本書以LED、LED電源及LED照明燈具設計、應用為基礎,先對LED的主要參數、功能名稱、特點、應用、封裝、內部結構等知識進行介紹,同時也介紹LED集成驅動電路的名稱、封裝、特點、應用電路等,然后結合一些案例和作者多年LED照明設計經驗與實用技巧,介紹相關燈具的設計與安裝,同時也介紹國內外LED照明燈具認證、LED電源驅動芯片生產商、LED芯片生產商等知識。
我國是世界上人口最多的國家,電力資源相當貧乏。近20年來,每年的用電量增長率均超過15%,能源危機已十分緊迫。節約資源、減少能耗是關系到當今人類社會可持續發展的重大現實問題。綠色照明作為節約電能、保護環境的重要措施,是人類現代文明的標志之一。1993年我國把照明節電提升到資源節約工作的優先位置,大力推廣高效照明燈具,建立優質長壽、安全可靠、經濟適用、減少環境污染的綠色照明系統。全球產業呈現出美、日、歐三足鼎立,韓國、中國奮起直追的競爭格局。
在全球能源短缺、環保要求不斷提高的情況下,2008年北京奧運會和2010年上海世博會都不約而同地以圍繞“綠色節能”為主題,這給中國LED照明產業的發展帶來了巨大的歷史機遇。在“零碳照明”與“零碳建筑”的推動下,LED又迎來了新的發展。隨著節能環保、低碳社會意識的普及和深入,LED照明技術已廣泛應用于商業和家居照明領域。我國從1996年啟動實施綠色照明工程,2008年開展財政補貼高效照明產品推廣工作,2009年印發了《半導體照明節能產業發展意見》,2011年發布了“中國逐步淘汰白熾燈路線圖”,推動照明產業結構優化、持續發展。據測算,若將我國全部在用的白熾燈替換成節能燈,每年可節電480億kW·h,相當于減排二氧化碳近4800萬t,若進一步更換為LED照明產品,將帶來更大的節能效果。在2013年發布了“中國逐步降低熒光燈含汞量路線圖”,讓LED照明產品的優勢更加明顯,LED照明市場發展又迎來了新的春天。2014年,我國國家認證認可監督管理委員會發布《國家認監委關于發布強制性產品認證實施規則的公告》,正式將LED驅動電源納入3C強制認證體系。
目前,國際上普遍認為光電技術是21世紀的尖端科技之一。如果對21世紀具有代表意義的主導產業進行排序,第一無疑是光電子產業,而LED正是光電子產業中最重要的光電子材料和器件,是整個產業的基礎。目前,國際上大功率白光LED產業化的光效水平已經達到130lm/W,實驗室光效已達231lm/W;小功率白光LED實驗室光效已達249lm/W。
LED被稱為第四代照明光源,具有節能、環保、壽命長、體積小等特點,廣泛應用于各種設備的指示和顯示,同時在裝飾、背光源應用方面取得突破性發展。現在一些國家正大力進軍LED,在普通照明和城市景觀照明、公共及商業照明等領域取得了不錯的成績。近年來,歐美等一些發達國家圍繞LED的研制展開了激烈的技術競賽。節約能源是全人類未來面臨的重要課題,在照明領域,LED產品的應用正吸引著世人的目光,是未來發展的趨勢,人類即將進入以LED為代表的新型照明光源時代。LED照明燈具已經彰顯出很多特有的優勢,更加符合“低碳”和“節能”的理念,而且隨著LED的技術進步和應用加速,將極大地推進全球的“低碳”和“節能”進程。
本書重點介紹LED、LED驅動電路、LED照明燈具的設計與應用。全書共分5章,闡述了LED知識、國內外LED技術和LED驅動器、LED照明燈具的設計與應用實例等內容。先介紹LED的基礎知識,同時介紹了一些LED的主要參數、功能名稱、特點、應用、封裝和內部結構等知識,分析了LED串、并聯時需要注意的問題和解決方案。結合目前國內外LED技術發展和在普通照明及公共照明方面的初步應用情況,重點介紹了普通照明用LED的離線式驅動電源及LED燈具設計。LED驅動是電子技術中非常熱門的課題,各種LED驅動電路層出不窮。本書介紹了一些常用IC芯片驅動LED電路的工作原理和線路分析。
