LED燈具及LED光源的基本概念

照明燈具是人們?nèi)粘Ｉ钪械谋夭豢缮俚囊环N電器，其功能是提供人工照明，滿足各類(lèi)場(chǎng)所的照明需求。其傳統(tǒng)定義就是包括除光源外所有用于固定和保護(hù)光源所需的全部零、部件，以及與電源連接所必需的線路附件。而光源是指自身正在發(fā)光，且能持續(xù)發(fā)光的物體。

　　目前在全球“節(jié)能減排”的大背景下，led 作為一種新型光源在各個(gè)領(lǐng)域都有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，制定標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)LED 照明產(chǎn)品的性能質(zhì)量已是目前照明電器行業(yè)的工作重點(diǎn)。LED形式多樣，包括LED 封裝、LED 陣列、LED 模塊、LED 燈等，它與燈具的組合方式也因此不同，包括帶標(biāo)準(zhǔn)燈頭式、內(nèi)裝式、獨(dú)立式和整體式，這樣也形成了不同的維護(hù)類(lèi)型，如光源可替換式和不可替換式、可維護(hù)型和不可維護(hù)型。此外，令人眼花繚亂的外觀設(shè)計(jì)和風(fēng)格等，都是用傳統(tǒng)的區(qū)分方式難以界定的，特別在LED 燈具和LED 燈的界定上，一些模糊的甚至錯(cuò)誤的觀念已經(jīng)在行業(yè)內(nèi)造成了混亂，這對(duì)LED 照明行業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和標(biāo)準(zhǔn)制定及檢測(cè)領(lǐng)域等都會(huì)產(chǎn)生了不利的影響。

　　2010 年6 月IEC TC34 在芬蘭赫爾辛基召開(kāi)了LED 研討會(huì)，在討論很多技術(shù)問(wèn)題的同時(shí)， LED 燈具和LED 燈議題也成為此次會(huì)議專(zhuān)家談?wù)摰慕裹c(diǎn)。本文主要引入國(guó)外最新的標(biāo)準(zhǔn)信息，對(duì)燈具和燈的概念進(jìn)行了剖析，并對(duì)LED 燈具和LED 燈的界定進(jìn)行了探討。

　　一、相關(guān)定義

　　1、與LED有關(guān)的光源定義

　　無(wú)論LED 陣列、LED 模塊還是LED 燈，都是光源。

　　（1）燈（lamp）：為產(chǎn)生光輻射（通常為可見(jiàn)的）而制作的光源。
注：此術(shù)語(yǔ)有時(shí)也用于某些類(lèi)型的照明器。

　?。?）發(fā)光二極管（Light Emitting Diode（LED））：正向偏壓時(shí)發(fā)出非相干光輻射的p-n結(jié)半導(dǎo)體器件。發(fā)出的光譜可能在紫外、可見(jiàn)光或紅外波長(zhǎng)區(qū)域。

　?。?）LED 晶片（LED die）：一小塊裝配在給定功能LED 線路上的發(fā)光的半導(dǎo)體材料。

　　（4）LED 陣列或模塊（LED array or module）：在印刷線路板或基板上的LED 封裝（元件）或晶片的組件，可能帶有光學(xué)元件、附加的熱、機(jī)械和打算連接到LED 驅(qū)動(dòng)器負(fù)載側(cè)的電氣接口。該裝置不含電源和標(biāo)準(zhǔn)燈頭。該裝置不能直接與分支電路連接。如圖1 所示。

圖1 LED陣列或LED模塊

（5）LED 封裝（LED package）：包括焊線連接件或其他型式電氣連接件的一個(gè)或多個(gè)LED 晶片的組件，可能帶有光學(xué)元件、熱學(xué)、機(jī)械和電氣接口。該裝置不包括電源和標(biāo)準(zhǔn)燈頭。該裝置不能直接與分支電路連接。如圖2 所示。

圖2 LED封裝的例子

　　（6）LED 驅(qū)動(dòng)器（LED driver）：含有電源和LED 控制電路的裝置，目的是使LED 封裝（元件）、或LED 陣列（模塊）或LED 燈工作。

