Tag 玻璃透镜

传感器作为信号采集和机电转换的器件，其机电技术已相当成熟，近几年来，传感器技术向小型化、智能化、多功能化、低成本化大踏步迈进。光敏传感器、红外传感器等各种类型的传感器都可与LED照明灯具组成一个智能控制系统，传感器将采集来的各种物理量信号转换成电信号，可以经由集成电路化的AD（模数）转换器、MCU（微控制器）、DA（数模）转换器对所采集的信号进行智能化处理，从而控制LED照明灯具开启和关闭。并可以籍此在MCU上设定各种控制要求，控制LED灯的开关时间、亮度、显色、多彩变幻，从而达到智能照明控制的目标。

光敏传感器

       光敏传感器是比较理想的因天亮、天暗（日出、日落）时照度变化而能控制电路自动开关的电子传感器。光敏传感器可根据天气、时间段和地区自动控制LED照明灯具开闭。在明亮的白天通过减少其输出功率来降低耗电量，与使用荧光灯时相比，面积为200平米的便利店最大可降低53％的耗电量，寿命也长达约5～10万小时。一般情况下，LED照明灯具的寿命为4万小时左右；发光的颜色也可采用RGB（红绿蓝）多彩变幻的方式，使灯光更多彩，气氛更活跃。

       光敏传感器是比较理想的因天亮、天暗（日出、日落）时照度变化而能控制电路自动开关的电子传感器。光敏传感器可根据天气、时间段和地区自动控制LED照明灯具开闭。在明亮的白天通过减少其输出功率来降低耗电量，与使用荧光灯时相比，面积为200平米的便利店最大可降低53％的耗电量，寿命也长达约5～10万小时。一般情况下，LED照明灯具的寿命为4万小时左右；发光的颜色也可采用RGB（红绿蓝）多彩变幻的方式，使灯光更多彩，气氛更活跃。

红外传感器

       红外传感器是靠探测人体发射的红外线而工作的。主要原理是：人体发射的10μm左右的红外线通过菲涅尔滤光透镜增强后聚集到热释电元件PIR（被动式红外）探测器上，当人活动时，红外辐射的发射位置就会发生变化，该元件就会失去电荷平衡，发生热释电效应向外释放电荷，红外传感器将透过菲涅尔滤光透镜的红外辐射能量的变化转换成电信号，即热电转换。在被动红外探测器的探测区内无人体移动时，红外感应器感应到的只是背景温度，当人体进人探测区，通过菲涅尔透镜，热释电红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的差异，信号被采集后与系统中已存在的探测数据进行比较以判断是否真的有人等红外线源进入探测区域。

       被动式红外传感器有三个关键性的元件：菲涅尔滤光透镜，热释电红外传感器和匹配低噪放大器。菲涅尔透镜有两个作用：一是聚焦作用，即将热释红外信号折射在PIR上：二是将探测区内分为若干个明区和暗区，使进入探测区的移动物体／人能以温度变化的形式在PIR上产生变化的热释红外信号。一般还会匹配低噪放大器，当探测器上的环境温度上升，尤其是接近人体正常体温（37℃）时，传感器的灵敏度下降，经由它对增益进行补偿，增加其灵敏度。输出信号可用来驱动电子开关，实现LED照明电路的开关控制。

超声波传感器

       与红外传感器应用相仿的超声波传感器近年在自动探测移动物体中得到更多的应用。超声波传感器主要利用多普勒原理，通过晶振向外发射超过人体能感知的高频超声波，一般典型的选用25～40kHz波，然后控制模块检测反射回来波的频率，如果区域内有物体运动，反射波频率就会有轻微的波动，即多普勒效应，以此来判断照明区域的物体移动，从而达到控制开关的目的。

       超声波的纵向振荡特性，可以在气体、液体及固体中传播，且其传播速度不同；它还有折射和反射现象，在空气中传播频率较低、衰减较快，而在固体、液体中则衰减较小、传播较远。超声波传感器正是利用超声波的这些特性。超声波传感器有敏感范围大，无视觉盲区，不受障碍物干扰等特点，已经被证明是检测小物体运动最有效的方法。因此与LED灯具组成系统可灵敏控制开关。由于超声波传感器灵敏度高，空气振动、通风采暖制冷系统及周围邻近空间的运动都会引起超声波传感器产生误触发，所以超声波传感器需要及时校准。

温度传感器

       温度传感器NTC（负温度系数）做LED灯具的过温保护被比较早的广泛应用。LED灯具如采用大功率LED光源，就必须采用多翼的铝散热器，由于室内照明用的LED灯具本身空间很小，散热问题到目前还是最大的技术瓶颈之一。

       LED灯具散热不爽的话，会导致LED光源因过热而早期光衰。LED灯具开启后热量还会因热空气自动上升而向灯头富集，影响电源的寿命。因此在设计LED灯具时，可以在铝散热器靠近LED光源方紧贴一个NTC，以便实时采集灯具的温度，当灯杯铝散热器温度升高时可利用此电路自动降低恒流源输出电流，使灯具降温；当灯杯铝散热器温度升高到限用设定值时自动关断LED电源，实现灯具过温保护，当温度降低后，自动再将灯开启。

声控传感器

       由声音控制传感器、音频放大器、选择频道电路、延时开启电路及可控硅控制电路等组成的声控传感器（microphone array）。以声音对比结果来判断是否要启动控制电路，用调节器给定声控传感器的原始值设定，声控传感器不断地将外界声音强度与原始值做比较，当超过原始值时向控制中心传达“有音”信号，声控传感器在楼道及公共照明场所得到广泛的应用。

微波感应传感器

       微波感应传感器是利用多普勒效应原理设计的移动物体探测器。它以非接触方式探测物体的位置是否发生移动，继而产生相应的开关操作。当有人走进感应区内，并且达到照明需求时，感应开关自动开启，负载电器开始工作，并启动延时系统，只要人体未离开感应区，负载电器将持续工作。当人体离开感应区后，感应器开始计算延时，延时结束，感应器开关自动关闭，负载电器停止工作。真正做到安全、方便、智能、节能。 

