发布时间:2021-09-29 07:43:22

LED光源与LED灯具效能的区别

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  进入新市场,应用领域日益扩展,已广泛用于交通信号灯、显示屏、景观照明和装饰照明等,在背光领域市场占有率也逐步提高,许多以前从事传统光源生产的企业也纷纷上马光效再度突破行业最高纪录,实验室参数已达到 231 lm/W,与2006年6月日本日亚化学宣布的白色LED的100 lm/W相比,光效提高了一倍多,相信随着技术的进步,该纪录还会被打破。

  随着光效概念也被用于LED灯具,很多LED灯具也加入到了光效竞赛的洪流中,生产企业正在忽视LED光源与LED灯具的产品功能的差异,仅以光效作为灯具性能的标杆,单纯追求高光效指标,忽视其LED灯具作为一个系统应该满足的可靠性、色质量和视觉舒适性等特性,造成目前国内LED照明灯具市场追逐光效之风盛行,市政工程及半导体照明试点示范工程中使用的所谓的“高光效LED灯具”往往达不到其预期节能减排的目的的使用效果,造成较大的负面效应。

  针对目前照明市场的情况,本文阐述了LED光源与LED灯具效能的不同。揭示了追逐光效之风从LED光源蔓延LED灯具的原因。强调了LED灯具产品的灯具效能应注意与其他的性能要求的协调一致,灯具效能应建立在满足LED灯具各项性能基础上。

  就光源而言,光效是一个经典指标,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,灯具的出光率,即灯具转换光源光通量的能力,是灯具性能的经典指标。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,光效的概念也被沿用到了LED灯具产品。

  当LED光源和LED灯具都使用光效作为性能评价指标时,我们首先以分析两者的内涵和差异入手来了解LED灯具的性能,并使用正确的术语来评价LED光源的光效和LED灯具的效能。

  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。

  “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,但其内涵是不同的。

  LED光源光效中的光源光通量是指裸光源(还未装入灯具的状态)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。

  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灯具的光通量的并不等于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,东南西北无所谓的。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。

  LED光源光效中的分母与LED灯具效能中的分母也不相同。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。

  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。其一因为LED进入灯具后,结温升高,光输出减少(热损失);其二因为光源进入灯具、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-进入灯具后的热损失)%×(1-系统损耗)×(1-进入灯具后的光损失)%

  应指出在多少色温CCT和在多少显色指数Ra下的光效,同样的光效,低色温比高色温难度显然大得多。

  美国能源之星对固态照明室内灯具的相关色温的要求:应是下列标称的相关色温(CCT)的一种:2700K、3000K、3500K、4000K、5000K(仅限于商用)。能源之星对固态照明室内灯具:5700K、6500K色温是不允许的。

  当光效竞赛的风从光源刮到灯具时,盲目追求灯具效能的另一个现象该加的防眩光的扩散板省掉了,忽略了灯具的舒适性,没有考虑眩光控制。

  为了盲目追求灯具效能,室外灯具该加的防护罩省掉了,使不该暴露的部件暴露,忽视了LED灯具的可靠性。

  由于与效能相关,我们关注了276个LED筒灯产品上标记的输入功率和额定光通量与实测值的偏离情况,发现功率低标、光通量高标的现象普遍存在,这种偏离将导致产品 “光效”虚高,推高LED灯具效能的实际水平。

  LED灯具的输入功率是产品效能计算公式中的分母,相同光通量时较低的输入功率表明产品的效能较高,降低产品的输入功率就能提高产品的效能。在标记产品特性时,就可能存在功率尽量低标的现象。

  通过实际测量可以得到LED灯具的输入功率,并利用公式(1)计算其占灯具标记的输入功率的百分比数值,我们可以得到实测功率与标称输入功率的偏差ηP。

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