　?。?）非整體式LED 燈（LED lamp, non-integrated）：含有LED 陣列（模塊）或者LED封裝（元件）和標(biāo)準(zhǔn)燈頭的組件。該裝置打算通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)燈座連接到燈具的LED 驅(qū)動(dòng)器。該裝置不能直接與分支電路連接。如圖3 所示。

圖3 非整體式LED燈

　?。?）整體式LED 燈（LED lamp, integrated）：包含LED 封裝（元件）或LED 陣列（模塊）、LED 驅(qū)動(dòng)器、標(biāo)準(zhǔn)燈頭以及其他光度、熱學(xué)、機(jī)械和電氣元件的整體組合。該裝置打算通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的燈座直接與分支電路連接。如圖4 所示。

圖4 整體式LED燈

　?。?）LED 光引擎（LED light Engine）：包含LED 封裝（元件）或LED 陣列（模塊）、LED 驅(qū)動(dòng)器、以及其他光度、熱學(xué)、機(jī)械和電氣元件的整體組合。該裝置要通過(guò)一個(gè)與LED燈具匹配的常規(guī)連接器直接連接到分支電路，該LED 燈具設(shè)計(jì)成不使用標(biāo)準(zhǔn)燈座。

2．燈具和LED 燈具的定義

　?。?）GB 7000.1-2007 給出的燈具（luminaire）定義是“能分配、透出或轉(zhuǎn)變一個(gè)或多個(gè)燈發(fā)出光線的一種器具，并包括支承、固定和保護(hù)燈必需的所有部件（但不包括燈本身），以及必需的電路輔助裝置和將它們與電源連接的裝置?！倍x還附有一個(gè)注，即“采用整體式不可替換光源的發(fā)光器被視作一個(gè)燈具，但不對(duì)整體式光源和整體式自鎮(zhèn)流燈進(jìn)行試驗(yàn)?！?/P>

　?。?）“ANSI/IESNA RP-16-05 照明工程學(xué)的命名和定義”中有關(guān)LED 燈具（LED　luminaire）定義是包括基于LED 的發(fā)光元件和匹配的驅(qū)動(dòng)器，以及配光部件、固定和保護(hù)發(fā)光元件的部件、以及將器具連接到分支電路部件的完整照明器具?；贚ED 的發(fā)光元件的可能形式是LED 封裝（元件）、LED 陣列（模塊）、LED 光引擎或LED 燈。LED 燈具打算直接與分支電路連接。LED 燈具例子如圖5 所示。

圖5 LED燈具

　?。?）混合型LED 燈具(Hybrid LED luminaire):裝有基于LED 的發(fā)光元件和諸如白熾燈或熒光燈等其他類(lèi)型光源的燈具。

　　二、如何界定LED 燈具和LED 光源

　　燈具和LED 燈具的定義給出以下幾個(gè)重要的信息：

　　1．GB 7000.1-2007 定義中給出了燈具的結(jié)構(gòu)特征，燈具內(nèi)具有控制燈發(fā)出光線的部件，還有提供燈機(jī)械支承部件、點(diǎn)燈電路和電源連接部件和保護(hù)燈的部件，也就是具體燈具中的控光部件（反射器、透光的棱鏡或平板玻璃、格柵等等）、支承燈的燈座、燈的控制裝置、電容器、啟動(dòng)器及其電路等必須的輔助裝置，固定這些部件的機(jī)械結(jié)構(gòu)或裝置、電源連接方式（GB7000.1 第5.1 條規(guī)定電源連接方式）、以及保護(hù)燈所必須的外殼防護(hù)措施等。

　　2．當(dāng)使用了不可替換的燈或LED 燈時(shí)，結(jié)構(gòu)特征為燈具的發(fā)光器具不會(huì)因此有所改變，這種情況下，GB 7000.1-2007 定義的“注”中強(qiáng)調(diào)的是，采用整體式不可替換光源的發(fā)光器被視作一個(gè)燈具，但不對(duì)整體式光源和整體式自鎮(zhèn)流燈進(jìn)行試驗(yàn)。