目前LED照明灯具的最大技术难题就是散热问题，散热不畅导致LED驱动电源、电解电容器都成了LED照明灯具进一步发展的短板，LED光源早衰的缘由。

       在使用LV LED光源的灯具方案中，由于LED光源工作在低电压（VF＝3.2V）、大电流（IF＝300～700mA）的工作状态，发热很厉害，传统灯具的空间狭小，小面积的散热器很难很快导出热量。尽管采用了多种散热方案，结果都不尽人意，成为LED照明灯具一道无解的难题。寻找简单易用、导热性能好，而低成本的散热材料始终都在努力中。

       目前LED光源在上电后，大约30％电能转化为光能，其余的转化成热能。因此，要将这么多的热能尽快导出是LED灯具结构设计的关键技术，热能需要通过热传导、热对流、热辐射才能散发。只有尽快导出热量才能有效降低LED灯具内的腔体温度，才能保护电源不在持久的高温环境下工作，才能避免LED光源因长期高温工作而发生早衰。

       LED照明灯具的散热途径

       正因为LED光源自身没有红外线、紫外线，因此LED光源自身没有辐射散热功能，LED照明灯具的散热途径只能通过与LED灯珠板密切组合的散热器来导出热量。散热器必须具备热传导、热对流、热辐射的功能。

       任何散热器，除了要能快速地把热量从发热源传导到散热器的表面，主要的还是要靠对流和辐射把热量散发到空气中去。导热只解决了传热的途径，而热对流是散热器的主要功能，散热性能主要由散热面积、形状、自然对流强度的能力决定，热辐射只是辅助的作用。

       一般来说，如果热量从热源到散热器表面的距离小于5mm，那么只要材料导热系数大于5时，其热量就可导出，其余散热就必须由热对流来主导的了。

       大多数的LED照明光源仍然使用低电压（VF＝3.2V）、大电流（IF＝200～700mA）的LED灯珠，由于工作时热量高，必须使用导热系数较高的铝合金。通常有压铸铝散热器、挤压铝散热器、冲压铝散热器。压铸铝散热器是一种压力铸造零件的技术，将液态锌铜铝合金浇注入压铸机的入料口，经压铸机压铸，铸造出事先设计模具限定的形状散热器。

       压铸铝散热器

       生产成本可控，散热翼无法做薄，很难使散热面积大化。LED灯具散热器常用压铸材料为ADC10和ADC12。

       挤压铝散热器

       将液态铝通过固定的模具挤压成型，然后将棒材通过机加工切割成需要的形状的散热器，后期加工成本较高。散热翼可以做得很多很薄，散热面积得到最大的扩展，散热翼工作时自动形成空气对流扩散热量，散热效果较好。常用材料是AL6061和AL6063。

       冲压铝散热器

       是通过冲床和模具对钢铁、铝合金的板材冲压、拉升，使之成为杯筒型的散热器，冲压成型的散热器内外周边平滑，因无翼而散热面积有限。常用铝合金材料是5052、6061、6063。冲压件质量很小，材料利用率高，是一种低成本方案。

       铝合金散热器的导热是比较理想的，比较适用于隔离的开关恒流电源。对于非隔离开关恒流电源来说，需要通过灯具的结构设计做好交流和直流、高压和低压电源的隔离，才能通过CE或UL认证。

       塑包铝散热器 

       是一种导热塑料外壳铝芯的散热器。导热塑料与铝散热芯在注塑机上一次成型，铝散热芯做埋件，需要预先进行机械加工。LED灯珠的热量通过铝散热芯快速传导给导热塑料，导热塑料利用它的多翼形成空气对流散热，利用它的表面辐射部分热量。

       塑包铝散热器一般利用导热塑料本来的颜色白色和黑色，黑色塑料的塑包铝散热器的辐射散热效果更好一点。导热塑料是一种热塑性材料，材料的流动性、密度、韧性、强度都易于注塑成型，具有很好的耐冷热冲击循环特性，绝缘性能优良。导热塑料辐射系数优于普通的金属材料。

       导热塑料密度比压铸铝和陶瓷小40％，同样形状的散热器，塑包铝的重量可减少将近三分之一；与全铝散热器相比较加工成本低，加工周期短，加工温度低；成品不易碎；客户自备注塑机可进行灯具差异化外形设计生产。塑包铝散热器绝缘性能好，容易通过安规。

       高导热塑料散热器

       高导热塑料散热器最近发展很快，高导热塑料散热器一种全塑料的散热器，它的导热系数比普通塑料高几十倍，达2－9w／mk，具有优异的热传导、热辐射能力；可应用于各种功率灯具的新型绝缘散热材料，可广泛应用于1W～200W的各类LED灯具。

       高导热塑料耐压等级可达交流6000V，适合采用非隔离开关恒流电源、HVLED的高压线性恒流电源。使这类LED照明灯具易于通过CE、TUV、UL等严格安规检测。HVLED采用高电压（VF＝35－280VDC）、小电流（IF＝20－60mA）工作状态，HVLED灯珠板的发热因此而降低。高导热塑料散热器采用传统的注塑、挤塑机均可。

       一次成型，成品光洁度高。大幅提升生效率，造型设计灵活度高，可充分发挥设计师的设计理念。高导热塑料散热器采用PLA（玉米淀粉）聚合而成，全降解、无残留、无化学污染，生产过程无任何重金属污染，无污水，无废气，符合全球环保要求。

       高导热塑料散热体内部PLA分子间密布纳米级金属离子，在高温下可快速运动，增加热辐射能量。其活力优于金属材料散热体。高导热塑料散热器耐高温，150℃五小时不破裂，不变形，配合高压线性恒流IC驱动方案应用，无需电解电容和大体积电感，大幅提升LED整灯寿命，非隔离电源方案，效率高、成本低。特别适合日光灯管、大功率工矿灯的应用。

