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1、专业知识 LED照明的应用LED照明在纺织行业的应用 自2010年开始，LED照明因其节能、环保和长寿等巨大优势，开始以专家都无法预料的速度进军照明市场，以各种形态纷纷取代传统照明光源。在日本，首先是LED灯泡开始取代传统的白炽灯，可节电85%以上；接下来是商店、工厂和办公室开始使用LED灯管，不仅节能，而且3-5年不用替换。在美国，因为家家户户都喜欢用传统的烛台吊灯，每个吊灯用6-18个40W的灯泡，都开始改成3W的LED 烛形灯。在欧州，各种各样的商店都在展示柜里安上了LED柔性灯带或硬灯条，甚至家里也用LED柔性灯带装修。在巴西，同中国一样正在大力发展地铁，今年政府下令要在所有地铁里装上
2、LED灯管等等。还有许多许多国家，不管是发达国家还是发展中国家，都掀起了LED照明的热潮。 在一个新事物面前，中国人的热情从来不输于世界上任何一个民族，尤其是中国作为一个能源缺乏的发展中大国，任何一种节能产品都深受欢迎。早在10年前，当全世界才刚刚了解LED时，中国已经开始了轰轰烈烈的LED交通灯改造工作，采用LED光源替代100-200W的钨丝灯泡作交通灯，不但节电90%，而且10年不用换光源且颜色鲜艳，信号清晰，减少事故发生。如今，已经10年过去了，中国的LED交通灯比例早已达到100%，而美国只有20%，LED较之中国更发达更火爆的台湾仅有30%的交通灯使用LED，而经济上更发达的香港几
3、乎没有LED交通灯。 鉴于LED照明节能和长寿的巨大优势，LED照明应该最适合一些几乎24小时都需要亮灯的地方，比如交通枢纽，超级商场和24小时都在运转的工厂。对于一个工厂来说，成本是命脉，LED照明可以帮助工厂降低成本，所以处在激烈竞争状态下的纺织行业的工厂更需要节能的LED照明。在工厂里，T8或T5灯管是合适的照明光源。 纺织工厂的环境对于LED照明来说是异常恶劣的，因为： 高温：环境温度可达45； 高湿：环境湿度可达80%以上； 时间长：24小时不关灯； 灰尘大：车间里弥漫着线头和丝头，带着几千伏的静电压，随时落在LED引脚上，对LED造成静电破坏。所以，要让LED灯管顺利进入纺织工厂，
4、必须克服上述四大难题。替换LED灯管的经济效益分析对于一个纺织工厂来说，采用LED灯管替换传统T8荧光灯管，最关键的因素是经济效益，以下是两种灯管的经济效益比较（采用1.2米长的灯管）：1） 使用成本比较项目T8荧光灯管T8 LED灯管寿命1年5年5年使用灯管数量51灯管系统（含镇流器）价格30150安装费1010使用成本合计200元160元 使用LED灯管，每五年可以节省使用成本40元。 2）耗电比较项目T8荧光灯管T8 LED灯管总功率（含镇流器）40W15W每日耗电（度）0.960.36每年耗电（度）350.4128.2每年电费（0.80元/度）280元102元5年总数1400元510元
5、使用LED灯管，每五年可以节省使用成本890元。 从上述2个表格可看出，每支1.2米的T8灯管在5年里可节省使用成本40元，电费890元，共930元，是非常惊人的。如果一个纺织厂使用5000支灯管，则5年共节省成本465万元；平均每年节省93万元，经济效益非常明显。LED灯管的寿命分析 上面已经提到，LED的灯管的寿命约5年，（每天24小时点亮从不关闭）。其实，LED灯管中LED的寿命还可以超过5年，但驱动电源的最长寿命约5年，驱动电源的寿命是LED灯管中的瓶颈。如果LED采用外置电源，则电源变成可替换的，这样LED灯管寿命可达10万小时，则可用上11年。 在LED驱动电源中，限制电源寿命的电
6、子元件是电解电容。一个规格为105的电解电容在105工作温度下的寿命是2000小时，然后工作温度每降10，寿命提升1倍；即85下，寿命是8000小时；65下寿命是32000小时；55下寿命是64000小时。经过测量，LED灯管中的电解电容的温度在60以下，所以电解电容寿命约50000小时。一年约8760小时，50000小时即5.7年，所以灯管中内置电源的寿命约50000小时，或者5年。LED的寿命受许多因素影响，不管多好的LED都有光衰，同工作温度有关。国际上规定，LED的寿命是指LED的光通量下降到初始时70%的时间。LED光衰分为封装级光衰和芯片级光衰。一些中国企业因为封装技术较落后，尚未
7、解决封装级光衰问题，比如在封装材料上偷工减料，使用一些低品质的封装材料，导致LED只工作了两三千小时，封装材料就因为高温，紫外照射和潮气的影响，变质，黄变，或透明度降低，造成LED光输出（光通量）急剧下降。如果LED灯珠采用了优质的封装技术，解决了封装级光衰，那么芯片级光衰就比较缓慢了，一般光衰10%需几万个小时，当然光衰快慢同LED芯片的结温有关，这个关系可以用Arrhenius 定理来描述：Log(L70Tj) = A0 + Ea/kTj其中L70Tj = 寿命，即Tj温度下光通量下降至初始70%的时间Ea = 半导体材料的原子扩散的活化能k = 波尔茨曼常数A0 = 常数按照上述模型，同
