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LED 照明系统设计指南完全版 本文详细讨论LED 照明系统设计的六个设计步骤：(1)确定照明需求；(2)确定设计目标估 计光学；(3)热和电气系统的效率；(4)计算需要的LED 数量；(5)对所有的设计可能都予以 考虑，从中选择最佳设计；(6)完成最后步骤。虽然本文以一个室内照明设计为例，但所述 的设计过程可以用于任何LED 照明设计中。 现在的照明应用LED，具有普通照明所需的亮度、效率、使用寿命、色温以及白点稳定性。 因此，绝大多数普通照明应用设计中都采用这类LED，包括路面、停车区以及室内方向照 明。在这些应用中，由于无需维护(因为LED 的使用寿命比传统灯泡的要长得多)且能耗降 低，所以基于LED 的照明降低了总体拥有成本(TCO)。 全世界有200 亿以上的灯具使用白炽、卤素或荧光灯。其中许多灯具用作方向照明，但都 是采用在所有方向发光的灯。美国能源部(DOE)称，在新住宅建筑里，嵌顶灯是安装最普 遍的照明灯。此外，DOE 报告称，采用非反射灯的嵌顶灯一般效率只有50%，就是说， 这类灯所产生光的一半都浪费到灯具内了。 相反，照明级LED 具有至少50,000 小时的高效、方向性照明。利用照明级LED 的所有 优点设计的室内照明有以下优点： 1 功效超过所有白炽灯和卤素灯具 2 能与甚至最好的CFL(紧凑荧光)嵌顶灯的性能相媲美 3 与这些灯具相比，需要维修前的寿命要长5 到50 倍 4 降低光对环境的影响：不含汞、电站污染小、垃圾处理费用低。 照明还是灯？ 在普通照明中设计LED 需要在两种方法间作出选择，是设计基于LED 的完整的照明，还 是设计安装到已有灯具上的基于LED 的灯。一般来说，一个完整的照明设计，其光学、 热和电气性能要好于式样翻新的灯，因为现有灯具不会约束设计。对目标应用，到底是新 照明的总体系统性能重要还是式样翻新的灯的方便性更重要，这要由设计师来决定。 针对已有照明的设计方法 如果目标应用采用构造新型LED 照明更好，那么就设计照明的光输出，使其相当于或者 超过现有照明匹配具有多种优点。首先，现有设计已经针对目标应用进行了优化，可以在 围绕有关光输出、成本和工作环境而确定设计目标时提供指导。其次，现有设计的外形尺 寸已经得到认可。如果外形尺寸相同，终端用户转换成LED 照明更容易一些。 遗憾的是，有些LED 照明制造商错误报告或者夸大了LED 照明的效率和使用寿命特性。 在CFL 替换灯泡的早期的数年，照明业也遇到了类似问题。行业标准的缺乏，以及早期 产品质量的巨大差异将CFL 技术的采用推迟了很多年。美国能源部意识到了早期LED 照 明也可能存在相同的标准和质量问题，并且这些问题可能以类似的方式延迟了LED 照明 的使用。作为应对措施，美国能源部发起了“DOE SSL 商用产品测试计划(CPTP)”，对LED 照明制造商声称的指标进行测试。该计划以匿名方式测试LED 照明的下列4 个特性：照 明光输出(流明)、 照明效率(流明每瓦)、相关色温(开氏度)、显色指数。 DOE 的CPTP 将关注点放在了照明可用光输出上，而不仅仅是照明的光输出上，这为LED 照明设计设定了一个很好的先例。 灯的概念可能过时了 LED 光的使用寿命很长，这就可能使灯的概念变得过时了。照明级LED 不会像电灯泡那 样出现灾难性失效。相反，照明级LED 在逐渐退化到其最初光输出通量(也称作流明维持) 的70%之前，具有至少5 万小时的使用寿命，也就是说连续点亮5.7 年！ 不过，在大多数照明环境下，灯有规律地熄灭。这一熄灭期足足可以将LED 的使用寿命 延长到30 年以上 ，如曲线1 所示。过了这么多年之后，LED 照明将“烧尽”，而那时LED 照明技术下的照明将更亮、效率更高，与老式LED 照明相比很可能要节省TCO 。 不要忘记： LED 照明的这5 万小时使用寿命避免了多少对环境的影响。送往填埋场的白 炽灯泡至少要少25 倍,并且能源消耗量要少5 倍。(美国约50% 的能源来自燃煤，而燃煤 会给空气中释放汞)。或者，送往处理的含汞C 灯泡至少减少5 倍。 如前面提到的，不用维护是LED 照明的一个重要优点。因此，设计LED 照明，使其使用 寿命最长并节省TCO 是一个应对LED 照明原始成本高这一障碍的极佳策略。 表 1 列出了设计大功率LED 照明的一般步骤。本文的其余部分依次讨论这些设计步骤。 为了更好地说明这些设计概念，本文给出了一个LED 照明取代23W CFL 嵌顶灯的计算例 子。不仅对本例，对所有类型照明，本设计步骤都可重复使用。 骤一：