简析LED射灯[1]

　　LED技术的快速发展，光效的不断提升，LED射灯技术也在快速发展。目前的LED射灯几乎是以替代传统卤钨灯为主。相比传统灯具，LED射灯在节能及长寿命方面具有显著优势。随着LED射灯成本的降低，LED射灯的应用也逐步开始普及。本文将从LED射灯的技术要求，常见LED射灯的规格及类型， LED射灯结构，LED射灯选购常识，以及LED射灯发展方向这几个方面做简单介绍和思考。

　　一、LED射灯技术要求

　　现阶段的LED射灯，主要以替代传统卤钨灯为主，相关的安全要求大多参考传统照明要求，并根据LED灯的特点，形成了一套安全认证标准。目前，在LED射灯的认证方面，国际上主要以欧洲CE和北美UL认证为主，在中国可进行自愿性认证(CQC)。

　　在CE认证里包含LVD和EMC两个方面，其中LVD是按照EN60968标准执行(将升级 IEC 62560);EMC按照EN55015、EN61547、EN61000-3-2和EN61000-3-3标准执行。此外，LED灯通常还需要额外参照IEC 62471，进行光生物安全方面测试。在北美，通常需要进行UL安全和FCC电磁兼容认证。UL执行标准为UL1993、UL8750和UL1310;FCC执行标准为FCC PART15 Subpart B。在中国，对于LED射灯是采用自愿性认证(CQC)，执行标准为GB24906-2010(安全)和GB 17743-2007(电磁兼容)。

　　另外，在LED射灯的性能方面，也有诸多标准规定。美国有能源之星(ENERGY STAR)有相关要求;中国有节能认证要求，执行标准为CQC 3129-2010。这些要求中，均对LED射灯的色温、显色指数、初始光通量、光效、光通维持率、寿命、中心光强、标称功率、功率因数、产品标识等进行了规定。

　　许多电子产品的寿命是以坏掉来评判，但LED是一种寿命很长的光源，可使用很久都不会坏。但光通量的输出却会随着时间而衰减，因此行业内通常用光衰至70%所需的时间来定义LED光源的寿命，即L70。随着技术的进步，LED的光衰越来越缓慢，要完整测试其光衰至70%的时间也难以做到。由于电子产品的寿命呈指数规律，因此LED通常做较短时间的老化，通过采样光衰数据，然后以指数函数来推算其光衰至70%的时间，推算公式如下：

　　通常对LED老化6000小时测试光通维持率LM(Lumen Maintains)，按照指数规律，若6000小时后LM >91.8%，便可宣称25,000小时的寿命，若LM>94.1%可宣称35,000小时的寿命，但寿命推算的时间不超过测试时间的6倍。

图1.光衰指数曲线

　　LED射灯的角度，一般以50%峰值光强的光束角来定义。如图2是一个LED射灯的极坐标光强分布曲线，可以看出，50%光强对应的角度分别为±20°左右，因此这个射灯的角度为40°。

　　图2.LED射灯极坐标光强分布曲线

　　二、常见LED射灯的规格及类型

　　现阶段的LED射灯主要以替代传统卤钨灯为主，因此外形尺寸是参照IEC 60630标准，灯头参照IEC 60061-1标准。根据传统射灯情况，目前的LED射灯主要有MR16、PAR16、PAR20、PAR30、PAR38这几种。其中MR16通常采用GU5.3灯头;PAR16主要采用GU10、E26(美洲)/E27(欧洲及中国)、E14灯头;PAR20/PA30/PAR38主要采用E26、E27灯头。

　　图3. 各种灯头(从左至右依次为E14、E17、E26、E27、GU10、GU5.3)

　　三、常见LED射灯的结构简析

　　目前的LED射灯均为自镇流式，即LED驱动电源全部内置在灯体内部，直接接电即可使用。

　　图4.LED射灯(PAR16-GU10)拆解图

　　如上图的射灯拆解图可以看到，目前的LED射灯主要光学器件(透镜、反光杯)、LED光源、散热器、驱动电源、灯头这几部分组成。但各厂家的LED射灯，由于采用的材料、工艺、LED封装方式不同，使得射灯在设计和加工上会有一些差别。

　　1.LED光源及光学器件

　　目前的LED射灯主要采用多颗大功率LED及集成封装LED制作，如图5和图6所示。

　　图5.多颗大功率LED         图6.集成封装LED射灯

　　采用多颗大功率LED的方式，通常需要一个电路板将LED做电气连接。该电路板大多使用铝基板制作(MCPCB);对于一些设计也有采用玻纤板(FR-4)制作，但需要专门设计散热焊盘。然后用螺丝或胶粘的方式固定在灯壳散热器上。多颗大功率LED制作的射灯，透镜通常是采用对每颗LED进行独立配光的，再组合成一个光斑透镜。

　　采用集成封装LED制作的射灯，不需要电路板，可以直接将驱动电源输出线连接到LED灯上。同样是采用螺丝或胶粘的方式固定在灯壳散热器上。该种射灯的二次光学，通常采用一个透镜或反光杯的方式进行配光，透镜和反光杯的高度都较高，小角度的配光有难度。

　　此外，对于大出光面得射灯，大多采用多个光学器件组合的方式完成整个灯具的二次配光设计，如图7所示。

　　图7.多个光学器件组合的射灯