LED照明應(yīng)用技術(shù)

本書主要介紹LED照明的各項實用應(yīng)用技術(shù)，主要包括：LED照明光學(xué)設(shè)計技術(shù)、LED照明散熱設(shè)計技術(shù)、LED照明驅(qū)動設(shè)計技術(shù)、LED智能照明控制技術(shù)、LED照明設(shè)計技術(shù)、LED照明的其他技術(shù)、LED燈具測量技術(shù)及LED照明的應(yīng)用。全書重基礎(chǔ)、寬口徑、多原理、少工藝，注重原理與機制的闡述，圖文并茂、深入淺出。

第1章 概論 1

1.1 LED照明發(fā)展歷程 1

1.2 LED照明產(chǎn)業(yè)鏈簡介 2

1.2.1 LED材料體系 2

1.2.2 襯底的選擇 3

1.2.3 LED芯片的制造 4

1.2.4 芯片的封裝 5

1.2.5 LED光源的散熱設(shè)計 5

1.2.6 LED光源的二次光學(xué)設(shè)計 6

1.2.7 LED光源的驅(qū)動和控制 6

1.3 LED照明國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和研究進展 6

1.3.1 LED照明國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 7

1.3.2 LED照明技術(shù)進展 8

參考文獻 10

第2章 LED照明光學(xué)設(shè)計技術(shù) 11

2.1 概述 11

2.1.1 LED照明光學(xué)設(shè)計 11

2.1.2 一些重要的光度學(xué)術(shù)語 12

2.1.3 非成像光學(xué)定義 14

2.1.4 LED照明光學(xué)材料簡介 15

2.2 LED照明光學(xué)設(shè)計 16

2.2.1 一次光學(xué)設(shè)計 16

2.2.2 透鏡封裝的光學(xué)系統(tǒng)具體分析 16

2.3 二次光學(xué)設(shè)計 18

2.3.1 概述 18

2.3.2 LED二次光學(xué)設(shè)計方法 18

2.3.3 二次光學(xué)設(shè)計的發(fā)展趨勢 19

2.3.4 設(shè)計流程 19

2.3.5 二次光學(xué)設(shè)計的準備 20

2.4 自由曲面光學(xué)元件設(shè)計 22

2.4.1 花生米透鏡 22

2.4.2 球型折射透鏡 25

2.5 菲涅爾透鏡設(shè)計 27

2.6 LED照明光學(xué)設(shè)計軟件 30

2.6.1 Tracepro簡介 30

2.6.2 Tracepro應(yīng)用舉例 31

本章小結(jié) 33

習題 33

參考文獻 33

第3章 LED照明散熱設(shè)計技術(shù) 34

3.1 LED散熱基礎(chǔ)知識 34

3.1.1 LED散熱設(shè)計的必要性 34

3.1.2 熱量傳遞的三種基本方式 34

3.1.3 散熱設(shè)計術(shù)語 38

3.2 熱量對LED的危害分析 39

3.2.1 產(chǎn)生LED結(jié)溫的原因 39

3.2.2 LED結(jié)溫對性能的影響 40

3.2.3 降低LED結(jié)溫的途徑 43

3.2.4 LED結(jié)溫計算實例 44

3.3 LED散熱途徑分析 45

3.3.1 LED散熱途徑 45

3.3.2 封裝散熱 46

3.4 LED散熱分析模型 52

3.4.1 發(fā)光二極管的熱阻 52

3.4.2 基于統(tǒng)計的常用熱阻模型 58

3.4.3 基于熱傳導(dǎo)能量方程的熱阻模型的建立 62

3.4.4 測量、計算熱阻的意義 67

3.5 LED散熱仿真軟件 67