       高导热塑料散热器可以设计很多精密的散热翼，散热翼可以做得很多很薄，散热面积得到最大的扩展，散热翼工作时自动形成空气对流扩散热量，散热效果较好。LED灯珠的热量通过高导热塑料直接到散热翼，通过空气对流和表面辐射快速散热。

       高导热塑料散热器密度要比铝轻。铝的密度是2700kg／m3，而塑料的密度为1420kg／m3，差不多为铝的一半，所以同样形状的散热器，塑料散热器的重量只有铝的1／2。而且加工简单，其成型周期可以缩短20－50％，这也就降低了成本的动力。

一、户外灯具防护

       户外LED灯具经常受到雨水、雾气、冰雪、风沙、酸咸、盐雾、灰尘、污物、湿度（潮气）、昆虫的侵扰，为了确保设计寿命期内灯具所用电子元器件、LED发光芯片和光学系统等始终处于正常状态，工程师们采用了严格的防护措施——

       1、防护等级通常定在IP68或以上；

       2、采用更耐用的密封圈或垫片以改善密封效果；

       3、增加壳体厚度以减少密封圈周围的壳体移动；

       4、在密封圈或垫片周围安装更多的螺钉以保持更持久的密封效果；

       5、应用结构性防护措施。

       这样一来，灯具结构也成为了一个实实在在的密闭腔体。

       一个不争的事实是，环境温度变化和灯具开关操作均会导致密闭腔体内外压力差的产生，这种压力差会在灯具结构连接处、密封圈及其它接头点形成应力集中现象，并对灯具结构及其密封零部件和材料性能产生破坏性影响。长时间正负压力差交替作用，致使结构件衔接处的缝隙变大，腔体密闭性变差，而同时产生呼吸效应。

       二、呼吸效应及影响

       实验证明，除了环境温度激烈变化的影响，户外LED灯具工作时因电光转换效率问题而产生的热量对灯具密闭腔体内外压差的产生影响最大。

       从理想气体状态方程：

PV＝nRT

      ［P为气体压强（Pa），V为气体体积（m³），T为热力学温度（K），R为摩尔气体常数（J/mol.K），n为气体质量（mol）。］

       可知，灯具温度升高时，内部压强将会增加，与大气形成压力差，如果灯具存在一定的缝隙，腔体内的气体就会泄出。当灯具温度下降时，内部气压降低，外面的空气、湿气、水气或者含有酸咸盐成分的腐蚀性气体将渗入，这便是密闭腔体之呼吸效应。

       呼吸效应所带来的最不好的影响在于其使得湿气、水气或者含有酸、咸、盐成分的腐蚀性气体渗入灯具，它们不仅会在透镜上凝结水珠而影响照明效果，更会腐蚀透镜、光源及电子元器件，使其丧失应有的技术性能以缩短灯具寿命。也会导致电器短路而引发各种安全问题。

       三、作用、原理和结构

       呼吸器是把ePTFE透气膜（膨体聚四氟乙烯多微孔膜）通过注塑、超声焊接等形式和塑胶、金属、硅胶等其他材料结合，形成可以密闭的安装部件。

       呼吸器有螺纹式、压入式、卡扣式、纽扣式等主要款式，透气量和防护等级是其最重要的两个性能指标。

       呼吸器安装在灯具上，使密闭腔体内部空气与大气通过ePTFE薄膜交换气体。

当灯体内温度发生变化——气体膨胀或压缩时，与外部大气形成压力差，空气将通过ePTFE薄膜流动，使灯体内部气压与大气压保持平衡，同时隔绝水气的进入，合理利用呼吸效应很好地解决了气压差带来的系列影响。

       ePTFE透气膜（膨体聚四氟乙烯多微孔膜）的微孔直径在0.1-10μm之间，而气体的分子只有0.0004μm左右，膜的孔径比气体直径大250-25000倍，因此气体可以顺利通过。
    

       细雨的直径有400μm，比薄膜的微孔直径大40-4000倍。由于ePTFE薄膜材料之表面能很低，接触角为135.6°，在表面张力（水分子相互拉扯）作用下，使水汽冷凝变成小水滴在ePTFE膜表面形大较大水珠，从而有效阻止液态水润湿和毛细渗透，因此具有良好的防水透气性能。

       ePTFE透气膜（膨体聚四氟乙烯多微孔膜）具有高度的可压缩性，极其容易填满密封面上存在的空洞和沟槽，能很好地堵塞界面的泄漏，并且在受到张力作用时，有回弹膨胀的特性。内部介质压力越高，密封作用力越大。

       四、结束语

       户外灯具呼吸器——

       防水、防尘、防油污，防护等级过IP68；耐化学剂、耐高低温、抗老化，能提高灯具在苛刻环境中的可靠性；ePTFE具有很好的耐蠕变性、极差的亲水性和吸附性、较好的透气性和极强的耐腐蚀性，具备在很宽的温度范围内皆能长期安全使用的性能。

       户外灯具呼吸器——

能防止透镜结露结雾，确保灯具照明使用效果；能保护灯具内温度敏感的电子、电感产品，延长灯具使用寿命；在极端环境下使用，能极大地减少由于盐腐蚀而引起的电子、电感产品故障；微散热及平衡灯具（密闭腔体）内外压力差，降低灯具壳体及密封硅胶条所承受的压应力，从而保证灯具结构的完整性。

一、光束角

       光束角（Beam angle）指在垂直光束中心线的某平面上，发光强度等于 50% 最大光强的两个方向之间的夹角。

这个参量常用来衡量角度比较窄的反射型光源、射灯和筒灯的光强分布。

       光束角不是指全光束包容角，所以打出来的光斑不可能是从灯具中心到光斑外边缘的连线与从灯具中心到光斑中心点的连线之间的夹角。

       那是不是用照度计测试，得到 50% 照度的点是 50% 光强直射的点呢？答案是NO！根据余弦定律和平方反比定律，理想状态下，50% 光强直射的点的照度值 Ep 应该是：