本書結合作者多年來在LED應用行業的經驗,綜合目前LED照明產業現況,主要介紹了LED照明領域的室內照明產品,如LED熒光燈、LED射燈、LED吸頂燈、LED球泡燈等的設計與應用,以及公共照明的產品,如LED路燈、LED景觀燈、LED隧道燈等產品的設計與應用。同時針對目前LED照明燈具的應用情況,對LED照明燈具的安裝進行了重點闡述。
筆者長期從事LED照明技術的研究和開發工作,積累了豐富的實踐經驗,并且編寫了數本關于LED照明方面的圖書,在業界產生了一定的影響。特別是筆者在前幾年出版了一本《LED照明技術與燈具設計》一書,深受讀者的關注,很多讀者發來郵件或打來電話與筆者交流LED技術,并提出了寶貴的意見。筆者經過這兩年的考慮,在吸取讀者意見的基礎上,并結合這幾年LED發展的新技術,決定對《LED照明技術與燈具設計》一書進行內容修訂,增加了很多實際的LED設計實例與新技術,使本書內容更加全面和實用。
本書內容豐富,通俗易懂,將LED的特點、LED驅動電路和LED照明燈具實際應用緊密結合起來,具有很強的實用性。
本書適合從事LED研發、生產和應用的工程技術人員閱讀,也可以作為LED愛好者、初學者及高等院校電子、電氣、光電等相關專業的教材或參考書,是一本即學即用型參考書。
本書主要由劉祖明負責編寫,參加本書資料收集整理及部分內容編寫工作的還有劉文沁、鐘柳青、鐘勇、張安若、余秀華、劉國柱、劉艷生、劉艷明、邱壽華等。在此,對以上人員致以誠摯的謝意。另外,本書在寫作過程中參考了大量書籍,同時也引用了互聯網上的資料,在此向這些書籍和資料的原作者表示衷心的感謝。在資料收集和技術交流方面也得到了國內外專業學者和同行的支持,在此向他們也表示衷心感謝。書中有些引用資料的出處,基于各種原因未能出現在參考文獻中,在此表示歉意與感謝!
本書的所有實例都經過編著者的實際應用,但由于LED照明設計涉及面廣,實用性強,加之編寫時間倉促,以及作者水平有限,書中存在不足之處在所難免,敬請廣大讀者批評指正。同時感謝讀者選擇了本書,希望我們的努力能對您的工作和學習有所幫助,也希望廣大讀者不吝賜教,以便我們在再版時做到精益求精。
編者
前言
第1章 LED的基礎知識
1.1 LED的封裝簡介
1.2 LED的技術指標
1.3 LED應用注意事項
1.4 國內外認證簡介
1.5 LED散熱器與LED散熱技術簡介
1.6 常用LED產品應用膠
1.7 LED規格書
第2章 LED驅動器的設計
2.1 射燈類驅動器的設計
2.2 LED球泡燈驅動器的設計
2.3 PAR燈驅動器的設計
2.4 LED熒光燈驅動器的設計
2.5 LED筒燈驅動器的設計
2.6 LED天花燈驅動器的設計
2.7 驅動器的設計中主要部件的選用
第3章 LED照明燈具知識
3.1 LED透鏡簡介
3.2 LED照明燈具
3.3 MR16 射燈
3.4 LED射燈
3.5 PAR燈
3.6 LED球泡燈
3.7 LED筒燈
3.8 LED天花射燈
3.9 LED熒光燈
3.10 LED面板燈
3.11 LED路燈
3.12 LED隧道燈
3.13 LED燈具安規測試參數
3.14 LED燈具選購指南
第4章 LED照明、景觀燈具的安裝
4.1 MR16射燈的安裝
4.2 自鎮流E27 LED燈的安裝
4.3 LED 天花射燈的安裝
4.4 LED筒燈的安裝
4.5 LED熒光燈的安裝
4.6 LED吸頂燈的安裝
4.7 LED面板燈的安裝
4.8 LED軌道燈的安裝
4.9 LED投光燈的安裝
4.10 LED路燈的安裝
4.11 LED隧道燈的安裝
4.12 LED景觀燈具的安裝
第5章 LED景觀照明燈具電路設計
5.1 LED點光源
5.2 LED硬燈條
5.3 點對點LED軟燈條
5.4 LED模組
5.5 LED數碼管
5.6 LED流星燈
5.7 LED燈帶
5.8 LED彩虹管與柔性霓虹管
參考文獻