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厘清LED灯具与LED光源的本质[1]

2013-3-21  来源:国家灯具质量监督检验中心、国家电光源质量监督检验中心(上海)  作者:陈超中 施晓红 王晔  有344060人阅读

  针对某些技术文件中普遍存在的LED光源与LED灯具技术指标混淆不分的现象,文章指出,满足照明需求的配光是对LED灯具的要求,而不是对LED光源的要求,而流明维持率应是LED光源要完成的试验,同时说明了LED灯具应满足的经典的性能项目。文章强调LED灯具的高效能应以满足经典的性能要求为前提条件,不能以牺牲照明环境舒适性和可靠性的代价来追逐LED灯具效能。

  一、 LED光源与LED灯具的定义

  1、LED光源的定义

  LED光源(LED light source);以LED灯或LED模块提供的部件。

  LED灯(LED lamp):带有一个灯头、组合了一个或多个LED模块的光源,除非永久性损坏,LED模块不能拆除。

  注1:LED灯可以是一体化(也称“自镇流”)、半一体化(也称“半镇流”)或非一体化(也称非镇流)的,相关图解见图1。

  注2:包括符合IEC 60061-1《控制灯头和灯座互换性和安全的量规 第1部分:灯头》单端或双端灯头。

  注3:LED灯通常设计成可以被终端用户或普通人更换。

  图1 LED灯类型的图解

  2、LED灯具的定义

  LED灯具(LED luminaire);设计为使用LED光源的灯具。

  灯具(luminaire)定义是“能分配、透出或转变一个或多个灯发出光线的一种器具,并包括支承、固定和保护灯必需的所有部件(但不包括灯本身),以及必需的电路辅助装置和将它们与电源连接的装置。”定义还附有一个注,即“采用整体式不可替换光源的发光器被视作一个灯具,但不对整体式光源和整体式自镇流灯进行试验。”

  二、 把LED灯具LED误解为LED光源的原因

  传统灯具中的光源几乎都是可以替换的。随着LED的出现,使用LED模块的灯具多数以不可替换的形式出现,似乎呈现出一体化的趋势,LED光源与LED灯具的界限也似乎分不清楚了。整体是个发光器,可以被视为光源?实际在灯具定义中的“注”中写得明确:采用整体式不可替换光源的发光器被视作一个灯具,使用LED模块的灯具恰恰是一个灯具的例子。

  三、光源具有被不同的灯具使用的特点

  光源被灯具所使用。光源比喻为源水的话,灯具比喻为泉水。LED光源既可以在筒灯用中,又可以用在道路灯具。将“LED路灯”或者“LED隧道灯”理解为“光源”的话,就无法被其他灯具再次利用了,与“灯具”利用“光源”的概念相悖。

  四、外壳防护等级的差异

  作为光源,没有特殊的外壳防护等级的要求或应达到IP20。但是,室内灯具的外壳防护等级至少应达到IP20,LED道路灯具的外壳防护等级至少应达到IPX3,隧道灯具的外壳防护等级至少应达到IPX5。

  五、LED光源光效不等同于LED灯具效能

  就光源而言,光效是一个经典指标项目,每一种新光源的出现都直接与其达到的更高的光效有关,这样,光效也毫无例外地成为了LED光源的性能的重要指标。当然,光源的其他性能指标项目还包括显色指数、色品坐标、色温和寿命等等。

  对使用传统光源的灯具,灯具的光输出,即灯具转换光源光通量的能力,是灯具性能的经典指标项目。由于LED光源的性能参数尚未达到标准化的程度,而且很多灯具使用的LED光源不可替换,所以,光效的概念也被误用到了LED灯具产品。

  1、 LED光源光效和LED灯具效能的概念

  LED光源光效(luminous efficacy of a source)定义是光源发出的光通量与其自身所消耗的电功率之比。单位为lm/W。是不包含电器附件的损失的。

  LED灯具效能(luminaire efficacy)定义是指在灯具的声称使用条件下,灯具发出的初始总光通量与其所消耗的功率之比,单位为lm/W。是包含电器附件的损失的。

  “光效”用于评价LED光源,“效能”用于评价LED灯具,LED光源光效与LED灯具效能都表示电能转化为光能的效率,是描述照明产品节能特性的指标项目,但其内涵是不同的。

  2、不同的光通量

  LED光源光效中的光源光通量是指裸光源(还未装入灯具时的状态)发出的光通量。其中LED光源可以是一体化LED灯或一体化LED模块、半一体化LED灯或半一体化LED模块或非一体化LED灯或非一体化LED模块。

  LED灯具效能表述式中的分子----光通量是指光源装入灯具、同时使用所需的LED控制装置或LED控制装置的电源后灯具发出的光通量。其中LED控制装置或LED控制装置的电源可以是整体式、内装式或独立式的。使用LED光源的灯具可能使用反射器、扩散板或透镜。

  装入灯具的光源可能是单个光源或多个光源的集合,但由于热能、电能的相互作用造成的效率损失,以及灯具光学系统的效率,LED灯具的光通量并不等于LED光源光通量或其简单累加。

  LED光源光效中的光通量与灯具效能中的光通量的测量状态不同,前者是在脉冲状态测得,后者是在稳态的工作状态下测得。

  LED光源光效中的光是无所指向性的,只要光能发出来,各个方向的都认可。而LED灯具效能中的光是有所指向性的,光需要发到有用的区域。

  在使用相同LED光源的情况下,LED灯具的光通量小于LED光源的光通量。

  3、不同的输入功率

  LED光源光效表式中的分母与LED灯具效能中的分母含义也不相同。例如,对于非一体化LED模块, LED光源所消耗的电功率的仅是指LED模块所消耗的功率,不包括LED控制装置消耗的功率。LED灯具效能中的消耗的电功率是指灯具的输入功率,不仅包括LED光源,还包括LED控制装置所消耗的功率。LED灯具消耗的电功率大于LED光源消耗的电功率。

  4、LED灯具效能与LED光源光效的关系

  由于所涉及光通量和电功率的范围不同,造成LED光源光效不同于LED灯具效能,光源光效远大于灯具效能。其一是LED进入灯具后,结温升高,光输出减少(热损失);其二是光源进入灯具、并使用LED控制装置或其电源后存在的系统损耗;其三是光线经过灯具光学系统后的损失,即灯具效率(光损失)。

  灯具效能=光源光效×(1-进入灯具后光通量的热损失)×(1-电器附件系统的损失)×(1-进入灯具光学系统后的光损失)(%)

  从上面的分析可以看出,光源光效与灯具效能是完全不同的,不能混为一谈。

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