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LED燈具及LED光源的基本概念
LED燈具及LED光源的基本概念
編輯時間:2016-06-20 打印本稿
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        目前在全球“節能減排”的大背景下,LED作為一種新型光源在各個領域都有著相當廣泛的應用,制定標準、評價LED照明產品的性能質量已是目前照明電器行業的工作重點。LED形式多樣,包括LED封裝、LED陣列、LED模塊、LED燈等,它與燈具的組合方式也因此不同,包括帶標準燈頭式、內裝式、獨立式和整體式,這樣也形成了不同的維護類型,如光源可替換式和不可替換式、可維護型和不可維護型。此外,令人眼花繚亂的外觀設計和風格等,都是用傳統的區分方式難以界定的,特別在LED燈具和LED燈的界定上,一些模糊的甚至錯誤的觀念已經在行業內造成了混亂,這對LED照明行業產業的發展和標準制定及檢測領域等都會產生了不利的影響。

        2010年6月IEC TC34在芬蘭赫爾辛基召開了LED研討會,在討論很多技術問題的同時, LED燈具和LED燈議題也成為此次會議專家談論的焦點。本文主要引入國外最新的標準信息,對燈具和燈的概念進行了剖析,并對LED燈具和LED燈的界定進行了探討。
 
一、相關定義

        1、與LED有關的光源定義
 
      無論LED陣列、LED模塊還是LED燈,都是光源。

    (1)燈(lamp):為產生光輻射(通常為可見的)而制作的光源。
       注:此術語有時也用于某些類型的照明器

    (2)發光二極管(Light Emitting Diode(LED)):正向偏壓時發出非相干光輻射的p-n結半導體器件。發出的光譜可能在紫外、可見光或紅外波長區域。

    (3)LED晶片(LED die):一小塊裝配在給定功能LED線路上的發光的半導體材料。

    (4)LED陣列或模塊(LED array or module):在印刷線路板或基板上的LED封裝(元件)或晶片的組件,可能帶有光學元件、附加的熱、機械和打算連接到LED驅動器負載側的電氣接口。該裝置不含電源和標準燈頭。該裝置不能直接與分支電路連接。

    (5)LED封裝(LED package):包括焊線連接件或其他型式電氣連接件的一個或多個LED晶片的組件,可能帶有光學元件、熱學、機械和電氣接口。該裝置不包括電源和標準燈頭。該裝置不能直接與分支電路連接。
    (6)LED驅動器(LED driver):含有電源和LED控制電路的裝置,目的是使LED封裝(元件)、或LED陣列(模塊)或LED燈工作。

    (7)非整體式LED燈(LED lamp, non-integrated):含有LED陣列(模塊)或者LED封裝(元件)和標準燈頭的組件。該裝置打算通過標準燈座連接到燈具的LED驅動器。該裝置不能直接與分支電路連接。如圖3所示。
    (8)整體式LED燈(LED lamp, integrated):包含LED封裝(元件)或LED陣列(模塊)、LED 驅動器、標準燈頭以及其他光度、熱學、機械和電氣元件的整體組合。該裝置打算通過標準化的燈座直接與分支電路連接。
   (9)LED 光引擎(LED light Engine):包含LED封裝(元件)或LED陣列(模塊)、LED驅動器、以及其他光度、熱學、機械和電氣元件的整體組合。該裝置要通過一個與LED燈具匹配的常規連接器直接連接到分支電路,該LED燈具設計成不使用標準燈座。

       2、燈具和LED燈具的定義

       (1)GB 7000.1-2007給出的燈具(luminaire)定義是“能分配、透出或轉變一個或多個燈發出光線的一種器具,并包括支承、固定和保護燈必需的所有部件(但不包括燈本身),以及必需的電路輔助裝置和將它們與電源連接的裝置。”定義還附有一個注,即“采用整體式不可替換光源的發光器被視作一個燈具,但不對整體式光源和整體式自鎮流燈進行試驗。”

      (2)“ANSI/IESNA RP-16-05照明工程學的命名和定義”中有關LED燈具(LED luminaire)定義是包括基于LED的發光元件和匹配的驅動器,以及配光部件、固定和保護發光元件的部件、以及將器具連接到分支電路部件的完整照明器具。基于LED的發光元件的可能形式是LED封裝(元件)、LED陣列(模塊)、LED光引擎或LED燈。LED燈具打算直接與分支電路連接。
 
  (3)混合型LED燈具(Hybrid LED luminaire):裝有基于LED的發光元件和諸如白熾燈或熒光燈等其他類型光源的燈具。

       二、如何界定LED燈具和LED 光源

      燈具和LED燈具的定義給出以下幾個重要的信息:

        1、GB 7000.1-2007定義中給出了燈具的結構特征,燈具內具有控制燈發出光線的部件,還有提供燈機械支承部件、點燈電路和電源連接部件和保護燈的部件,也就是具體燈具中的控光部件(反射器、透光的棱鏡或平板玻璃、格柵等等)、支承燈的燈座、燈的控制裝置、電容器、啟動器及其電路等必須的輔助裝置,固定這些部件的機械結構或裝置、電源連接方式(GB7000.1第5.1條規定電源連接方式)、以及保護燈所必須的外殼防護措施等。
 
        2、當使用了不可替換的燈或LED燈時,結構特征為燈具的發光器具不會因此有所改變,這種情況下,GB 7000.1-2007定義的“注”中強調的是,采用整體式不可替換光源的發光器被視作一個燈具,但不對整體式光源和整體式自鎮流燈進行試驗。

