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1、*,1,上海龙茂微电子公司,LED室内光源设计上海龙茂微电子有限公司茅于海、朱惠泉2010/04,*,2,全世界的照明用电,全世界的照明用电占全部用电量的20-22%其中40%为白炽灯照明每年耗电2万亿度电我国2008年照明用电4100亿度预计2010年中国用电量达到2.7万亿度其中照明用电超过3000亿度LED用电量为白炽灯的1/10每年可节省1000亿度电，相当一个三峡水电站,*,3,各种光源的发光效率,*,4,室内照明的特点,应用范围广距离范围广应用决定要求有个性化要求,*,5,（一）室内照明的应用场合,*,6,机场,层高高（可达15米以上）范围广（可达数千平米）要求照度高（旅客阅读需要
2、）、均匀、无眩光、柔和自然充分利用新兴高效反光材料 目前主要采用高瓦数（150W）金卤灯主要以暖白LED为主、冷白为辅可大量采用PAR38（24W）及LED日光灯,*,7,机场照明设计举例（1）,*,8,机场照明设计举例（2）,*,9,地下车库照明（一）,*,10,地下车库的照明设计,正常照明：亮度均匀，避免眩光汽车库建筑设计规范JGJ1009应急照明：疏散指示照明，疏散照明汽车库、修车库、停车场设计防火规范 GB600679,*,11,地铁车站的照明,*,12,商场,分为公共区、室内、橱窗公共区以天窗、日光灯为主室内以日光灯、大功率射灯（PAR灯）为主橱窗以小功率射灯、MR16为主,*,13
3、,天光和人造光的搭配,*,14,商场室内以大功率PAR灯为主,*,15,橱窗照明以各种功率射灯为主,*,16,餐馆的照明,不宜过亮以暖白为主除总体照明外增加局部照明,*,17,办公室和学校,面积从几十平米到几百平米以LED日光灯为主（两根装或三根装）以冷白为主（4700-5800K）要求照度高，以满足阅读需要可采用光敏调光日光灯,*,18,家居的照明（1）,客厅采用高亮度，冷白色为主,*,19,家居的照明（2）,卧室采用低亮度、暖白色为主要隐藏光源、不可有眩光需要可调亮度,*,20,（二）各种应用的技术指标要求,*,21,照明亮度,首先要确定各种应用场合对照明亮度的要求确定光源点的位置从应用的
4、角度来说，要确定离光源距离处的照度，以Lux表示。对于光源来说则是以发出的光通量来表示，其单位是流明Lm最后根据其所采用的LED发光效率决定其所需要的功率,*,22,照度是光通量、距离和角度的函数,*,23,LED可以用较低照度,日本松下公司发现和卤素灯相比LED可以采用较低照度而得到相同的照明效果基于相对亮度制定了Feu指标卤素灯为1000 Lux，而LED只要800 Lux就可以得到相同的Feu这是因为人眼对LED主观感觉上有较高的亮度,*,24,色温,*,25,LED的色温,LED几乎可以实现所有色温因为可以采用RGB合成但常用3种色温,*,26,常用色温,1、低色温：色温在3300K以
5、下，光色偏红给以温暖的感觉；有稳重的气氛，温暖的觉；当採用低色温光源照射时，能使红色更鲜艳。2、中色温:色温在3000-6000K为中间,人在此色调下无特别明显的视觉心理效,有爽快的感觉;所以称为中性色温.当采用中色温光源照射时,使蓝色具有清凉感.3、高色温:色温超过6000K,光色偏蓝,给人以清冷的感觉,当采用高色温光源照时,使物体有冷的感觉.,*,27,色温可由LED制造商提供,以Cree公司的XLamp7090XR-E为例,*,28,显色性,两种显色性忠实显色性：能正确表现物质本来的颜色的显色指数(Ra)，最高100%效果显色性：要鲜明地强调特定色彩，表现美的生活可以利用加色法来加强显色
