全面剖析LED吸頂燈

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1、吸頂燈，顧名思義由于燈具上方較平安裝時(shí)底部完全貼在屋頂上所以稱之為吸頂燈。其光源有普通的白燈泡、熒光燈、高強(qiáng)度氣體放電燈、鹵鎢燈等。目前市場(chǎng)上最流行的就是LED吸頂燈，外觀華麗的LED吸頂燈吸附或嵌入屋頂天花板上做燈飾，也是室內(nèi)的主體照明設(shè)備。 　　隨著家庭裝修熱的不斷升溫，吸頂燈的變化也日新月異，不再局限于從前的單燈，而是向多樣化發(fā)展，既吸取了吊燈的豪華與氣派，又采用了吸頂式的安裝方式，避免了較矮的房間不能裝大型豪華燈飾的缺陷。為了讓大家更加全面的了解吸頂燈，今天筆者就給大家詳細(xì)介紹一下吸頂燈的相關(guān)知識(shí)，以便在設(shè)計(jì)和選購吸頂燈時(shí)參考。 　?。ㄒ唬┢胀ㄎ敓? 　　1.吸頂燈的外形

2、　　圖1：不同形狀的吸頂燈 　　普通吸頂燈的外形雖然有很多種（圖1），但最普通的就是圓形或方形，復(fù)雜的則更有各種奇形怪狀的水晶吸頂燈。 　　2.吸頂燈的燈管 　　圖2：用于吸頂燈的熒光燈 　　其燈管大多是彎折后的T5熒光燈（圖2），品種規(guī)格繁多，主要有以下幾種。 　　3.吸頂燈功率 　　吸頂燈的功率并沒有明確的規(guī)定，其功率最常用的為10W、16W、21W、28W、32W、38W、40W等。 　?。ǘ┢胀ㄎ敓舻膯栴}和缺點(diǎn) 　　1.發(fā)光效率低 　　帶鎮(zhèn)流器節(jié)能燈的整燈光效只有55lm/W，最高的大功率U型也只有80lm/W。而且因?yàn)樗羞@些吸頂燈大多采用T5型燈管，折彎成

3、各種形狀。但不管最后折彎成什么形狀，它都是360度發(fā)光的，其中向上的180度的光線必須反射回來才會(huì)變成有用的光線，這個(gè)反射過程就會(huì)損失很多光。所以做成燈具以后的光效至少要打70%的折扣。也就是上述光效還要再乘以0.7。而且在實(shí)際使用時(shí)，它的亮度隨時(shí)間衰減得很快。例如一根飛利浦的32W環(huán)形T5三基色燈管YH32RR16，色溫為6500oK，其發(fā)光效率為67lm/W，總流明數(shù)為2150lm，實(shí)際上只有70%的光線可以利用。也就是只有1500lm。 　　2.含汞 　　而汞的沸點(diǎn)很低，在常溫下可蒸發(fā)。一支廢舊丟棄熒光燈破碎后，立即向周圍散發(fā)汞蒸氣，瞬間可使周圍空氣中的汞濃度達(dá)到10-20毫克/

4、立方米，超過國家規(guī)定的汞在空氣中最高允許濃度（為0.01毫克/立方米）的1000至2000倍，人體一次吸入2.5克汞蒸氣即有生命危險(xiǎn)。而且液態(tài)汞的滲透率極高，掉到地下以后就會(huì)立刻滲入地下污染地下水。1毫克汞足以污染5454.5公斤飲用水，使之達(dá)不到安全的飲用標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在拼命推廣節(jié)能燈，實(shí)際上也是對(duì)我們子孫不負(fù)責(zé)任的做法。 　　3.壽命低 　　節(jié)能燈管按照熒光粉劃分有：混合粉、鹵粉、三基色。鹵粉壽命在3000～4000小時(shí)；混合粉壽命在4000～6000小時(shí)；三基色號(hào)稱在8000小時(shí)以上。 　　4.鎮(zhèn)流器質(zhì)量低 　　熒光燈所用的鎮(zhèn)流器大多數(shù)無法給出足夠的功率，例如作者實(shí)測(cè)一個(gè)32W熒光燈所

5、用的鎮(zhèn)流器其輸出功率只有16W，也就是只有50%的額定功率。而且所有熒光燈的壽命之所以短，主要是鎮(zhèn)流器的壽命很短，而且一旦熒光燈損壞，鎮(zhèn)流器通常也跟著損壞。幾乎所有人的經(jīng)驗(yàn)都是一般一年就要換一次鎮(zhèn)流器或燈管，大多數(shù)時(shí)候是一年不到，兩個(gè)都要換。 　　5.價(jià)錢高 　　一般的吸頂燈價(jià)錢在幾十到幾百元的都有，國外品牌的吸頂燈要600元以上，至于一些帶有水晶飾物的吸頂燈，價(jià)錢高達(dá)幾千元以上比比皆是，而其光源只不過頂多是一個(gè)40W的異形熒光燈而已。所以吸頂燈不像普通節(jié)能燈那么便宜。 （三）LED吸頂燈的優(yōu)點(diǎn) 　　1.發(fā)光效率高 　　LED本身的發(fā)光效率已經(jīng)到達(dá)130lm/W以上，所以LED吸頂燈