8、时也遵照美国LM-80的LED器件和灯具的寿命测试标准，我们得到一些测试数据如下图：从上图可以看出，用在LED灯管里的3528 贴片LED在工作电流高达40mA（标准测试电流的2倍），以及环境温度高达55和85的条件下光衰的情况。从这个图我们可以推算出不同LED PN结温下的寿命，如下表所示：Tj()Tj(K)L70（hr）8335662000100373270001133869000从上表可以看出，如果LED灯管具备良好的散热管理，PN 结温可以控制在83以下，LED寿命可以高达62000小时。根据上述数据，我们可以导出Arrhenius关系，如下图所示：从图中我们可以看出L70Tj和1/T
9、j的线性关系非常明显。但是当结温达100以上时，开始偏离线性关系，说明封装材料已承受不了这个高温，开始黄变，透明度降低，造成光衰。LED灯管的健康特点 欧洲人一直不喜欢以荧光灯管为基本结构的节能灯，因为荧光灯管中含有水银。对人来说，水银是剧毒的，而且会积聚在人体的骨髓里无法排泄。在欧美日发达国家，甚至香港，荧光灯管是需要有专人来回收的，美国是5-10美元回收费，香港地铁的荧光灯管替换/回收费用高达200港币。 LED灯管不含水银，而且结构牢固，也不会被摔坏，所以是是理想的环保光源。 另外，荧光灯所发光含有紫外和和蓝紫色光（见光谱图）。欧美科技早已证明，紫外和蓝紫色光对人的视网膜和皮肤是有伤害的
10、，所以荧光灯所发出白光并不是健康的。而白光LED所发的光都在可见光范围，如下图所示，而且不含蓝紫色光，是百分百健康的。LED所发光除了健康的外，而且色温可控，显色性强，具备很高的光品质，如下部分所述：光品质分析 虽然纺织工厂的环境比较恶劣，但是纺织工厂对照明光源的光品质要求却不低。照明的基本要求就是满足人的生理心理的舒适要求，而照明光源的光品质主要分为光度和色度2种，其中光度是指光源柔和性（无眩光），照度的合适性以及照度分布的均匀性；而色度是指白光颜色中色温的舒适性，颜色的纯白性和显色性。 对于纺织工厂来说，LED灯管需要进行光扩散处理，不能有眩光，也不能亮度过高，合适就行；而在安装方面，应该
11、考虑车间的整体的光照度，尽量实现均匀照明，避免出现暗区。对于颜色来说，选择日光白的6500K色温比较合适，因为这能让车间的工人能清楚的分辨布料的颜色，避免偏色。由于LED给出的白光属于连续光谱，所以颜色的饱和度比荧光灯好。在显色性方面，应该要求Ra(显色指数)在80以上， 这样可以清楚地还原布料的真实颜色，便于产线工人控制品质。 在这种高显色性以及柔和舒适的真白光照明的环境里，可以减少车间工人的疲劳感，能够让车间工人更加冷静提神，高效率地完成工作。如何提升LED灯管的可靠性细节决定成败 LED灯管具备了许多优势：节电、环保、长寿，高光品质等等，但这些都需立足在高可靠性上面，性能再好的产品如果不
12、安全，或者一周就坏（失效），那不能算好产品。如今市场上有上千家企业在生产和销售LED灯管，然而这些LED灯管并没有彻底解决可靠性问题。首先，在前面已提过纺织工厂的温度很高，湿度也非常大。虽然现在市场上的LED灯管的技术设计已充分考虑了高温环境的影响，但几乎都未考虑水汽或潮气的影响，因为没有选择能抗潮的LED灯珠。抗潮的LED灯珠必须使用抗潮的LED封装材料以及密封工艺，这属于较尖端的技术，不是一般厂家能做到的。 其次，LED灯珠是一级静电敏感制品，而纺织工厂中带静电的尘体到处飞扬，触上LED会造成静电破坏，开始漏电、光衰，直到不亮。如何保护LED灯珠不受静电破坏，就要保证灯管中没有裸露的电极或
13、焊点。这也是中景科创LED灯管的专利技术。 还有就是LED灯管一般采用市电（220VA）供电，属于一类灯具，所以在电路和结构的设计上必须要有足够的耐高压能力，否则LED会遭受浪涌电压的冲击或电磁感应，被击穿PN结而死灯。而且不耐高压的灯具也不安全，因为LED灯管有铝合金外壳，若铝合金带电会造成人员伤害。选择灯管必须是通过安规测试的才行。总 结：LED灯管从技术和成本上来说已完全适合纺织工厂的照明需求，而且使用LED灯管替代传统荧光灯管，不仅经济实惠，而且能保护车间工人的健康，提升劳动生产率，是一件大好事。如今，政府相关部门，尤其是发改委，都在大力支持节能照明，而且还出台了许多财政补贴政策。 纺织工厂也可以去申请这个补贴，这样替换LED照明的成本更低。总之，对于纺织工厂来说，LED照明时候已经来临！何乐而不为？资料提供：深圳市中景科瑞光电科技有限公司钟群博士第 4 页 深圳市中景科瑞光电科技有限公司