　　3．傳統(tǒng)光源以帶有標(biāo)準(zhǔn)燈頭為鮮明特征，而LED 光源形式多樣，為了有所識(shí)別，ANSI/IESNA RP-16-05 給出的LED 燈具定義中識(shí)別出了LED 燈具中光源的形式，即光源可以是LED 陣列（LED array）、LED 模塊（LED module）或LED 燈（LED lamp）。

　　4．ANSI/IESNA RP-16-05 定義了LED 燈具與LED 燈區(qū)別的關(guān)鍵點(diǎn)，即LED 燈具打算直接與分支電路連接，而LED 光源不直接與分支電路連接，其中：

　　a.LED 模塊不含有電源，不能與分支電路直接連接；

　　b.LED 陣列既不包括電源，也不包括標(biāo)準(zhǔn)燈頭，不能與分支電路直接連接；

　　c.整體式LED 燈需通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)燈座、非整體式LED 燈需通過(guò)燈具中的燈座才能與分支電路連接。

　　5.在LED 的相關(guān)的術(shù)語(yǔ)中，還應(yīng)明確了LED 驅(qū)動(dòng)器、LED 控制線路及LED 電源的區(qū)別：

　　a.LED 驅(qū)動(dòng)器是指含有LED 控制線路和LED 電源的裝置；

　　b.LED 電源是指沒(méi)有控制功能、但能在其設(shè)計(jì)限值內(nèi)提供所需電流、電壓和功率的變壓器、電源（調(diào)制）、電池或其他裝置；

　　c.LED 控制線路不含有電源，是設(shè)計(jì)用于調(diào)節(jié)輸出電壓、電流或工作循環(huán)來(lái)轉(zhuǎn)換或其他方式以控制提供給LED 封裝（元件）或LED 陣列（模塊）電能的量和特性的電子元件。

　　根據(jù)這些概念可以了解，LED 工作需要的LED 電源和LED 控制線路，可以分開(kāi)而各自獨(dú)立存在，也可以組合在一起，LED 電源和LED 控制線路組合在一起時(shí)就是LED 驅(qū)動(dòng)器。

　　6.整體式LED 燈與非整體式LED 燈都帶有標(biāo)準(zhǔn)燈頭，而且具有相似的外形特征，它們之間區(qū)別的關(guān)鍵點(diǎn)是是否帶有LED 驅(qū)動(dòng)器。

　　整體式LED 燈是帶有LED 驅(qū)動(dòng)器的LED 模塊或陣列，可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的燈座連接到分支電路，整體式LED 燈可以替代普通照明用白熾燈或CFL 燈。

　　非整體式LED 燈是不帶有LED 驅(qū)動(dòng)器的LED 模塊或陣列，它需要通過(guò)燈具中的燈頭與分支電路連接，此燈具應(yīng)含有非整體式LED 燈工作需要的LED 驅(qū)動(dòng)器。非整體式LED 等不能直接替代白熾燈或CFL 燈。

　　7.LED 光引擎是一個(gè)介于LED 燈具和LED 燈之間的器件，與LED 燈的區(qū)別是它不含有標(biāo)準(zhǔn)燈頭，而是含有一個(gè)與燈具匹配的連接器。與LED 燈具的區(qū)別是它不能與分支電路直接連接，與燈具的相同點(diǎn)是可以具有設(shè)定的配光功能，例如具有特有的道路燈具配光。LED 光引擎使使用不帶標(biāo)準(zhǔn)燈頭LED 光源的LED 燈具具有可維護(hù)性。

三、易被誤作光源的情況

　　1．某些類(lèi)型的“燈具”被習(xí)慣地稱(chēng)作“燈”