注意：室外灯具常把 1/10 峰值光强的包容角称为该灯具的光束角。

     二、遮光角（保护角shielding angle）

       灯具遮光角（shielding angle）指光源最边缘一点与灯具开口边缘的连线与水平线之间的夹角。

      三、截光角

       灯具截光角（cut-off angle）常常被与遮光角混为一谈，但差之毫厘谬以千里，它其实是遮光角的余角。

       遮光角和截光角，常用来控制灯具的眩光，是衡量灯具光度分布视觉舒适性的必需参数。室外路灯直接用截光角来衡量灯具的眩光等级。

       保护角为30°（截光角为60°）的灯具，为什么站在视线30°几何位置处，仍然这么刺眼？

从图中我们可以看出，灯具的光线，除了光源的直射可能造成眩光之外，灯具腔体材料表面的反射光线也可能造成眩光。此外，整体的灯具表面亮度也可能造成室内材料尤其是电脑等表面的反射眩光。

总的来说，光环境眩光控制是一个系统工程。只看保护角显然是不够的，而现在很多照明设计师仅仅用光束角来衡量灯具的眩光控制，也就显得有点简单粗暴了。

      一、什么是PF值？

       PF值即功率因素：是表示用电设备对电网电力系统利用率的一个指标。相同功率的用电设备，PF值较高的设备输入电流更小，所需电力系统的容量也更小。各国对民用、商业和工业用电设备都有明确的PF值要求。

      二、PF值过低有什么坏处？

       PF值过低会带来多方面的不良影响：首先PF值过低会导致输入电流较大，需要增大输入线线径保证线路安全，其次PF值过低会增大电网损耗，拉低电网电压，导致用电设备异常。同时PF值低的设备往往谐波也很大，谐波容易对电网用电设备产生干扰，影响设备正常工作。

      三、什么是总谐波失真（THD）？

       谐波是指电流中所含的频率为基波整数倍的电量。总谐波失真是指信号输入时，输出信号比输入信号多出的额外谐波成分，各谐波叠加在输入信号上会产生畸变的波形，THD通常用百分比来表示，表示电流谐波含量占基波含量的百分比。

      四、总谐波失真（THD）过高有什么不好？

       当大量使用THD过高的用电器设备时，它产生的谐波电流总量会严重污染整个供电系统和其他用电用户，同时也使电网电压波形发生畸变。

过大的谐波电流会产生以下危害：

       1、使电力变压器产生局部磁化，损耗增大，严重时会危及变压器及电力运行安全。

       2、谐波电流通过功率补偿设备的电力电容器时，容易导致电力电容器过流或过压损坏。

       3、谐波电流能对线路上的继电保护、仪器仪表、自动控制、电子通讯、卫星导航以及计算机系统产生强烈干扰，从而引起误动作、出现噪声等异常现象。

       4、在三相四线制供电系统中，谐波电流会使电网的相电流无法在中线相互抵消致使中线内电流产生叠加而过流损坏，若三相电位发生偏移，严重时会导致烧毁灯具，甚至引起火灾。

      五、什么是浪涌？

       顾名思义就是瞬间出现超出额定值的峰值，它包括浪涌电压和浪涌电流。浪涌也叫突波，顾名思义就是超出正常工作电压的瞬间过电压。本质上讲，浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲。可以引起浪涌的原因有：重型设备、短路、电源切换或大型发动机。而含有浪涌阻绝装置的产品可以有效地吸收突发的巨大能量，以保护连接设备免于受损。

       1、浪涌简介

       浪涌电流是指电源接通瞬间或是在电路出现异常情况下产生的远大于稳态电流的峰值电流或过载电流。

       在电子设计中，浪涌主要指的是电源刚开通的那一瞬间产生的强力脉冲，由于电路本身的非线性有可能高于电源本身的脉冲；

       或者由于电源或电路中其它部分受到本身或外来尖脉冲干扰叫浪涌。它很可能使电路在浪涌的一瞬间烧坏，如PN结电容击穿，电阻烧断等。

       浪涌保护就是利用非线性元器件对高频（浪涌）的敏感设计的保护电路。简单而常用的是并联大小电容和串联电感。

       2、产生原因

       ⑴、外部原因（雷电原因）

       雷击引起的浪涌危害最大。在雷击放电时，以雷击为中心1.5～2.0KM范围内，都可能产生危险的过电压。雷击引起（外部）电涌的特点是单相脉冲型，能量巨大。

       外部电涌的电压在几微秒内可以从百伏特快速升高至20000V，可以传输相当长的距离。按ANSI/IEEE C62.41-1991说明，瞬间电涌可高达20000V，瞬间电流可达10000A。根据统计，系统外的电涌主要来自于雷电和其它系统的冲击，大约占20%。

       ①、感应雷击电涌过电压：雷击闪电产生的高速变化的磁场，闪电辐射的电场作用于导体，感应很高的过电压，这类过电压具有很陡的前沿并快速衰减。

       ②、直接雷击电涌过电压：直接落雷面电网上，由于瞬间能量巨大，破坏力超强，还没有一种设备能对直接落雷进行保护。

       ③、雷击传导电涌过电压：由远处的架空线传导而来，由于接于电力网的设备对过电压有不同的抑制能力，因此传导过电压能量随线路的延长而减弱。

       ④、振荡电涌过电压：动力线等效一个电感，并与大地及临近金属物体间存在分布电容，构成并联谐振回路，在TT、TN供电系统，当出现单相接地故障的瞬间，由于高频率的成分出现谐振，在线路上产生很高过电压，主要损坏二次仪表。

