本书以LED、LED电源及LED照明灯具设计、应用为基础,先对LED的主要参数、功能名称、特点、应用、封装、内部结构等知识进行介绍,同时也介绍LED集成驱动电路的名称、封装、特点、应用电路等,然后结合一些案例和作者多年LED照明设计经验与实用技巧,介绍相关灯具的设计与安装,同时也介绍国内外LED照明灯具认证、LED电源驱动芯片生产商、LED芯片生产商等知识。
我国是世界上人口最多的国家,电力资源相当贫乏。近20年来,每年的用电量增长率均超过15%,能源危机已十分紧迫。节约资源、减少能耗是关系到当今人类社会可持续发展的重大现实问题。绿色照明作为节约电能、保护环境的重要措施,是人类现代文明的标志之一。1993年我国把照明节电提升到资源节约工作的优先位置,大力推广高效照明灯具,建立优质长寿、安全可靠、经济适用、减少环境污染的绿色照明系统。全球产业呈现出美、日、欧三足鼎立,韩国、中国奋起直追的竞争格局。
在全球能源短缺、环保要求不断提高的情况下,2008年北京奥运会和2010年上海世博会都不约而同地以围绕“绿色节能”为主题,这给中国LED照明产业的发展带来了巨大的历史机遇。在“零碳照明”与“零碳建筑”的推动下,LED又迎来了新的发展。随着节能环保、低碳社会意识的普及和深入,LED照明技术已广泛应用于商业和家居照明领域。我国从1996年启动实施绿色照明工程,2008年开展财政补贴高效照明产品推广工作,2009年印发了《半导体照明节能产业发展意见》,2011年发布了“中国逐步淘汰白炽灯路线图”,推动照明产业结构优化、持续发展。据测算,若将我国全部在用的白炽灯替换成节能灯,每年可节电480亿kW·h,相当于减排二氧化碳近4800万t,若进一步更换为LED照明产品,将带来更大的节能效果。在2013年发布了“中国逐步降低荧光灯含汞量路线图”,让LED照明产品的优势更加明显,LED照明市场发展又迎来了新的春天。2014年,我国国家认证认可监督管理委员会发布《国家认监委关于发布强制性产品认证实施规则的公告》,正式将LED驱动电源纳入3C强制认证体系。
目前,国际上普遍认为光电技术是21世纪的尖端科技之一。如果对21世纪具有代表意义的主导产业进行排序,第一无疑是光电子产业,而LED正是光电子产业中最重要的光电子材料和器件,是整个产业的基础。目前,国际上大功率白光LED产业化的光效水平已经达到130lm/W,实验室光效已达231lm/W;小功率白光LED实验室光效已达249lm/W。
LED被称为第四代照明光源,具有节能、环保、寿命长、体积小等特点,广泛应用于各种设备的指示和显示,同时在装饰、背光源应用方面取得突破性发展。现在一些国家正大力进军LED,在普通照明和城市景观照明、公共及商业照明等领域取得了不错的成绩。近年来,欧美等一些发达国家围绕LED的研制展开了激烈的技术竞赛。节约能源是全人类未来面临的重要课题,在照明领域,LED产品的应用正吸引着世人的目光,是未来发展的趋势,人类即将进入以LED为代表的新型照明光源时代。LED照明灯具已经彰显出很多特有的优势,更加符合“低碳”和“节能”的理念,而且随着LED的技术进步和应用加速,将极大地推进全球的“低碳”和“节能”进程。
本书重点介绍LED、LED驱动电路、LED照明灯具的设计与应用。全书共分5章,阐述了LED知识、国内外LED技术和LED驱动器、LED照明灯具的设计与应用实例等内容。先介绍LED的基础知识,同时介绍了一些LED的主要参数、功能名称、特点、应用、封装和内部结构等知识,分析了LED串、并联时需要注意的问题和解决方案。结合目前国内外LED技术发展和在普通照明及公共照明方面的初步应用情况,重点介绍了普通照明用LED的离线式驱动电源及LED灯具设计。LED驱动是电子技术中非常热门的课题,各种LED驱动电路层出不穷。本书介绍了一些常用IC芯片驱动LED电路的工作原理和线路分析。