　　從燈具和燈的定義可以知道，一般情況下，“燈”是指光源，各種類(lèi)型的燈均以發(fā)光的物理原理來(lái)命名，如白熾燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、熒光燈、紫外燈、場(chǎng)致發(fā)光燈、鹵鎢燈等等，燈的命名和分類(lèi)與應(yīng)用的場(chǎng)所及用于何種燈具無(wú)關(guān)；而“燈具”則是指照明器，它包括點(diǎn)亮光源所需的附件和電路、使光源發(fā)出的光重新分配以滿足應(yīng)用需求的光學(xué)部件，以及燈具安裝、固定、調(diào)節(jié)所需部件的總成，燈具的分類(lèi)及命名與其安裝方式或設(shè)計(jì)使用的場(chǎng)所或目的有關(guān)，如固定式吸頂燈具、可移式臺(tái)式燈具、可移式落地?zé)艟?、道路照明燈具、隧道照明燈具、庭院燈具、泛光燈具和?yīng)急照明燈具，等等。

　　但正如“燈”的定義中的“注”所述，“燈”這個(gè)術(shù)語(yǔ)有時(shí)也用于某些類(lèi)型的照明器。也許是由于習(xí)慣的關(guān)系，很多人把“道路照明燈具”稱(chēng)作“路燈”，把“天花板表面安裝燈具”稱(chēng)作“吸頂燈”，但這里的路燈、吸頂燈并不是指光源，而是指道路照明燈具和天花板表面安裝的燈具。

　　2．光源不可替換的照明器具屬于燈具

　　從燈具的定義可以知道，照明電器標(biāo)準(zhǔn)中所說(shuō)的“燈具”不涉及光源的類(lèi)型，也就是說(shuō)在評(píng)價(jià)燈具及其進(jìn)行的檢驗(yàn)中，只對(duì)提供光源正常工作的相關(guān)部件或環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)，而不對(duì)光源本身進(jìn)行評(píng)價(jià)或檢驗(yàn)。

　　由于是耐用消費(fèi)品，燈具的設(shè)計(jì)壽命比光源長(zhǎng)得多，所以燈具內(nèi)的光源通常是一種可替換部件。

　　隨著光源壽命的逐步延長(zhǎng)，光源固定方式的變化，以及燈具對(duì)耐用性要求的降低，某些燈具設(shè)計(jì)成光源不可替換的，也就是說(shuō)，光源一旦損壞，燈具就報(bào)廢。根據(jù)照明電器術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)和燈具標(biāo)準(zhǔn)對(duì)“燈具”的定義，這種光源不可替換的照明器具仍屬于燈具。對(duì)于光源不可替換的燈具，除了光源不可替換以外，根據(jù)應(yīng)用需求的光度學(xué)設(shè)計(jì)、點(diǎn)亮燈具需要的電路及其附件，以及燈具固定的裝置等，與光源可替換的燈具完全一樣，所不同的是，在光源不可替換的燈具內(nèi)可能不使用燈座，光源的機(jī)械固定和電氣連接分別由機(jī)械固定裝置和光源連接器完成。

　　在LED 應(yīng)用于照明之前，已經(jīng)有采用不可替換光源的燈具的例子，比較典型的如電源插座安裝的夜燈，夜燈中的光源既有可替換的也有不可替換的，但它們都屬于燈具，評(píng)價(jià)夜燈的燈具安全標(biāo)準(zhǔn)是GB7000.212-2008《燈具 第2-12 部分：特殊要求 電源插座安裝的夜燈》。

　　隨著高功率超高亮度LED 的問(wèn)世，LED 的應(yīng)用領(lǐng)域得到極大拓展，如今在娛樂(lè)、城市建筑物美化、景觀照明等方面有著非常廣泛的應(yīng)用，并正朝著室內(nèi)照明應(yīng)用的方向發(fā)展。對(duì)于燈具和燈的設(shè)計(jì)人員而言，明確LED 燈具與LED 燈的概念及其界定，有助于其識(shí)別設(shè)計(jì)輸入，使產(chǎn)品符合相應(yīng)的使用要求，是照明電器標(biāo)準(zhǔn)化工作者正確界定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)適用的范圍并制定相應(yīng)的技術(shù)要求的基礎(chǔ)，同時(shí)也是檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)正確應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的基本保證。