     3、傳統光源以帶有標準燈頭為鮮明特征,而LED光源形式多樣,為了有所識別,ANSI/IESNA RP-16-05 給出的LED燈具定義中識別出了LED燈具中光源的形式,即光源可以是LED陣列(LED array)、LED模塊(LED module)或LED燈(LED lamp)。
       4、ANSI/IESNA RP-16-05定義了LED燈具與LED燈區別的關鍵點,即LED燈具打算直接與分支電路連接,而LED光源不直接與分支電路連接,其中:

          a、LED模塊不含有電源,不能與分支電路直接連接;

          b、LED陣列既不包括電源,也不包括標準燈頭,不能與分支電路直接連接;

          c、整體式LED燈需通過標準燈座、非整體式LED燈需通過燈具中的燈座才能與分支電路連接。

      5、在LED的相關的術語中,還應明確了LED驅動器、LED控制線路及LED電源的區別:

         a、LED驅動器是指含有LED控制線路和LED電源的裝置;

         b、LED電源是指沒有控制功能、但能在其設計限值內提供所需電流、電壓和功率的變壓器、電源(調制)、電池或其他裝置;

         c、LED控制線路不含有電源,是設計用于調節輸出電壓、電流或工作循環來轉換或其他方式以控制提供給LED封裝(元件)或LED陣列(模塊)電能的量和特性的電子元件。

根據這些概念可以了解,LED工作需要的LED電源和LED控制線路,可以分開而各自獨立存在,也可以組合在一起,LED電源和LED控制線路組合在一起時就是LED驅動器。

      6、整體式LED燈與非整體式LED燈都帶有標準燈頭,而且具有相似的外形特征,它們之間區別的關鍵點是是否帶有LED驅動器。

       整體式LED燈是帶有LED驅動器的LED模塊或陣列,可以通過標準化的燈座連接到分支電路,整體式LED燈可以替代普通照明用白熾燈或CFL燈。

       非整體式LED燈是不帶有LED驅動器的LED模塊或陣列,它需要通過燈具中的燈頭與分支電路連接,此燈具應含有非整體式LED燈工作需要的LED驅動器。非整體式LED等不能直接替代白熾燈或CFL燈。

      7、LED光引擎是一個介于LED燈具和LED燈之間的器件,與LED燈的區別是它不含有標準燈頭,而是含有一個與燈具匹配的連接器。與LED燈具的區別是它不能與分支電路直接連接,與燈具的相同點是可以具有設定的配光功能,例如具有特有的道路燈具配光。LED光引擎使使用不帶標準燈頭LED光源的LED燈具具有可維護性。

        三、易被誤作光源的情況

      1、某些類型的“燈具”被習慣地稱作“燈”

        從燈具和燈的定義可以知道,一般情況下,“燈”是指光源,各種類型的燈均以發光的物理原理來命名,如白熾燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、熒光燈、紫外燈、場致發光燈、鹵鎢燈等等,燈的命名和分類與應用的場所及用于何種燈具無關;而“燈具”則是指照明器,它包括點亮光源所需的附件和電路、使光源發出的光重新分配以滿足應用需求的光學部件,以及燈具安裝、固定、調節所需部件的總成,燈具的分類及命名與其安裝方式或設計使用的場所或目的有關,如固定式吸頂燈具、可移式臺式燈具、可移式落地燈具、道路照明燈具、隧道照明燈具、庭院燈具、泛光燈具和應急照明燈具,等等。

       但正如“燈”的定義中的“注”所述,“燈”這個術語有時也用于某些類型的照明器。也許是由于習慣的關系,很多人把“道路照明燈具”稱作“路燈”,把“天花板表面安裝燈具”稱作“吸頂燈”,但這里的路燈、吸頂燈并不是指光源,而是指道路照明燈具和天花板表面安裝的燈具。

       2、光源不可替換的照明器具屬于燈具

       從燈具的定義可以知道,照明電器標準中所說的“燈具”不涉及光源的類型,也就是說在評價燈具及其進行的檢驗中,只對提供光源正常工作的相關部件或環境進行評價,而不對光源本身進行評價或檢驗。由于是耐用消費品,燈具的設計壽命比光源長得多,所以燈具內的光源通常是一種可替換部件。
 
       隨著光源壽命的逐步延長,光源固定方式的變化,以及燈具對耐用性要求的降低,某些燈具設計成光源不可替換的,也就是說,光源一旦損壞,燈具就報廢。根據照明電器術語標準和燈具標準對“燈具”的定義,這種光源不可替換的照明器具仍屬于燈具。對于光源不可替換的燈具,除了光源不可替換以外,根據應用需求的光度學設計、點亮燈具需要的電路及其附件,以及燈具固定的裝置等,與光源可替換的燈具完全一樣,所不同的是,在光源不可替換的燈具內可能不使用燈座,光源的機械固定和電氣連接分別由機械固定裝置和光源連接器完成。

       在LED應用于照明之前,已經有采用不可替換光源的燈具的例子,比較典型的如電源插座安裝的夜燈,夜燈中的光源既有可替換的也有不可替換的,但它們都屬于燈具,評價夜燈的燈具安全標準是GB7000.212-2008《燈具第2-12部分:特殊要求電源插座安裝的夜燈》。

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