本书结合作者多年来在LED应用行业的经验,综合目前LED照明产业现况,主要介绍了LED照明领域的室内照明产品,如LED荧光灯、LED射灯、LED吸顶灯、LED球泡灯等的设计与应用,以及公共照明的产品,如LED路灯、LED景观灯、LED隧道灯等产品的设计与应用。同时针对目前LED照明灯具的应用情况,对LED照明灯具的安装进行了重点阐述。
笔者长期从事LED照明技术的研究和开发工作,积累了丰富的实践经验,并且编写了数本关于LED照明方面的图书,在业界产生了一定的影响。特别是笔者在前几年出版了一本《LED照明技术与灯具设计》一书,深受读者的关注,很多读者发来邮件或打来电话与笔者交流LED技术,并提出了宝贵的意见。笔者经过这两年的考虑,在吸取读者意见的基础上,并结合这几年LED发展的新技术,决定对《LED照明技术与灯具设计》一书进行内容修订,增加了很多实际的LED设计实例与新技术,使本书内容更加全面和实用。
本书内容丰富,通俗易懂,将LED的特点、LED驱动电路和LED照明灯具实际应用紧密结合起来,具有很强的实用性。
本书适合从事LED研发、生产和应用的工程技术人员阅读,也可以作为LED爱好者、初学者及高等院校电子、电气、光电等相关专业的教材或参考书,是一本即学即用型参考书。
本书主要由刘祖明负责编写,参加本书资料收集整理及部分内容编写工作的还有刘文沁、钟柳青、钟勇、张安若、余秀华、刘国柱、刘艳生、刘艳明、邱寿华等。在此,对以上人员致以诚挚的谢意。另外,本书在写作过程中参考了大量书籍,同时也引用了互联网上的资料,在此向这些书籍和资料的原作者表示衷心的感谢。在资料收集和技术交流方面也得到了国内外专业学者和同行的支持,在此向他们也表示衷心感谢。书中有些引用资料的出处,基于各种原因未能出现在参考文献中,在此表示歉意与感谢!
本书的所有实例都经过编著者的实际应用,但由于LED照明设计涉及面广,实用性强,加之编写时间仓促,以及作者水平有限,书中存在不足之处在所难免,敬请广大读者批评指正。同时感谢读者选择了本书,希望我们的努力能对您的工作和学习有所帮助,也希望广大读者不吝赐教,以便我们在再版时做到精益求精。
编者
前言
第1章 LED的基础知识
1.1 LED的封装简介
1.2 LED的技术指标
1.3 LED应用注意事项
1.4 国内外认证简介
1.5 LED散热器与LED散热技术简介
1.6 常用LED产品应用胶
1.7 LED规格书
第2章 LED驱动器的设计
2.1 射灯类驱动器的设计
2.2 LED球泡灯驱动器的设计
2.3 PAR灯驱动器的设计
2.4 LED荧光灯驱动器的设计
2.5 LED筒灯驱动器的设计
2.6 LED天花灯驱动器的设计
2.7 驱动器的设计中主要部件的选用
第3章 LED照明灯具知识
3.1 LED透镜简介
3.2 LED照明灯具
3.3 MR16 射灯
3.4 LED射灯
3.5 PAR灯
3.6 LED球泡灯
3.7 LED筒灯
3.8 LED天花射灯
3.9 LED荧光灯
3.10 LED面板灯
3.11 LED路灯
3.12 LED隧道灯
3.13 LED灯具安规测试参数
3.14 LED灯具选购指南
第4章 LED照明、景观灯具的安装
4.1 MR16射灯的安装
4.2 自镇流E27 LED灯的安装
4.3 LED 天花射灯的安装
4.4 LED筒灯的安装
4.5 LED荧光灯的安装
4.6 LED吸顶灯的安装
4.7 LED面板灯的安装
4.8 LED轨道灯的安装
4.9 LED投光灯的安装
4.10 LED路灯的安装
4.11 LED隧道灯的安装
4.12 LED景观灯具的安装
第5章 LED景观照明灯具电路设计
5.1 LED点光源
5.2 LED硬灯条
5.3 点对点LED软灯条
5.4 LED模组
5.5 LED数码管
5.6 LED流星灯
5.7 LED灯带
5.8 LED彩虹管与柔性霓虹管
参考文献