影响LED灯具照明的重要参数

技术知识     |      2021-12-30 10:38:06

LED灯具的参数有很多,由于照明的性质不同,其指标的侧重点也会不一样,很难说那些指标是绝对重要,那些指标一定不重要。

作为普通照明最常见的就是瓦数、还有光通量、色溫等。做为专业照明:比如道路照明和气车照明,要讲究配光曲线和色温;生产线照明要讲究显色指数;大面积安装大功率灯具要注重功率因数等。下面就分别把这些指标作一简单介绍:

一.功率

功率对于所有电器来说是一个最原始最常见的参数。作为功率指标,它本来仅仅能代表灯具可消耗多少电,但现在几乎成了除灯型以外的唯一指标。人们在谈到灯具时总会提到“15w球泡”、“120W路灯” 等 ,很少有人会提到别的指标。这主要是因为功率这个参数容易被大家理解和接受,而且在同一糸列的灯具里,功率和照明效果基本呈正比关系。所以功率已在大家心目中上升为一个综合性指标,而并非单纯表示耗电多少了。

二.光通量

光通量是光源的基础指标,它表示光源向外幅射了多少光能量。光通量的最初定义是指: 把一根标准蜡烛置于一个两米直径的圆形空间内 ,这个球面每㎡通过的光线为一个流明,写作lm。

作为光通量指标,一般会有两种标法:一是标绝对值,比如一个120W路灯的光通量为12000 lm,就可直接标注12000 Ⅰm。但这里反映不出消耗多少电才输出了这些光能,所以很多灯具都用lm/W的形式来体现对电能的利用效率。

这种标注形式被称为“光效”指标。上例路灯的光效可表示为100 lm/ W。这是一个相对参数,其数值越大电能利用率越高。

另外还有一个指标叫做“灯具效率” ,它是指灯具对光源的利用率 。比如一个LED光源的光通量为1000流明,把它安装在路灯内再作整体测试,光通量只有900,那么这个灯具的效率就是90%.这个指标平时用的不多,而且很容易和lm /W的光效指标相混淆。

有的厂家有意忽略灯具效率,直接把光源的光效标注为整灯光效。

三.色溫和显色指数

色溫的含义说通俗一点就是指处于高溫状态下物体的顔色。比如把铁烧红以后的温度,就是这种颜色所对应的色溫。随着溫度升高,铁的颜色会逐步发黄、发白和发蓝。温度高的颜色被称为高色温,一般指5000K以上,3000K以下的偏红颜色称被称为低色温。这里提到的溫度不是我们常用的攝氏度℃,而是开氏温度K。它的绝对值和攝氏度一样大,只是坐标整体下移273.15 ℃ ,也就是说攝氏零度相当于开氏273. 15K。

开氏没有零下,它的零度是宇宙中低温的极限。

下面再说一下显色指数。它是指物体表面被某种光线照射时,被照物体的色彩还原程度。正午阳光的色溫为5500~6000K。阳光下看到的物体颜色被认为是本色,所以人们把太阳光的显色指数定义为100。

很多人认为只要把光源的色溫控制在5500~6000K,显色指数就能达到100。这实际是个误解。国际照明学会在1931年就搞过“色度图” 。下面是我用积分球测量1W LED灯珠时打印的光谱和色度图。这颗灯珠的色溫为5564K,但显色指数只有76.5。这是因为光的成份存在问题。

从光谱中可看以出,LED灯珠存在明显的蓝色尖峰 。而色度图中就是白色区域所处的位置不同,就会使显色指数发生变化。说通俗一点,就是尽管光源处于同一色溫,但其中某种颜色光线的偏多或偏少也会影响显色指数。
在普通照明环境下没有必要追求过高的显色指数。比如车灯和路灯应侧重于色溫,而生产车间或绘画室应更偏重显色指数。

四.配光曲线

光源发出的光线都是“自由散漫”的 ,多数情况下不能滿足人们对照明效果的要求。这就需要对这些光线进行整理和调整,让它更好的发挥作用。这种对光线的约束和整理就是所谓 “配光”(配光不可避免的会带来光通量的损失)。把不同的配光要求在360度的范围内用曲线描绘出来 ,就是配光曲线图:
      比如手电筒把光线集中到前方、老式白炽灯上加一个灯罩让光线往下照等,就是最常见的配光应用实例 。上图是两种灯具的配光曲线。左面的射灯和手电很类似,光线被集中在一个很小的角度内。右边的路灯则把光线调整到两侧(俗称扁蝠型配光曲线) ,用以加强和灯头直线距离稍远位置的光照,避免灯下过亮。这对于路灯和车灯等特殊照明场所来说非常重要。

五.功率因数

功率因数是交流电器所特有的一项重要指标。因为有容性和感性负载的存在,线路中会产生大量无功电流。这就好像道路上的空载货车一样,尽管没有拉货,但道路占用一寸也不能少。既使电力公司不会因此而多收电费(奖罚还是有的),但加大线径的投资或电线发热及压降带来的后果是要自已承担的。目前国家对小功率电器的功率因数并无硬性要求,但在局部范围大规模使用,就应该引起重视了。

除了上述指标外,还有亮度和照度 等指标。但它和照射距离以及被照物的反光特性有关,只会在设计或考核某特定场合照明效果时才会用到,做为灯具本身来说并无实际意义。