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LED燈與節能燈區別,各燈具及原理優缺點分析
2014/10/10

  節能燈概念:
  節能燈,又稱為省電燈泡、熒光燈,節能燈管是指熒光燈與鎮流器(定安器)組成的一個整體照明設備,使用了鎮定器的節能燈產品有常見的燈管等。

  節能燈的尺寸與白熾燈相似,燈座的接口和安裝方式也和白熾燈相同,所以可以直接替換白熾燈,達到節能的作用。節能燈的正式名稱是稀土三基色緊湊型熒光燈,20世紀70年代誕生于荷蘭的飛利浦公司。被國家納入到了863推廣計劃,最早在山東的膠東半島推廣,其中最早響應的兩家工廠為威海北洋和棲霞燈具廠,但是由于早期成本比較高,推廣難度比較大。廣東依靠其優越的地理位置,以及國家的政策支持,以低成本的原材料大批量生產節能燈,并銷往全國。因為早期人們對于節能燈的概念比較模糊,廣東生產的鹵粉節能燈成本較低,銷往市場的價格也比較低,現全國80%的節能燈來自廣東生產,其中80%的節能燈是在中山古鎮生產的。


  這種光源在達到同樣光能輸出的前提下,只需耗費普通白熾燈用電量的1/5至1/4,從而可以節約大量的照明電能和費用,因此被稱為節能燈。


  節能燈的主要結構以及組成部分:
  節能燈主要是由“上部燈頭結構”以及“底部燈管結構”組成;在該結合結構的內部包設一節能電子鎮流器組成;其特征是在上結合結構部與節能電子鎮流器的空間下方,增設一隔板結構;而在下結合結構部設一增長區段空腔結構;并在該段增長空腔結構外壁周圍,環設多數個通孔,用于多元隔熱、分流、散熱、確保節能燈正常使用壽命。
  

節能燈


  工作原理
  節能燈實際上就是一種緊湊型、自帶鎮流器的日光燈,節能燈點燃時首先經過電子鎮流器給燈管燈絲加熱,燈絲開端發射電子(由于在燈絲上涂了一些電子粉),電子碰撞充裝在燈管內的氬原子,氬原子碰撞后取得了能量又撞擊內部的汞原子,汞原子在吸收能量后躍遷產生電離,燈管內構成等離子態。
  燈管兩端電壓直接經過等離子態導通并發出253.7nm 的紫外線,紫外線激起熒光粉發光,由于熒光燈工作時燈絲的溫度約在1160K左右,比白熾燈工作的溫度2200K-2700K低很多,所以它的壽命也大進步,到達5000小時以上,由于它運用效率較高的電子鎮流器,同時不存在白熾燈那樣的電流熱效應,熒光粉的能量轉換效率高,到達每瓦50流明以上,所以節約電能.


  外形規格
  分析節能燈因燈管外形不同,主要為U型管、螺旋管、直管型,還有蓮花型、梅花型、佛手型等。
  1、U型管節能燈:管形有:2U、3U、4U、5U、6U、8U等多種,功率從3W-240W等多種規格。2U、3U節能燈,管徑9mm----14mm。功率一般從3w―36w。主要用于民用和一般商業環境照明。在使用方式上,用來直接替代白熾燈。4U、5U、6U、8U節能燈,管徑12mm----21mm。功率一般從45w――240w。主要用于工業、商業環境照明。在使用方式上,用來直接替代: 高壓汞燈、高壓鈉燈、T8直管型日光燈。


  2、螺旋管節能燈:螺旋燈管直徑。
  螺旋環圈(用T表示)數有:2T、2.5T、3T、3.5T、4T、4.5T、5T等多種,功率從3W-240W等多種規格。


  3、支架節能燈:
  T4、T5直管型節能燈:T5、T4直管型節能燈。功率分為:8W、14w、21W、28W。廣泛應用于民用、工業、商業環境照明。可用來直接替代T8直管型日光燈。
  T,就是代表燈管的直徑。每一個“T”就是1/8英寸。
  一英寸等于25.4毫米。那么T8燈管的直徑就是25.4mm。
  理論上,越細的燈管效率越高,也就是說相同瓦數發光越多。但是,越細的燈管啟動越困難,所以發展到了T5燈管的時候,必須采用電子鎮流器來啟動。
  為了節約成本,T5、T4都采用了微型支架的形式出售,就是鎮流器含在支架的微型空間里面,這種鎮流器的效率和質量一般都不大好,導致應該很高效率的燈管反而不如常規的T8燈管亮,壽命方面也有點打折。盡管如此,細管的誘惑還是很大,T5、T4燈管的銷量越來越大了。