6、效果，例如电视机,*,29,LED的显色性,显色指数CRI和色温有关严格地说是和绝对黑体的色温有关越接近太阳光（6500K）显色性越好但LED的色温虽然可以做到6500K，其显色指数不能做到100%，因为其光谱不同于太阳光为了改进LED的显色指数，需要从改进其光谱着手，使其尽可能接近太阳光谱改进光谱主要靠改变荧光粉配方目前LED最高显色指数可以达到95%左右采用镀锌硅的镉硒将荧光黄色、绿色和红色纳米微粒嵌入到一个荧光蓝色有机矩阵中,*,30,第二讲LED日光灯,*,31,LED日光灯的优点,省电电源效率高，功率因数高可以调光寿命长达5万小时不含汞色温范围广，还可以显示各种不同颜色无紫外线辐射无
7、电磁辐射外置电源，可以做到灯管两端电压低于36V安全电压非玻璃制品、不易破损,*,32,LED日光灯的优点,（一）发光效率高,*,33,LED的发光效率,荧光灯的发光效率为55-80流明/瓦Philips公司的T8荧光灯的发光效率为72流明/瓦目前国产LED的发光效率为100流明/瓦Cree公司的XLampXP-G的发光效率已经到130流明/瓦LED的发光效率还在以每年20%的速度增长,*,34,LED具有极大的发展潜力,根据实际数据总结出LED发展的Haitz定律，价格每10年降低10倍，性能每十年提高20倍,*,35,LED日光灯的优点,（二）节能,*,36,荧光灯的灯具效率,荧光灯为36
8、0发光向上180发出的光只能靠反光板反射整个灯具效率低于70%36W荧光灯总流明为2592流明有效流明数为2592*0.7=1814流明,*,37,LED日光灯的灯具效率,LED日光灯为向下120发光几乎全部为有效光假定采用100流明/瓦LED18W的LED日光灯就可以产生1800流明和36W的荧光灯相当，功效提高一倍,*,38,LED日光灯的优点,（三）省电,*,39,荧光灯的电源（一）,（b）电子镇流器,*,40,荧光灯的电源（二）,通常采用铁芯电感镇流器采用铁芯电感镇流器耗电大，约为6.4W（Philips）-10W（国产）功率因数差（0.51）2.电子镇流器寿命低电子镇流器耗电也大（4
9、W-10W，且达不到额定输出功率)电子镇流器的功率因数也低，只有0.623Philips公司36W荧光灯加到两种国产电子镇流器实测,*,41,HV9910方案,*,42,非隔离式电源原理图,*,43,非隔离内置式LED日光灯,输出端带电（220V），不安全输出瓦数：20W效率：88%功率因数：0.9尺寸：宽度18mm，高度10mm，长度：230mm可以放进T8灯管可以直接替换现有荧光灯非隔离不易通过CE、UL认证,*,44,隔离式电源原理图,*,45,内置式隔离式LED日光灯电源,输入和输出之间有变压器隔离，输出端没有220V容易通过CE和UL认证输出功率：20W效率可达90%，PF可达0.9
10、可以直接取代普通荧光灯（电感镇流器式）成本要比非隔离式高一倍左右,*,46,外置式隔离式LED日光灯电源,采用大功率AC/DC恒压源+DC/DC恒流源效率超过90%，PF超过0.99缺点：无法直接取代普通荧光灯优点：可以同时对多根LED日光灯进行调光,*,47,LED日光灯的调光,LED日光灯可以实现手动调光来进一步降低能耗恒流源在PWM调光时，其峰值电流不变采用PWM调光不会产生色温偏移PWM脉冲的频率约为200Hz,以免人眼感到闪烁亮度和PWM信号工作比成正比,可从0100,*,48,内置式电源的优缺点,可以直接替换现有日光灯以减小工时不拆去镇流器以后，镇流器仍然耗能，使得LED日光灯的节
11、能效果变差电感镇流器耗电6.4-10W，电子镇流器耗电4W-10W电源放进灯管内以后，发热量增加，降低LED寿命,*,49,内置式电源的实测数据,*,50,内置式和外置式电源的比较,*,51,LED日光灯的优点,（四）寿命长,*,52,荧光灯的寿命很低,一般国产荧光灯的寿命只有2000-3000小时国外品牌荧光灯的寿命约为5000小时国外品牌长寿命荧光灯的最高寿命约为10000小时采用电子镇流器的寿命更低，因为电子镇流器容易损坏,*,53,LED日光灯的标称寿命长,LED本身的寿命很长，只要结温够低例如Cree的芯片只要结温低于45度，寿命可超过30万小时,*,54,生产厂家提供的实际数据,在