6、的整體光效已經(jīng)可以達(dá)到100lm/W。而且這個(gè)效率還在每年增長，據(jù)估計(jì)，到2020年，LED本身的發(fā)光效率將會(huì)達(dá)到240lm/W。光效高就意味著節(jié)能。根據(jù)實(shí)測(cè)的結(jié)果，一盞8W的LED就可以取代一盞32W的吸頂燈。電功率可以節(jié)省4倍以上。 　　2.壽命長 　　LED的壽命為10萬小時(shí)，做成燈具以后，現(xiàn)在實(shí)際上公認(rèn)的壽命為至少3萬小時(shí)，高質(zhì)量的可以做到5萬小時(shí)，要比熒光燈長10倍以上，即使最高壽命的三基色熒光燈的壽命為1萬小時(shí)，也還高出5倍以上。 　　3.不含汞 　　4.無紫外線輻射，無光線污染 　　5.可以根據(jù)需要提供各種色溫的光線，通常有2550-3700oK，和4700-7000o

7、K 　　6.無玻璃零部件，耐沖擊、振動(dòng)，便于運(yùn)輸 　　7.不需要鋁制散熱器，成本低，重量輕 　　（四）LED吸頂燈的構(gòu)成和散熱 　　不考慮華麗的水晶吸頂燈，普通LED吸頂燈的構(gòu)造和普通吸頂燈沒有什么區(qū)別。都是由底殼，外罩，電源，燈等4個(gè)部分組成。 　　1.LED吸頂燈的燈珠 　　通常對(duì)于功率大于30W以上的大多采用1W的LED燈珠，低于30W的大多采用小功率LED燈珠（例如3020,3014,3528等）。建議采用貼片式小功率LED，以便于散熱，也可以提高發(fā)光的均勻度。 　　燈珠可以按照其外形來排列，例如假定外形為圓形，那么燈珠就排成圓形，反之，假如外形是方形，那么就排成方形。即

8、便如此，燈珠的排列也還是有很多種方法，一個(gè)典型的LED吸頂燈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。 　? 　 圖3：LED的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 　　圖3中圓環(huán)形的印制板上有兩圈LED燈珠，它是采用23顆0.4W的5730型LED燈珠，總共功率為18W。中間的長方形為其恒流電源，方盒右下角則為遙控接收器的光敏二極管，以接收遙控亮度的紅外控制信號(hào)。 　　需要提出的是仍然有大量的低價(jià)LED吸頂燈采用了小功率草帽燈，然而由于草帽燈的熱阻很大（450℃/W），很難把熱導(dǎo)出，因而光衰嚴(yán)重，壽命很短。 　　2.LED吸頂燈的燈罩 　　燈罩通常采用PC板，其性能如下： 　?。?）透光性：P C板透光率最高可達(dá)89%，可

9、與玻璃相妣美。UV涂層板在太陽光下爆曬不會(huì)產(chǎn)生黃變，霧化，透光不佳，十年后透光流失僅為6%，PVC流失率則高達(dá)15%—20%，玻璃纖維為12%-20%。 　?。?）抗撞擊：PC板撞擊強(qiáng)度是普通玻璃的250-300倍，同等厚度亞克力板的30倍，是鋼化玻璃的2-20倍，用3kg錘以下兩米墜下也無裂痕，有“不碎玻璃”和“響鋼”的美稱。 　?。?）防紫外線：PC板一面鍍有抗紫外線（UV）涂層，另一面具有抗冷凝處理，集抗紫外線、隔熱防滴露功能于一身?？勺钃踝贤饩€穿過，及適合保護(hù)貴重藝術(shù)品及展品，使其不受紫外線破壞。 　　（4）重量輕：比重僅為玻璃的一半，節(jié)省運(yùn)輸、搬卸、安裝以及支撐框架的成本。

10、　?。?）阻燃：國家標(biāo)準(zhǔn)GB50222—95確認(rèn)，PC板為難燃一級(jí)，即B1級(jí)。PC板自身燃點(diǎn)是580攝氏度，離火后自熄，燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，不會(huì)助長火勢(shì)的蔓延。 　?。?）可彎曲性：可依設(shè)計(jì)圖在工地現(xiàn)場(chǎng)采用冷彎方式，安裝成拱形，半圓形頂和窗形。最小彎曲半徑為采用板厚度的175倍，亦可熱彎。 　?。?）溫度適應(yīng)性：PC板在-100℃時(shí)不發(fā)生冷脆，在135℃時(shí)不軟化，在惡劣的環(huán)境中其力學(xué)，機(jī)械性能等均無明顯變化。 　　（8）耐候性： PC板可以在－40℃至120℃范圍保持各項(xiàng)物理指標(biāo)的穩(wěn)定性。人工氣候老化試驗(yàn)4000小時(shí)，黃變度為2，透光率降低值僅0.6％。 3.LED