  4、蓮花型節能燈
  結構組成
  節能燈分三部分組成:
  1、毛管
  分類U型、全螺、半螺
  U型:2U 3U 4U 5U 6U 7U 8U 9U 10U
  全螺:2.5T、3T 4T螺旋燈的盤繞圈數用“T”表示。
  半螺:2.5T,3T 4T螺旋燈的圈數用“T”表示。


  2、塑料件:按材料分有:PP、PC、PBT
  PP料非常軟,多用于低擋產品。
  PC料屬于高檔品表面光。
  PBT料屬于高檔阻燃材料,表面有光面和磨砂亞光。


  3、燈頭分三種材料有銅燈頭、鐵燈頭、鋁燈頭、 鍍鎳燈頭(鍍鎳燈頭是高檔產品)
  顏色::綠色、白色、黑色。
  燈頭按規格分:E14 、E27、E40 螺旋口
  B22 卡口
  根據功率大小可分為:3W、5W、7W、9W、11W、26W、30W、36W、45W、55W、65W、75W、、、
  節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。
  混合粉壽命在4000—6000小時。
  三基色在8000小時以上。


  參數指標
  電參數
  (1)電壓范圍: 額定電壓 +10% -20%(2)功率范圍: 額定(標稱)功率 +5% -10%
  (3)功率因數: 根據實際的情況選擇 PF>0.6 及 PF>0.9
  (4)符合安全規定和電磁干擾及電磁兼容 EMC 的規定要求
  (5)電子鎮流器的工作頻率避讓家用電器的遙控頻率
  (6)符合在高溫環境和低溫環境下的穩定、可靠工作要求 2.光參數
  (7)光通量:光源每秒鐘所發出光的量之總和:用于表示燈管射出的光的量,即發光量。通用符號ф表示,單位為流明(Lm)。
  光效、光通量要求:小于 15W , 光效要求≥ 45LM/W; 大于等于 15W , 光效要求≥ 60LM/W。
  顯色指數:≥50
  色溫: 色溫偏差小,一致性好,白色的為冷光一般溫度很低在12攝氏度左右,黃色的為暖光在45攝氏度左右。
  有效壽命八千小時以上(流明維持率達到 70% 以上)
  電壓波動的沖擊,節能燈能穩定可靠地工作
  燈管與電子鎮流器的連接強度滿足規定的扭矩要求


  發展歷程:
  2008年國家啟動“綠色照明”工程,大力推廣節能燈替換普通白熾燈的活動,城鄉居民和企業使用中標企業節能燈享受一定比例的補助。節能燈的推廣意義重大,然而,廢舊節能燈對環境的危害也引起了關注。到2012年10月底,節能推廣工程有上億節能燈報廢,每只可污染180噸水及土壤,廢舊節能燈的處理和回收問題引起廣泛關注。
  
  選購要點
  看有沒有國家級的檢驗報告;
  看產品的外包裝,包括產品的商標、標稱功率、標記的內容、用軟濕布擦拭,標志清晰可辨即為合格
  使用壽命,合格的節能燈在實驗狀態下可達500小時以上,在正常使用時必須達到200小時以上,如達不到此標準,即為劣質品;
  安全要求,在安裝、拆卸過程中,看燈頭是否松動,有無歪頭現象,是否絕緣;除此之外,看節能燈的外管材料是否耐熱、防火,燈中的熒光粉是否均勻。如未使用就出現燈管兩端發黑現象,均為不合格產品;還有一點就是價格對比,一般說來,由于節能燈制造、生產過程中的特殊原因,成本相對來說較高。如果是七八塊錢的節能燈,很可能是一些小廠生產的劣質品,一般國產的節能燈價格均在四五十元以上,進口的就更高了。


  功能特點
  寬工作電壓:170V—250V適合中國供電需求,壽命比白熾燈更長,平均使用壽命≥5000小時。無噪音、無太大頻閃,對通訊、家用電器設備無干擾。比普通白熾燈泡省電80%。
  采用純三基色熒光粉燈管,光效比白熾燈高、光衰小,光線自然,耗電少,發熱低,色溫2700K、6400K。


  節能燈的壽命由兩部分組成:
  ①燈管的壽命:燈管的壽命跟它的原材料、制造工藝、制造設備、以及質量控制及保證體系有非常大的關系。其中原材料首先就影響一個產品的壽命,并決定一個產品壽命長短。但是原材料好,如果工藝、設備、技術及管理沒有配合好,只要一個環節出問題,這個產品的壽命周期就會很短。
  ②電子鎮流器的壽命:一個普通型節能燈的電子鎮流器大約由30個元器件組成,如果其中一個原器件損壞,那么這個節能燈就不能點亮;如果一個電子鎮流器的原器件非常好,但如果參數適配不好,電子鎮流器的壽命也不會長;如果上面兩項都做得很好,但如果工藝控制不好,質量管理控制不好,上面的功夫即使做得再好也是白費。