3.5.1 基于ANSYS有限元分析軟件的LED熱模擬 68

3.5.2 基于CFD仿真軟件的LED熱模擬 74

3.6 LED散熱材料的選擇 77

3.6.1 散熱材料的選擇 77

3.6.2 散熱材料基板類型的選擇 78

3.6.3 散熱片的選擇與設(shè)計 81

3.7 LED散熱設(shè)計過程 90

3.7.1 LED散熱設(shè)計流程 90

3.7.2 散熱器材料的影響 92

3.7.3 有效散熱面積的影響 93

3.7.4 生熱率的影響 94

3.7.5 金屬基板的影響 95

3.7.6 封裝填充材料的影響 97

3.7.7 對流條件的影響 98

3.7.8 輻射 98

3.8 LED新型散熱技術(shù) 103

3.8.1 新型散熱材料 103

3.8.2 散熱新技術(shù) 109

本章小結(jié) 116

習題 116

參考文獻 117

第4章 LED照明驅(qū)動設(shè)計技術(shù) 118

4.1 LED驅(qū)動電源概述 118

4.1.1 LED驅(qū)動電源的特點 118

4.1.2 開關(guān)電源的技術(shù)指標及術(shù)語 119

4.2 LED驅(qū)動電源分類 121

4.2.1 LED驅(qū)動電源按驅(qū)動方式分類 121

4.2.2 LED驅(qū)動電源按是否開關(guān)型分類 122

4.2.3 隔離型LED開關(guān)電源 125

4.3 LED恒流驅(qū)動電源單元電路設(shè)計 127

4.3.1 交流輸入LED恒流驅(qū)動電源的基本構(gòu)成 128

4.3.2 EMI濾波器 128

4.3.3 整流橋的選擇方法 131

4.3.4 漏極鉗位保護電路 132

4.3.5 反激式LED電源的高頻變壓器設(shè)計 134

4.3.6 正激式變壓器設(shè)計 136

4.3.7 輸出整流管選擇方法 138

4.4 帶功率因數(shù)校正（PFC）的LED照明驅(qū)動電源 138

4.4.1 功率因數(shù)基本定義及分類 139

4.4.2 無源功率因數(shù)校正 140

4.4.3 有源功率因數(shù)校正 144

4.5 LED照明驅(qū)動電源設(shè)計舉例 147

4.5.1 設(shè)計目標 147

4.5.2 設(shè)計背景 147

4.5.3 主要設(shè)計內(nèi)容 148

參考文獻 154

第5章 LED智能照明控制技術(shù) 155

5.1 概述 155

5.1.1 智能照明控制的基本概念 155

5.1.2 LED智能照明控制技術(shù) 156

5.2 LED調(diào)光技術(shù) 156

5.2.1 LED調(diào)光工作原理及特點 157

5.2.2 模擬調(diào)光 159

5.2.3 相控調(diào)光 160

5.2.4 PWM調(diào)光 163

5.3 LED智能照明控制系統(tǒng) 165

5.3.1 照明控制的發(fā)展 165

5.3.2 LED智能照明控制系統(tǒng)的基本特征 166

5.3.3 LED智能照明控制系統(tǒng)的組成 167

5.3.4 LED智能照明控制策略 171

5.3.5 LED智能照明控制方式 174

5.4 LED智能照明控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 176

5.4.1 LED照明控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)概述 176

5.4.2 LED照明控制系統(tǒng)中的有線網(wǎng)絡(luò) 180

5.4.3 照明控制系統(tǒng)中的無線網(wǎng)絡(luò)