       直接雷击是最严重的事件，尤其是如果雷击击中靠近用户进线口架空输电线。在发生这些事件时，架空输电线电压将上升到几十万伏特，通常引起绝缘闪络。雷电电流在电力线上传输的距离为一公里或更远，在雷击点附近的峰值电流可达100KA或以上。在用户进线口处低压线路的电流每相可达5KA到10KA。在雷电活动频繁的区域，电力设施每年可能有好几次遭受雷电直击事件引起严重雷电电流。而对于采用地下电力电缆供电或在雷电活动不频繁的地区，上述事件是很少发生的。

       间接雷击和内部浪涌发生的概率较高，绝大部分的用电设备损坏与其有关。所以电源防浪涌的重点是对这部分浪涌能量的吸收和抑制。

       ⑵、内部原因（大型设备工作、短路、电源切换、设备故障、同一线路带载数量过多）

       内部浪涌发生的原因同供电系统内部的设备启停和供电网络运行的故障有关：

       在电力系统内部，由于断路器的操作、负荷的投入和切除或系统故障等系统内部的状态变化，而使系统参数发生变化，从而引起的电力内部电磁能量转换或传输过渡过程，将在系统内部出现过电压。系统内的电涌主要来自于系统内部用电负荷的冲击，大约占80%。在电力系统引起的内部过电压的原因大致可分为：

       ①、电力在负荷的投入和切除。

       ②、感性负荷的投入和切除。

       ③、功率因素补偿电容器的投入和切除。

       ④、短路故障。

       ⑤、同一线路带载数量过多。

      六、浪涌的等级分类

       根据GB/T17626.5-2008《电磁兼容试验和测量技术 浪涌（冲击）抗扰度试验》等同于国际标准：IEC61000-4-5:2005

       浪涌抗扰度试验等级分为：

备注：“X”可以是高于、低于或在其他等级之间的任何等级，该等级可以在产品标准中规格。

      七、纹波电流

       纹波电流定义为输出直流电流上叠加的交流成分。LED电源将输入端的交流电转换成直流电来驱动LED，转换的过程中因电路及器件的特性不可避免的叠加了交流成分。有试验证明，纹波电流对LED的光输出和光效有影响，纹波电流的存在会降低LED的光输出和光效，纹波电流幅值越大光效和输出下降越明显，但控制纹波幅值的大小，LED仍可保持较高的光效。

灯具的颜值是外观、灯具的核心是芯片、灯具的灵魂是光学⋯⋯这内外兼修的节奏，似乎已经把灯具的整个生命透视了个彻底。举个应景的例子：如果说一个城市的下水道代表着这个城市的良心，那么，灯具的散热，就是灯具这颗容易被忽略的良心，无论颜值多高、核心多好、灵魂多高尚，遭遇了散热不良，等于良心坏掉全盘倾覆，是个一票否决的重要点。所以，灯具的散热系统是否优秀，则显得十分重要！

       LED 灯具区别于传统灯具，一般都有个很明显的标志：后面有散热片。并不是因为 LED 温度很高需要散热。恰恰相反，正是因为 LED 属于冷光源，芯片很“怕热”，才要做好散热，让它能稳妥工作。

图：散热器几乎成为 LED 灯具的特征。

图：别以为散热器都是看不见的就没有颜值，工业设计可以说是设计美学的最高境界。

      LED热管理

图：LED 热量传导示意图

       热量的产生与走向，专业术语叫做“热管理”。如上图所示，LED 芯片，是发出热量的源头，也是最怕高温的位置。我们需要把它发出的热量迅速传到基板，再传到散热器，再散发到外界，以保证芯片的温度不会过高。

       以上的整个过程，就是一套“散热系统”，一般分为三大块：

       1、热量的产生：LED 芯片工作发热；

       2、热量的传导：热量通过基板等中间路径到达散热器；

       3、热量的散发：热量通过散热器散发到外界。

      如何判断LED散热的优劣？

图：红外热成像仪，是常用的非接触式温度测量设备。

       一款散热设计合理、制作精细的灯具，散热能力和功率有相应的对应关系。散热片的体积、重量决定了热量的储存能力，所以散热片一般都是个大坨坨。散热片的面积决定了最后的散发能力，为了加大面积，一般会做成各种柱、网、片等形状。

       散热器在灯具的成本里占了很大一块。某些偷工减料的工厂为了节约成本，会以次充好、以小充大。那么问题来了：我们如何判断一个灯具的散热器做得好不好呢？

       当然，最直接的方法是测量灯具工作时 LED 芯片的温度，专业术语叫做“结温”。管他怎么吹，结温控制在可接受的范围内，那就是做得好，反之就是偷工减料了。

       但是，结温不是那么容易测量的，需要一连串的专业设备和方法，才能准确测量出灯具内部核心位置 LED 芯片的结温。有时，即使用专业设备，也只能从外部看到表象，无法深入测量。

图：使用专业成像仪，也只能看到外部的温度，而无法知道芯片的结温。

       我们一般的设计师、工程商，在选择灯具时，显然无法去测量结温。最土的方法是——用手摸……那么，模上去烫好？还是不烫好呢？

       首先澄清一下：用手摸感触测试 LED 灯具温度，本身不具科学说服力，毕竟不同之人感知温度的敏感度有所差异。然而，当测试设备不在现场的情况下，用手摸也能粗略判断灯具温度的高低，前提是灯具温度要低于烫伤手的温度下使用。

      手摸散热器不烫，不一定好

       当 LED 灯具正常工作时，好的散热器必定温度较低，但温度较低的散热器未必就好。

       是不是有点绕？呵呵…… 我们先看看示意图：

图：芯片热量不多，传导良好，散热足够，手感温度不高。这是个好散热系统，唯一的“缺点”可能就是有点浪费材料，呵呵~

那为何手感温度低的散热器并不一定是好的散热器？问题主要出在热的传导环节。当热源产生的热量无法顺畅的传送到散热片上时，热量积聚在热源附近，靠高温差传导热量到散热片上，故而手感温度不高。