  LED節能燈概念:
  LED即半導體發光二極管,LED節能燈是用高亮度白色發光二極管發光源,光效高、耗電少,壽命長、易控制、免維護、安全環保;是新一代固體冷光源,光色柔和、艷麗、豐富多彩、低損耗、低能耗,綠色環保,適用家庭,商場,銀行,醫院,賓館,飯店他各種公共場所長時間照明。無頻閃直流電,對眼睛起到很好的保護作用,是臺燈,手電的最佳選擇。


  主要結構以及組成部分:
  50 年前人們已經了解半導體材料可產生光線的基本知識,第一個商用二極管產生于 1960 年。 LED 是英文 light emitting diode (發光二極管)的縮寫,它的基本結構是一塊電致發光的半導體材料,置于一個有引線的架子上,然后四周用環氧樹脂密封,起到保護內部芯線的作用,所以 LED 的抗震性能好。
  


  LED主要結構因為用途的不一用,其主要結構也有所變動,下面將主要介紹家居用LED節能燈泡主要結構:
  配光系統——由LED燈板(發光源)/導熱板、均光罩/燈殼等結構組成;
  散熱系統——由導熱板(柱)、內外散熱器等結構組成;
  驅動電源——由高頻恒流源、線性恒流源構成,輸入為市電交流電;
  機械/防護結構——由散熱器/外殼、燈頭/絕緣套、均光罩/燈殼等結構組成。


  此外,按照兩者總體的結構特點,又可以分為:
  白熾燈泡——單一整體式;
  LED燈泡——整體式/分裂式/多頭組合式等多種形式

LED燈與節能燈區別

  LED節能燈泡的組成還有其他因素:
  1. 電壓:LED使用低壓電源,供電電壓在6-24V之間,根據產品不同而異,所以它是一個比使用高壓電源更安全的電源,特別適用于公共場所。
  2. 效能:消耗能量較同光效的白熾燈減少80%。
  3. 適用性:很小,每個單元LED小片是3-5mm的正方形,所以可以制備成各種形狀的器件,并且適合于易變的環境。
  4. 穩定性:10萬小時,光衰為初始的50%。
  5. 響應時間:其白熾燈的響應時間為毫秒級,LED燈的響應時間為納秒極。
  6. 對環境污染:無有害金屬汞。
  7.顏色:改變電流可以變色,發光二極管方便地通過化學修飾方法,調整材料的能帶結構和帶隙,實現紅黃綠蘭橙多色發光。如小電流時為紅色的LED,隨著電流的增加,可以依次變為橙色,黃色,最后為綠色。
  8. 價格:LED的價格比較昂貴,較之于白熾燈,幾只LED的價格就可以與一只白熾燈的價格相當,而通常每組信號燈需由上300~500只二極管構成。


  工作原理
  發光二極管的核心部分是由 p 型半導體和 n 型半導體組成的晶片,在 p 型半導體和 n 型半導體之間有一個過渡層,稱為 p-n 結。在某些半導體材料的 PN 結中,注入的少數載流子與多數載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來,從而把電能直接轉換為光能。 PN 結加反向電壓,少數載流子難以注入,故不發光。這種利用注入式電致發光原理制作的二極管叫發光二極管,通稱 LED 。當它處于正向工作狀態時(即兩端加上正向電壓),電流從 LED 陽極流向陰極時,半導體晶體就發出從紫外到紅外不同顏色的光線,光的強弱與電流有關。