5.5 LED智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計 197

5.5.1 相關(guān)設(shè)計規(guī)范 198

5.5.2 設(shè)計過程和步驟 200

5.5.3 系統(tǒng)的選擇 204

5.5.4 動靜傳感器的選擇 205

5.6 LED智能照明控制系統(tǒng)的工程應(yīng)用 208

5.6.1 LED室內(nèi)情景照明系統(tǒng)設(shè)計 208

5.6.2 LED路燈遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計實例 211

5.7 LED照明控制的發(fā)展 216

5.7.1 對未來LED智能照明的設(shè)想 216

5.7.2 LED智能照明控制的發(fā)展趨勢 217

參考文獻 220

第6章 LED照明設(shè)計技術(shù) 221

6.1 LED照明應(yīng)用要求 221

6.1.1 功能照明與藝術(shù)照明 221

6.1.2 照明應(yīng)用場所的要求 228

6.2 綠色照明技術(shù) 233

6.2.1 照明環(huán)保 233

6.2.2 照明節(jié)能 236

6.3 照明設(shè)計程序 241

6.3.1 概念設(shè)計 241

6.3.2 方案設(shè)計 242

6.3.3 施工圖設(shè)計 247

6.3.4 設(shè)計實施 248

6.3.5 現(xiàn)場調(diào)試 250

6.4 照明計算分析 251

6.4.1 平均照度的計算 252

6.4.2 點光源照度的計算 258

6.4.3 線光源照度的計算 261

6.4.4 面光源照度的計算 268

6.4.5 亮度的計算 272

6.5 成本分析 276

參考文獻 284

第7章 LED燈具測試技術(shù) 285

7.1 概述 285

7.2 電氣特性標準與測試 286

7.2.1 電氣特性相關(guān)標準介紹 286

7.2.2 電氣特性測試原理與方法 288

7.3 光色特性標準與測試 290

7.3.1 光色特性相關(guān)標準介紹 290

7.3.2 利用積分球測量光通量的原理及方法 290

7.3.3 光譜儀工作原理與顏色測試方法 293

7.3.4 分布式光度計工作原理與配光測試方法 300

7.4 熱特性標準與測試 304

7.4.1 熱特性相關(guān)標準介紹 304

7.4.2 熱特性測試原理與方法 305

7.5 壽命特性標準與測試 307

7.5.1 壽命特性相關(guān)標準介紹 307

7.5.2 壽命特性測試原理與方法 311

7.6 安全性特性標準與測試 321

7.6.1 安全性特性相關(guān)標準介紹 321

7.6.2 安全性特性測試原理與方法 325

7.7 光生物安全標準與測試 327

7.7.1 光生物安全相關(guān)標準介紹 327

7.7.2 光生物安全測試原理與方法 329

7.8 耐候性特性標準與測試 329

7.8.1 耐候性特性相關(guān)標準介紹 329

7.8.2 耐候性特性測試原理與方法 332

本章小結(jié) 336

習題 337

參考文獻 337

第8章 LED照明其他技術(shù) 338

8.1 白光LED照明通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 338

8.1.1 LED照明通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理 339

8.1.2 LED照明通信技術(shù)的發(fā)展趨勢 341

8.1.3 LED照明通信的應(yīng)用前景 342

8.2 LED動植物生長照明技術(shù) 344

8.2.1 LED植物生長光源 344

8.2.2 LED植物生產(chǎn)光源技術(shù) 346

8.2.3 LED動植物生長照明技術(shù)原理 346

8.3 LED生物安全照明技術(shù) 350

8.3.1 藍光照明的生物危害性 350

8.3.2 LED生物安全照明技術(shù)原理 351

8.3.3 LED生物安全照明系統(tǒng)設(shè)計 352

8.4 LED物聯(lián)網(wǎng)照明技術(shù) 352

8.5 LED海洋漁業(yè)照明技術(shù) 354

8.5.1 LED照明與海洋漁業(yè) 355

8.5.2 海洋漁業(yè)的LED照明技術(shù)與設(shè)計 356

8.6 LED工礦、港口、碼頭、廣場照明技術(shù) 356

8.6.1 超大功率LED照明技術(shù) 357

8.6.2 超大功率LED照明設(shè)計 358

8.6.3 超大功率LED在工礦、港口、碼頭及廣場的應(yīng)用 360

本章小結(jié) 360

本章習題 361

參考文獻 361

第9章 LED照明的應(yīng)用 363

9.1 LED路燈 363

9.1.1 道路照明對LED燈具要求 363

9.1.2 道路照明效果 365

9.1.3 太陽能LED路燈 366

9.2 LED交通信號燈 367

9.3 LED背光源 369

9.3.1 LED背光源 369

9.3.2 LED顯示屏 370

9.4 LED汽車燈 371

9.4.1 車燈分類與基本要求 372

9.4.2 汽車燈具的國家標準 374

9.5 LED室內(nèi)照明 374

9.5.1 LED室內(nèi)照明應(yīng)用的原則和方向 374

9.5.2 LED室內(nèi)照明適宜應(yīng)用的場所 375

9.5.3 目前LED室內(nèi)照明不具備條件應(yīng)用的場所 376

9.6 LED景觀照明 376

9.7 LED照明其他應(yīng)用 380

本章小結(jié) 381

習題 382

參考文獻 382

附錄A 半導(dǎo)體照明術(shù)語 383

附錄B LED照明主要機構(gòu)與公司簡介 391

《LED照明應(yīng)用技術(shù)》發(fā)光二極管（LED）的應(yīng)用不再局限于商業(yè)性標志，目前正以無可爭議的優(yōu)勢轉(zhuǎn)向商用和家用照明領(lǐng)域。LED照明技術(shù)興起于20世紀80年代，當時市售LED還不能發(fā)出藍色波長的光，而藍光LED的發(fā)明為LED白光照明的實現(xiàn)開辟了道路。從那時起，LED的性能（包括能量效率）得到顯著提高，目前已經(jīng)趕超了熒光燈，且仍有很大的提升空間。

《LED照明應(yīng)用技術(shù)》首先介紹了LED照明的原理，對面臨的問題與挑戰(zhàn)進行了討論；接下來的幾章內(nèi)容介紹了LED制造中的幾個關(guān)鍵問題，包括襯底、外延、工藝和封裝；隨后幾章的內(nèi)容包括LED的光電特性、LED照明、色彩品質(zhì)的提高；最后詳述了OLED（即有機LED）技術(shù)，它具有當前照明領(lǐng)域中最吸引入的重要的特殊性能。

2015年6月30日，《LED室內(nèi)照明應(yīng)用技術(shù)要求》發(fā)布。

2016年1月1日，《LED室內(nèi)照明應(yīng)用技術(shù)要求》實施。

《LED夜景照明應(yīng)用技術(shù)要求》（GB/T 39237-2020）規(guī)定了夜景照明用LED燈具的一般要求、規(guī)格分類、燈具性能、驅(qū)動電源及控制系統(tǒng)等。該標準適用于夜景照明用LED燈具、驅(qū)動電源、控制系統(tǒng)及其應(yīng)用。