12、LED接脚温度低于60度时，可确保寿命高于50000小时,*,55,LED日光灯的实际寿命,LED日光灯的实际寿命取决于散热第一代：采用全塑灯管、内置电源、草帽管LED，寿命只有1000小时第二代：采用半铝半塑灯管、内置式电源、贴片式LED，寿命大约为一万小时左右第三代：采用扇形半铝散热器、外置式电源、低热阻LED，寿命可达5万小时,*,56,LED日光灯的优点,（五）不含汞,*,57,汞的危害性,汞是一种剧毒物质，人体吸入2.5克汞蒸汽就有生命危险汞可在常温下蒸发，废弃荧光灯瞬间可使周围空气汞浓度达10-20mg/m3超过国家规定浓度（0.01mg/m3)1000倍1mg汞足以污染5454.
13、5公斤水，使其达不到饮用标准慢性汞中毒主要损害消化道、肾脏、呼吸系统、脾脏及神经系统，出现口腔肿胀糜烂、肾病综合症、肾炎、蛋白尿、肺炎、神经衰弱等 水中生物食用后会生成CH3Hg，半耳勺就可以致人死命日本因为水俣湾的水被汞污染而死去数百人之多,*,58,荧光灯和节能灯的含汞量,除白炽灯和卤素灯外几乎所有光源都含汞,*,59,荧光灯的汞污染,一支T8荧光灯可以污染109吨水我国年产五十亿支荧光灯每年大约消费4亿支荧光灯一共废弃8吨汞足以污染436亿吨水危害我们子孙万代！,*,60,LED日光灯不含任何有毒物质！,*,61,LED日光灯的优点,（六）色温和颜色,*,62,各种光源的色温,*,63,
14、LED日光灯的色温,LED几乎可以产生整个黑体辐射光谱的所有色温，因为可以采用RGB来合成,*,64,*,65,LED也可以产生任何颜色,Technical LEDs LED Color Chart,*,66,LED也可以产生任何颜色,Technical LEDs LED Color Chart,*,67,LED日光灯的优点,（七）其它优点,*,68,LED日光灯还有很多其他优点,普通荧光灯会产生2.16%左右的紫外线 LED日光灯完全没有紫外线辐射26W节能灯会产生100微瓦/cm2的微波辐射，国家标准为50微瓦/cm2 LED日光灯本身不产生微波辐射，其恒流源会产生少许远低于国家标准的辐射
15、普通荧光灯两端都有220V高压，有触电危险 外置电源LED日光灯两端只有低于36V的安全电压，无触电危险普通荧光灯外壳为易碎玻璃，破损时会伤及儿童 LED日光灯外壳为铝合金和塑料，不易破损,*,69,LED日光灯的唯一缺点-价高,价高可以算是LED日光灯的唯一缺点目前带内置式电源的LED日光灯价格在200元人民币左右大约比荧光灯贵10倍其中50%以上是LED的成本LED的成本每十年降低10倍LED日光灯的寿命比荧光灯长10倍普通荧光灯在丢弃时必须付出有毒物质处理费可以说在今天采用LED日光灯在经济上是合算的。可能老百姓还不能接收，但是政府应该可以接受 因为.,*,70,LED日光灯的经济效益和
16、环保效益,中国每年生产荧光灯超过55亿支据统计华南地区安装的日光灯大约有50亿支，华东地区大约安装有50-100亿支。全国总计超过150亿支假定每支荧光灯平均耗电为40W/支，假定平均每天工作3小时，每年用电43.8度改成LED日光灯可以节省一半的电能，每支每年节省21.9度假定150亿支中的1/3改成LED日光灯，就是50亿支所节省的总电量达1095亿度，远远超过一个三峡电站发电量（847亿度）每支荧光灯含汞20mg每年消耗四亿支四亿支共含汞8吨足以污染436亿吨水,*,71,采用LED日光灯是节能减排的重要措施,中国二氧化碳排放量达62亿吨（2005）世界第一中国承诺2020比2005减排