图：如果基板下面有杂质，没有和散热器良好接触，热量传不出来，集聚在芯片。外面摸不热，其实里面芯片早就高温啦！

      手摸散热器很烫，肯定不好

       如手摸散热器很烫，散热系统必定不好，要么散热器散热能力不足，存在小牛拉大车的可能；要么有效散热面积不够，使得热量无法快速的同环境空气进行热交换，导致灯具同空气以高温差进行散热，从而手感很烫。

图：散热器体积或面积不足，芯片的热量不能及时散发出去，就会造成手摸很烫。

       有些散热器看上去很粗大，其实“有效散热面积”是不够的。一套散热系统，其中部分能够充分接触环境空气并且空气能迅速自由离开的散热片面积，才能称为“有效散热面积”。其它无法被空气自由充分接触面积的材料，充其量只能算是热容材料或热辐射面积。

       这些都是靠眼观手测物理方法，而且不好鉴别，那么怎么系统地去鉴别 LED 灯具的散热优劣呢？小编为你推荐：

      “半小时照度法”测结温

       既然我们没法直接测量结温，那有没有间接的方法可以得知结温呢？庆幸的是，一般 LED 结温升高，光通量会下降。那么，我们只要测量灯具照在同一个位置的照度变化，就可以反推出结温的变化了。

       具体做法是：

       1、选择一个不受外界光干扰的场所，最好是晚上，关掉其他灯。

       2、冷态开灯，立即测量一个位置的照度，记下此时读数为“冷态照度”。

       3、保持灯具和照度计位置不变，灯具持续工作。

       4、半小时后，再读取此处的照度值，记下读数为“热态照度”。

       5、如果两个数值相差不多（10～15%），则此灯具的散热系统基本良好。

       6、如果两个数值相差很远（大于20%），则此灯具散热系统值得怀疑。

图：“半小时照度法”间接测量结温变化。

       只是具体照度会下降多大比例才是合理？这个要看具体 LED 芯片的规格性能，而无法简单的规定范围比例。

      “半小时照度法”的适用范围

       我们列举几个常用芯片的“光通量 vs 结温”变化曲线，可以从此曲线看出，光通量下降多少流明，可以间接得知结温上升到了多少摄氏度。

图：OSRAM S5（3030）芯片，光通量比25℃时下降20%时，结温已超过120℃

图：OSRAM S8（5050）芯片，光通量比25℃时下降20%时，结温已超过120℃

图：OSRAM E5（5630）芯片，光通量比25℃时下降20%时，结温已超过140℃

图：OSLON® SSL 80 White芯片，光通量比25℃下降15%时，结温已超过120℃

图：Luminus Sensus Series芯片，光通量比25℃下降15%时，结温已超过105℃

       从上面几张图可以看出，如果半小时后的热态照度比冷态下降20%，基本上结温都已超过芯片的耐受范围。基本可以判断散热系统不合格了。

       标准（基准）光源是指模拟各种环境光线下的人造光源，让生产工厂或实验室等现场也能获得与这些特定环境下的光源基本一致的照明效果。标准（基准）光源通常安装在标准光源箱内，主要用于检测物品的颜色偏差。英文名：Standard Light Sources。

       人造的标准光源主要有如下10种类型：

       ⑴ 模拟蓝天日光——D65光源 色温：6500K；

       D65–国际标准人工日光（Artificial Daylight） 色温：6500K 功率：18W；

       ⑵ 模拟北方平均太阳光——D75光源 色温：7500K；

       ⑶ 模拟太阳光——D50光源 色温：5000K；

       ⑷ 模拟欧洲商店灯光——TL84光源 色温：4000K；

       TL84–欧洲、日本、中国商店光源 色温：4000K 功率：18W；

       ⑸ 模拟美国商店灯光——CWF光源 色温：4100K；

       CWF–美国冷白商店光源（Cool White Fluorescent）色温：4150K 功率：20W；

       ⑹ 模拟另一种美国商店灯光——U30光源 色温：3000K；

       U30–美国暖白商店光源（Warm White Fluorescent）色温：3000K 功率：20W；

       ⑺ 模拟指定的商店灯光——U35光源 色温：3500K；

       U35–美国零售商塔吉特-Target指定对色灯管，色温3500k；

       ⑻ 模拟家庭酒店暖色灯光——F灯 色温：2700K；

       F–家庭酒店用灯 色温：2700K 功率：40W；

       ⑼ 模拟展示厅射灯——Inca灯 色温：2856K；

       A–美式厨窗射灯 色温：2856K 功率：60W；

       ⑽ 模拟水平日光——Horizon 色温：2300K；

       TL83 –欧洲标准暖白商店光源（Warm White）色温：3000K 功率：18W；

       UV–紫外灯光源（Ultra-Violet）波长：365nm 功率：20W。

       标准光源是几种灯光同时安装在一台标准光源箱内，如T60（5）标准型的标准光源箱包含了D65、TL84、CWF、F、UV五种光源，Color-60八光源包含了D65、TL84、TL83、CWF、U30、UV、F/A共八种光源。

       标准光源的选择和开启，采用的是轻触按键操作模式，只要按一下对应光源名称的按键，这种标准光源就会点亮。个别客户要求同时开启两种或多种光源时，可同时按下多个按键。

       关于应该在什么时候使用哪一种标准光源，一般根据客户的指定要求而定，如果客户没有特别要求，通常选择D65标准日光即可。

       标准（基准）光源必须符合国际照明学会CIE的标准。当然，CIE的要求往往是一个很宽的范围，如照度范围宽达750Lux-3200Lux，对某些光源的色温范围也允许有±500K的误差。

       而一些大型企业的标准要高过CIE的标准，特别是知名的标准光源生产厂家，采用了更加严厉的生产标准，如光源的色温范围控制在±200K以内，以保证灯光在使用一段时间后，仍然在国际标准的范围之内。