11、吸頂燈的散熱 　　采用小功率的LED燈珠，排列分散一些，可以有助于散熱。吸頂燈在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)也是有利于散熱的。 　　a）內(nèi)部空氣無阻擋自由流通。這是吸頂燈相比于其他燈具最大的優(yōu)點(diǎn)。密閉而不流通的空氣是一種絕熱性能很好的絕熱體，反過來，能夠自由流通的空氣卻是最好的散熱體。世界上所有的發(fā)熱物體最后都是把熱量散發(fā)到空氣中去的。因?yàn)槲敓舻牡装逵泻芏嘈】?，所以在吸頂燈的燈罩里，LED燈珠所產(chǎn)生的熱量可以通過空氣立刻傳遞到外邊去。 　　b）燈罩能夠很好散熱。我們知道對(duì)流和輻射散熱主要和面積及材料有關(guān)，而塑料的輻射散熱的效果是很好的，而且燈罩的厚度很薄，所以塑料的導(dǎo)熱不好的影響可以忽略。這可以從圖4

12、中加以說明。 　　 圖4：較薄的厚度減小了導(dǎo)熱系數(shù)的作用 　　吸頂燈的泡殼厚度只有1-2mm。所以雖然它的導(dǎo)熱系數(shù)只在0.1-1W/mk，但還是能夠很快地把熱量從一邊傳到另一邊。 　　而且塑料的輻射能力是很強(qiáng)的，見下表： 　　所以泡殼可以很好地輻射散熱。因?yàn)樵谖敓舻膬?nèi)部空氣的流通很好，很容易把熱量帶到泡殼上。所以燈罩起了主要的散熱作用。 　　c）面積大：根據(jù)圓形的面積計(jì)算公式：S=πr2，或S=π(d/2) 2，對(duì)于一個(gè)直徑為45cm的圓形吸頂燈，它的底板面積就是1590cm2。因?yàn)槲敓敉ǔ０惭b在室內(nèi)，沒有過高室溫，所以可以采用40cm2/W的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，那樣也可以散去4

13、0W的功率。但是由于底板靠近天花板，不易散熱，所以底板的實(shí)際散熱效果會(huì)差很多。 　　而燈罩因?yàn)槭乔嫘?，其面積要比圓形更大，而且它的安裝朝下，沒有任何阻擋，所以散熱效果要比底板更好。 　　d）關(guān)鍵的問題是要把安裝LED燈珠的鋁基板或印制板的銅箔面積做得足夠大。 　　實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)于小于30W的吸頂燈采用普通的印制板就可以很好地散熱，而且為了利用自由流通的空氣。在印制板的兩面把熱量帶走，所以也不需要把鋁基板或印制板通過導(dǎo)熱膠緊貼底板來散熱，反而要把印制板墊高離開底板5mm，以便空氣流通。 　　e）底板上多打一些通風(fēng)孔會(huì)對(duì)散熱有很大的好處。這些通風(fēng)孔應(yīng)當(dāng)打在外圈，以免被阻擋。但也可能帶來小蟲

14、鉆入的可能性。 　　采取以上措施以后，LED吸頂燈并不需要很重的鰭片式散熱器也可以滿足散熱的要求?？梢哉fLED吸頂燈是唯一不需要特制的鋁散熱器的LED燈具。 　?。ㄎ澹㎜ED吸頂燈的電源 　　首先讓我們看一下普通吸頂燈的電源。 　　普通吸頂燈通常采用電子鎮(zhèn)流器，或者稱為高頻變壓器。但是市面上的電子鎮(zhèn)流器的質(zhì)量都比較差。例如，筆者就測(cè)試了一款普通吸頂燈安裝了飛利浦的32W環(huán)形燈管。實(shí)測(cè)的結(jié)果如下：Pin=16W，PF=0.62。所以它只用到環(huán)形燈管50%的功率，而且功率因數(shù)也很差。筆者也測(cè)試了一個(gè)9W節(jié)能燈的參數(shù)，測(cè)得Pin=8.4W，PF=0.563。 　　PS：兩者的功率因數(shù)都不能滿足＞0.7的要求，但仍然在市面上大量流通。 　　對(duì)于LED吸頂燈的電源可以分為非隔離式和隔離式兩大類： 　　● 非隔離式電源 　　1. 采用恒流二極管的非隔離恒流源 　　恒流二極管是一種線性恒流源，它的恒流作用可以用來驅(qū)動(dòng)LED。最簡單的方法就是把恒流二極管直接和LED串聯(lián)。但是我們?cè)谟糜贚ED驅(qū)動(dòng)時(shí)必須注意選擇恰當(dāng)?shù)碾娏骱湍蛪骸? 　　最低電壓：由于恒流二極管需要一定的電壓Vk才能夠進(jìn)入恒流，所以太低的電源電壓是無法工作的。通常這個(gè)Vk大約在5-10V左右。