  選購要點
  從九個基本性能選擇LED光源(圖)
  隨著一哄而上的市場,作為消費者,選用LED依然要冷靜,科學地分析,選用性價比最好的光源和燈具,下面介紹幾種LED的基本性能:
  1、亮度: LED的亮度不同,價格不同。用于LED燈具的LED應符合雷射等級Ⅰ類標準。
  2、抗靜電能力:抗靜電能力強的LED,壽命長,因而價格高。通常抗靜電大于700V的LED才能用于LED燈飾。
  3、波長:波長一致的LED,顏色一致,如要求顏色一致,則價格高。沒有LED分光分色儀的生產商很難生產色彩純正的產品。
  4、漏電電流: LED是單向導電的發光體,如果有反向電流,則稱為漏電,漏電電流大的LED,壽命短,價格低。
  5、發光角度:用途不同的LED其發光角度不一樣。特殊的發光角度,價格較高。如全漫射角,價格較高。
  6、壽命:不同品質的關鍵是壽命,壽命由光衰決定。光衰小、壽命長,價格高。
  7、晶片 :LED的發光體為晶片,不同的晶片,價格差異很大。日本、美國的晶片較貴,一般臺灣及國產的晶片價格低于日、美。
  8、晶片大小:晶片的大小以邊長表示,大晶片LED的品質比小晶片的要好。價格同晶片大小成正比。
  9、膠體:普通的LED的膠體一般為環氧樹脂,加有抗紫外線及防火劑的LED價格較貴,高品質的戶外LED燈飾應抗紫外線及防火。每一種產品都會有不同的設計,不同的設計適用于不同的用途,LED燈飾的可靠性設計方面包含:電氣安全、防火安全、適用環境安全、機械安全、健康安全、安全使用時間等因素。從電氣安全角度看,應符合相關的國際、國家標準。
  由于LED是新產品,中國國家標準滯后,但國家提供產品合格測試。具有國際安全認證(如GS、CE、UL等)及國家產品質量合格證的LED燈飾價格要高,因為這些產品在安全設計上是可靠的。消費者注意的是要認真鑒別證書的真偽,現在有國際安全認證及國家產品合格證的廠家并不多。
  從健康方面,采用無毒材料設計的產品價格要高,特別是室內LED燈飾,千萬別貪便宜選用有異味的LED燈飾,目前僅少數幾家LED廠家是用無毒材料生產,辨別的方法可以直接用鼻子分別,有臭味的產品比無臭味的價格更低很多。類似鉛、汞、鎘等毒素需專業人員分析。從適用環境安全看,有可靠的防塵防潮設計,材料防火、防紫外線、防低溫開裂的LED產品的價格高。


  功能特點
  LED照明燈具有如下特點
  1、高純度,鮮艷豐富的色彩。目前LED產品幾乎覆蓋了整個可見光譜范圍,且色彩純度高。      而獲得彩色光的傳統方式是白熾燈加濾光片,大大降低了光效。
  2、超長壽命。LED的實際壽命超過5萬小時,為一般光源的幾倍甚至幾十倍。
  3、光源中沒有水銀,光束中不含紫外線。LED是固體發光光源,綠色環保,特別適用于香  水店、珠寶店、博物館、美術館等專業場所,可滿足其展示商品對照明的特殊要求。
  4、固體發光,抗震性能好,牢固可靠。
  5、節能,經濟,免維護。
  6、動態的色彩控制,明暗可調,三原色的LED組合可采用PWM實現顏色的變化。
  7、LED有很強的發光方向性,光通量利用率高,且體積小,易于LED燈具的外觀設計和光強分布的控制。
  8、LED可采用直流低壓供電,安全可靠。
  9、LED不受啟動溫度限制,可暫態啟動,一般為幾個ms,且能暫態達到全光通量輸出。


  LED燈具有什么優點
  (1)高節能
  節能能源無污染即環保。直流驅動,超低功耗(單管0.03~0.06W)電光功率轉換接近1OO%,相同照明效果比傳統光源節能80%以上。
  (2)壽命長
  LED光源也被稱為長壽燈,意為永不熄滅的燈。LED光源為固體冷光源,用環氧樹脂封裝,燈體內也沒有松動的部分,不存在燈絲發光易燒、熱沉積、光衰等缺點,使用壽命可達6萬~10萬小時,比傳統光源壽命長10倍以上。
  (3)多變幻
  LED光源可利用紅、綠、藍三基色愿理,在讓算機技術控制下使三種顏色具有256級灰度并任意混合,即可產生256×256×256=16777216種顏色,形成不同光色的組合變化多樣,可實現豐富多彩的動態變化效果及各種圖像。
  (4)利環保
  LED光源的環保效果更佳。光譜中沒有紫外線和紅處線,既沒有熱量,也沒有輻射,眩光小,而且廢棄物可回收,沒有污染,不含汞元素;冷光源,可以安全觸摸,屬于典型的綠色照明光源
  (5)高新尖
  與傳統光源單調的發光效果相比,LED光源是低壓微電子產品,其成功融合了計 算機技術、網絡通信技術、圖像處理技術、嵌入式控制技術等,所以也是數字信息化產品,是半導體光電器件“高新尖”技術,具有在線編程、無限升級、靈活多變的特點。
  (6)體積小
  LED基本上是一塊很小的芯片被封裝在環氧樹脂里,所以它非常小、非常輕。
  (7)高亮度、低熱量

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