目前市场上主流白光LED，是由蓝光芯片激发黄色荧光粉制作而成，这种方法制作相对简单成本低而得到普遍运用。

       高显的产品首先要光谱全面才可以达到高显，比如要有三基色R、G、B三种光谱混色后显指就高，照在物体上透过漫反射到人眼识别会有很逼真的效果。

       而我们目前用蓝光芯片激发黄色荧光粉他本身就只有两种光谱，蓝色和黄色，缺少红色光谱，所以导致显色性不高。

       目前黄色荧光粉的激发效率高过红色荧光粉的效率，所以如果要实现高显的话，就得在黄色荧光粉里面混用红色荧光粉。

       红色荧光粉激发效率低。一旦加在黄色荧光粉里面通过蓝光激发后效率就会被红色荧光粉拉低。所以加红粉会提高显指但会降低光通量。

       随着全球首个LED行业标准美国能源之星的公布，正白光显指在80目前很容易做出来，唯一考技术的就是暧白光要实现高显和高光效有点技术难度，业界通常的做法都是用黄粉加红粉去调实现暧白高显，但这种方法很容易拉低光通量。

       暧白光实现显指80的话目前有新的成份的橙粉来实现暧白光显指80不降流明的做法。

       1、光效=光通量Lm/功率W=lm/w，所以光效是与产品光通量及芯片正向电压有关。

       2、再来说一下色温与光通量的关系，这个涉及到用什么方法做白光。以蓝光芯片+荧光粉为例，多年实践经验表明在相同显色指数、相同芯片的情况下正白光色温段5000K～6000K的光通量为最高，高色温至低色温的光通量其光效则依次下降。

       3、显色指数与光通量即光效的关系是，在同一色坐标即色温一样的时候显色指数越低光通量越高，显指越高光通量越低。

       4、显色指数与色温的关系，其实显色指数与色温并无直接的关联，但是在低色温段上由于还要考虑到一个光效的问题，因此很多厂商为追求高光通量的低色温产品而忽略了显色指数Ra<70，所以在以相同芯片、相同光通量的情况下低色温的显色指数较低。

       5、为提高光通量并在不增加成本的基础上——以正白光为例（只使用黄粉）：

       第一、应选择与荧光粉相匹配的波段（不同的荧光粉最佳激发波长不同）；

       第二、尽量使用高折射率硅胶（高折射硅胶可使蓝光芯片出光率提高）；

       第三、整体结构做到以下两点：⑴ 热电分离； ⑵ 荧光粉薄化。

       6、总结

       LED白光产品需根据不同的应用需求来调整产品的色温及显色指数，如室内照明用LED光源显色指数应做到80，才能符合国家照明灯具要求。

嘉腾LED玻璃透镜模组优势
1.散热快,产品更耐用
2.配光优,照明效果更佳
3.光衰少,延长使用寿命
4.外观美,产品设计独特
5.组件好,品质更优
6.品质更优,寿命10年以上
玻璃透镜优势
玻璃透镜连板设计，突破了传统的模组采用的PC连板透镜，带来一种全新的体验，有效地克服了PC透镜的不良问题：
1、抗腐蚀能力：高硼硅3.4玻璃属于硼硅酸盐玻璃中的硼硅玻璃，耐酸耐碱，抗腐蚀性能优越。
2、耐温性强：相比PC透镜，其热膨胀系数较低，拥有良好的热稳定性，光学表面温度的变化小，保留原有的光学照明效果。
3、透光率高：常规PC透镜透光率在85%左右，造成光照的浪费，玻璃透镜透光率为90-93%，镀加增透膜后可高达97%。
4、相比于PC透镜，玻璃透镜不会产生老化/黄化现象，从而影响透镜透光率。
5、相比于PC透镜，玻璃透镜不会吸附灰尘，并且方便清洗。
隧道照明配光
发光角度120°×80°、150°×80°（对称）等多种配光角度，合理的照度均匀度和防眩光等级等
设计有效的改善隧道内路面的墙壁照明状况，改善隧道内视觉享受，减轻驾驶员驾驶疲劳。

道路配光
有TYPE2-M、TYPE3-M等多种配光角度，其配光在路面形成照度均匀的类矩形光斑，
可以适用于双向八车道、六车道、四车道、二车道、一车道道路情况。
高杆灯配光
应用于大型广场、主干道交叉路口、码头、车站和体育场等场所中，悬挂高度较高，照明范围比较
广泛而且均匀，能够带来较好的照明效果，满足大面积场所的照明需求。
工矿灯配光
发光角度25°/45°/60°/90°/120°，主要应用于大楼外墙、桥梁、公园、广告招牌、球场广场、
工厂车间照明。

一、芯片

       芯片是国外的正品还是非正品？是国外的那一种？一流品牌当属欧美的CREE、OSL及日本日亚；其它如普瑞、丰田合成、首尔半导体等，也很不错；台湾的晶元、新世纪等对应的是中端，国产的芯片价格较低。

       二、封装

       同样是采用了比较好的芯片，封装是原厂封装还是自已封装？是用环氧树脂还是用硅胶？是用的双金线还是单线？等等这些都对价格有较大的影响。

       芯片是用大功率LED还是用SMD做光源？大功率的当然要好一些。如果用SMD方式做光源，那么规格是3528还是5050，7070还是其它，等等，不同的规格当然成本就不一样了，售价自然也不一样。

       三、驱动

       驱动电路是恒压还是恒流，如果用恒流是用怎样的恒流电路？稳定性和可靠性如何，等等。有些低端LED灯具由于采用了低价的LED驱动，用不到几个月甚至几天时间，试用中就会一闪一亮，这就是用劣质驱动电源造成的，当然这类劣质的LED驱动其价格也比较低。

