铜或含铜至少80%以上的铜合金或至少具有相同导电性能的材料制成。

　　1.灯头：

　　1.1 UL/cUL/CAS规格(AC120V 60HZ)

　　规格为E26、E17、E12，多用陶瓷和电木灯头，不能使用铝灯头。E26灯头多为带开关， E17、E12灯头不带开关。要求有UL认证。

　　1.2 EN规格(AC220V～230V 50HZ)

　　规格为E14、E27螺纹灯头，多为塑料灯头，也有陶瓷灯头，较少电木灯头。E27灯头一般耐温度210℃(60W或60W以下)，100W一般采用陶瓷灯头。一般灯头不带开关。要求有VDE或相应认证。

　　1.3 SAA/BS规格(AC240V 50HZ)

　　常用B22和B15卡口灯头，不分极性，也用E27、E14螺纹灯头，一般不带开关。

　　1.4 GB规格(AC220V 50HZ)

　　常用E14、E27螺纹灯头，也有B22卡口灯头。要求有CQC认证。

　　2.开关

　　2.1 UL/cUL/CAS规格：

　　A、旋转开关：如灯头开关，底座开关。

　　B、 中途开关：从中途开关到出线位长度不小于20cm。

　　C、 长方形拔动开关：多用于石英灯，部分台灯也用，一般安装要求为上开下关，前开后关，左开右关，但要以满足客户要求为原则。

　　D、 调光器：有旋转式：即逐渐由暗到亮，无级调光。 三位式：即弱亮→亮→灭

　　E、触摸开关：四位式→弱亮→亮→强亮→灭

　　2.2 EN规格

　　A、灯头按动开关

　　B、底座拔动开关安装方向同UL要求

　　C、方形拔动开关安装方向同UL要求

　　D、中途开关(单刀制)：一般要中途开关至出线位长度不小于20cm; 脚踏开关(按动开关或调光器)：一般出线位至脚踏开关距离不小于30cm。

　　2.3 SAA/BS规格

　　SAA开关一般用双刀开关，分底座开关和中途开关(双刀制)，但客户有特别要求除外;BS用单刀制，同VDE要求。

　　2.4 GB规格

　　用有CQC、CCC认证的开关，台灯、夹灯用按动开关，开关至出线位长度不小于20cm;落地灯用脚踏开关;出线位至脚踏开关距离不小于30cm。

　　3.电源线：

　　3.1 UL/cUL/CAS规格： 一般用SPT-2透明电源线大小脚有孔插头，要求插片材质为铜质镀镍，有字唛线连到小脚为L极，条纹线连大脚为N极，开关要切断有字唛的电线。也有用黑色插头线，大小脚双直脚扁插头，N极电线外径较粗且有直棱纹，L极电线外径较细且光滑。灯体内部用黑白引线，一般黑引线接L极，白引线接N极。

　　出线长度为由出线位到插头不小于6英尺，公司规定不短于1.80m，接线方式一般用闭端接线器(奶嘴)、旋入式接线器(牙膏盖)。

　　3.2 EN规格

　　两芯双重绝缘线，双脚圆插头。内有啡色线、蓝色线，啡色线接L极，蓝色线接N极;三芯双重绝缘线，三脚圆插头，内有啡色、蓝色及黄绿双色引线，其中黄绿双色线为接地线，装开关时一定要控制火线，电源线出线长度要求为1.85m，接线方式一般用接线座。

　　3.3 SAA/BS规格

　　SAA用双重绝缘带插头电线，插头为两片扁脚八字形(不分大小)，BS用双重绝缘BS规格装线，不带插头，BS插头设计为I类，由生产线或由客人装上去，插脚为三片扁脚呈“品”字形，插头内压线码螺丝要求承受0.5Nm扭力，电源线出线长度同VDE要求。

　　3.4 GB规格

　　用双重绝缘带双直脚扁插头电源线，插脚不分大小，不带孔，电源插线一定要有CCC认证标志，其出线长度同VDE要求。

　　4.变压器

　　4.1 UL/cUL/CAS规格

　　UL/CSA变压器的初级电压是120V，次级根据需要有不同，一般为12V，由于次级电压低，电流大，所以次极出线较粗。变压器要求有UL/cUL/CAS认证。

　　4.2 EN规格

　　初级输入电压230V，次极输出电压多为12V，保险丝接在初级。要求有VDE认证。

　　4.3 GB规格

　　要求有CQC或CCC认证的供应商。

　　以上就是关于led灯具结构设计知识的全部介绍，希望能给大家带来帮助，随着LED照明灯具的逐步发展，在亮化工程辅助照明等公共场合，LED照明灯具渐渐替代了一些传统光源产品。

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