17、45%，就是要减排27.9亿吨。将1/3荧光灯改为LED日光灯可以减排1.09亿吨二氧化碳如果2020年全部改成LED日光灯可减排3.27亿吨二氧化碳，占中国承诺指标的11.7%，这是一个极为可观的减排量！,*,72,第三讲LED泡灯,*,73,LED泡灯如何取代白炽灯,白炽灯泡的优点全方位发光白炽灯有较强的红外输出，可用于浴霸白炽灯功率因数高，为1.00白炽灯调光容易实现无污染成本低白炽灯的缺点发光效率低（发出的可见光效率低）,*,74,LED取代白炽泡灯的难点,LED的优势主要是发光效率高5倍以上难点360度全方位发光功率因数为1成本低,*,75,非隔离恒流电源,缺点：输出端有220V，有
18、触电的危险，不易通过安检和CE、UL认证,*,76,HV9921的实际电路,*,77,HV9910DB5用于交流驱动,*,78,隔离式电源,反激式用于功率小于30W的中低功率电源LLC半桥谐振用于大功率,*,79,功率因素校正PFC,无源PFC可达0.8-0.9 PF有源PFC可达0.9以上,*,80,带有功率因数校正的非隔离恒流驱动,PF0.95,*,81,隔离式恒流电源,*,82,外形和电气参数,*,83,高频变压器的设计,*,84,带冷却系统的LED泡灯,*,85,第三部分LED射灯,*,86,两种射灯,传统的射灯都是源于白炽灯，有两种，MR16射灯，通常称为卤素灯功率45-50W输出光
19、通量800流明寿命：2000小时管脚GU5.3，输入电压12VAC/DCPAR射灯,管脚EL27，输入市电220VAC,*,87,LED射灯和MR16卤素灯的比较,*,88,MR16降压式电源,*,89,降压式MR16外形图,*,90,5W射灯,1.功率：5W2.输入电压：12V AC或12VDC3.LED输入电流：700mA4.色温：6000-7000K5.流明数：200-250lm6.外径：50mm7.插头：MR16,*,91,升压型MR16电源,*,92,5x1W射灯（MR16）,1.输入电压：12VAC或12VDC（极性任意）2.采用升压型恒流源3.输出电流：350mA4.负载：5个1
20、瓦LED串联5.效率：90%,*,93,3x3W射灯,输入电压：12VAC,12VDC或24VAC，24VDC 输出电流和效率：500mA(12VAC和12VDC时)，=70%-700mA（24VAC和24VDC时），=90%LED：采用Cree公司XLamp7090XR-E型3瓦LED3个.发光流明数:SLM3316-CW：450lm；SLM3316-WW：400lm,*,94,PAR灯,也是一种窄光束射灯（卤素灯）采用EL27螺旋灯头,PAR20,PAR38,PAR30,*,95,PAR灯参数表,*,96,LED的PAR20,输入电压：100-240VAC输出功率：3W光通量：400流明色
21、温：2700-2900，3200-3500，5800-6300,*,97,LED的PAR30,输入电压：85-260VAC功率：7W 直径：82mm 发光角度：1530degrees 光源71Whigh power LED 表面温度：53C LED温度：62C寿命：50,000小时颜色：银灰色，亮白色，蓝色，绿色，红色，黄色 净重：300g,*,98,LED的PAR38,100 240 VAC,24 WPAR 38E271400 Lumens(Cool White)1200 Lumens(Warm White)12 X Cree XR-E 大功率 2W LED2700-2900K(Warm White)5800-6300K(Cool White),*,99,谢谢大家!,上海龙茂微电子有限公司,