       四、散热方式

       LED的寿命与散热有很大的关系，散热不好，光衰就很严重，用不了多久就会出现问题。

       五、散热材料

       目前国内的LED灯具大多采用铝材料做散热器，那么用压铸铝和用型材铝做散热，效果是不一样，后者成本当然高，可散热效果确实好。

       六、外观工艺

       这一点不用多说，消费者就能看出来。特别需要提及的是，有一些“内脏很差”，但外观却很精致的LED灯具特别能赢得一些消费者的好感，愿意购买。

嘉腾LED玻璃透镜模组优势
1.散热快,产品更耐用
2.配光优,照明效果更佳
3.光衰少,延长使用寿命
4.外观美,产品设计独特
5.组件好,品质更优
6.品质更优,寿命10年以上
玻璃透镜优势
玻璃透镜连板设计，突破了传统的模组采用的PC连板透镜，带来一种全新的体验，有效地克服了PC透镜的不良问题：
1、抗腐蚀能力：高硼硅3.4玻璃属于硼硅酸盐玻璃中的硼硅玻璃，耐酸耐碱，抗腐蚀性能优越。
2、耐温性强：相比PC透镜，其热膨胀系数较低，拥有良好的热稳定性，光学表面温度的变化小，保留原有的光学照明效果。
3、透光率高：常规PC透镜透光率在85%左右，造成光照的浪费，玻璃透镜透光率为90-93%，镀加增透膜后可高达97%。
4、相比于PC透镜，玻璃透镜不会产生老化/黄化现象，从而影响透镜透光率。
5、相比于PC透镜，玻璃透镜不会吸附灰尘，并且方便清洗。
隧道照明配光
发光角度120°×80°、150°×80°（对称）等多种配光角度，合理的照度均匀度和防眩光等级等
设计有效的改善隧道内路面的墙壁照明状况，改善隧道内视觉享受，减轻驾驶员驾驶疲劳。

道路配光
有TYPE2-M、TYPE3-M等多种配光角度，其配光在路面形成照度均匀的类矩形光斑，
可以适用于双向八车道、六车道、四车道、二车道、一车道道路情况。
高杆灯配光
应用于大型广场、主干道交叉路口、码头、车站和体育场等场所中，悬挂高度较高，照明范围比较
广泛而且均匀，能够带来较好的照明效果，满足大面积场所的照明需求。
工矿灯配光
发光角度25°/45°/60°/90°/120°，主要应用于大楼外墙、桥梁、公园、广告招牌、球场广场、
工厂车间照明。

      LED作为新一代安全可靠、节能环保的绿色光源，具有耗电量少、发光效率高、稳定性好和寿命长等众多优点，是目前照明产品中的热点，但LED，特别是大功率LED的研发还面临着一个比较重大的课题，即如何更好地解决散热。

      在LED中，由于外部量子效率的原因，有80～70的能量转换为热能，如果其热量不能很好地散发出来，则LED的相对初温率就会线性下降，进而髟响LED的可靠性和使用寿命。因此，解决散热问题，成为大功率LED发展的一个关键所在。

      目前，大功率LED的驱动电流都能达到300mA甚至1A级以上。根据上述LED器件的散热环节，应从以下几方面解决大功率LED的散热问题：

      1、LED产生热量的多少取决于量子效应。在氮化镓材料的生长过程中，应改进材料结构，优化生长参数，获得高质量的外延片，提高器件内的量子效率，从根本上减少热量的产生，加快芯片结到外延层的热传导。

      2、选择以铝基为主的金属芯印制电路板（MC-PCB）、陶瓷基板（DBC）、复合金属基板等导热性能好的材料作为衬底，以加快热量从外延层向散热基板散发。通过优化MC-PCB板的热设计，或将陶瓷直接绑定在金属基板上形成金属基低温烧结陶瓷（LTCC-M）基板，以获得热导性能好、热膨胀系数小的衬底。

      3、为了使衬底上的热量迅速扩散到周围环境，通常选用铝、铜等导热性能好的金属材料作为散热器，再加装风扇和回路热管等强制制冷。无论从成本还是外观来看，LED照明都不宜采用外部冷却装置，因此根据能量守恒定律，利用压电陶瓷作为散热器，把热量转化成振动方式直接消耗热能将成为未来研究的重点之一。

      4、对于大功率LED器件而言，其总热阻是PN结到外部环境热路上几个热沉的热阻之和，包括LED本身的内部热沉热阻、内部热沉到PCB之间的导热胶的热阻、PCB与外部热沉之间的导热胶的热阻、外部热沉的热阻等。传热回路中的每一个热沉都会对传热造成一定的阻碍，因此减少内部热沉数量，并采用薄膜工艺将必不可少的接口电极热沉、绝缘层直接制作在金属散热器上，能够大幅度降低总热阻。

      目前主要用到的散热方法有以下三种：

      1、简式鳍片法。简式鳍片法是目前经常使用的方式，其缺点是效率低，散热能量有限。

      2、传统的主动式散热法。传统的主动式散热法主要使用风扇进行强制的对流，其散热效果比较好，但是需要额外功耗，因此系统的可靠性、稳定性下降，而且受恶劣环境的影响，它的性能也会发生变异。这种方案被采用得比较少。

      3、传统的热管技术。传统的热管技术主要使用热管，其散热比较好，但是会导致成本增加，所以，目前使用得也不多。

      通过改进LED的结构材料可以较好地解决LED的散热问题。首先根据散热的要求计算出灯具不同的功率所需要灯具散热的表面，然后进行灯具在结构方面的设计，包括鳍片的高度、宽度等，灯具的尺寸等也要进行特殊的设计。

      随着功率的不断加大，灯具散热的需求也会不断增加。新型热管技术是未来的一个发展趋势。作为传统热管技术的延伸，新型热管技术也是依靠液体相变实现换热的，其传热能力较烧结热管提高20%～30%，具有传热效率高、结构简单、成本低、适应性好、热运输距离远等特点，是解决大功率LED灯散热问题最为有效的解决方案。