如何为工矿灯选择合适的 LED

LED工矿灯照明市场正在为向 LED 技术的重大转变做好准备。这是由 LED 灯价格下跌以及传感器和控制技术的进步推动的，这些技术用于帮助进一步降低能源消耗，从而实现可接受的投资回报 (ROI)。商业和工业环境中的LED工矿灯照明应用现在可以很好地利用 LED 在节能和减少停机时间方面的优势。

Navigant Research (Boulder, CO) 预测，到 2017 年，全球LED工矿灯灯具和灯具的销售额将增长，达到近 170 亿美元，这主要是由于新建筑和改造中更昂贵的 LED 灯具和灯具的采用率不断上升。

Navigant Research 指出，LED 技术的改进也在推动这种转变，使 LED 能够满足照亮这些广域空间的苛刻要求，“同时最大限度地降低对比度、减少眩光，并且在许多情况下满足严格的安全和危险环境要求。”

照明设计师要开发利用 LED 技术的最具成本效益的灯具，他们需要为工作选择合适的发射器。这些 LED 必须能够满足高输出流明要求，同时简化热管理并提供适量的光分布。

有许多方法可以将 LED 集成到LED工矿灯灯具应用中，从热设计（散热）和光学控制到驱动器选择和定价，设计师需要考虑许多因素和/或权衡取舍。LED工矿灯照明系统的设计人员可能还想开始考虑整合传感器、网络和其他先进的照明控制，以进一步节能和降低成本，但这超出了我们在此探索的范围。在本文中，我们将介绍几种既能满足性能要求又能节省LED工矿灯应用所需成本的 LED 解决方案，包括Cree 的 XLamp XM-L2和XLamp XP-E2以及Philips Lumileds 的 Luxeon R和Luxeon TX。

Cree 建议采用六步框架来设计 LED 灯具和灯具（图 1）。作为该框架的一部分，设计师在设计LED工矿灯照明系统时应评估六个关键特性。这些包括照度分布（英尺烛光 [fc]/lux）、电功率（瓦特）、寿命（小时）、投资回报（月）、光通量（流明）和可制造性。其他重要特性包括工作温度、工作湿度（相对湿度百分比）、相关色温 (CCT) (K)、显色指数 (CRI) 和易于安装。

这也意味着设计人员需要牢记设计目标，应以几个特性为中心，包括光输出（流明）、功率、灯具效率、寿命、CCT、CRI 和功率因数，所有这些都具有最小和最大目标。

Designlights Consortium¹ 汇总了一系列技术要求，作为商业和工业建筑LED工矿灯灯具以及LED工矿灯走道灯具的指南。

以下是LED工矿灯商业和工业建筑的技术规格：

· 最小光输出：10,000 流明

· 区域流明密度：≥30%：20° 至 50°

· 最低灯具效率：80 lm/W

· 允许的 CCT：≤5,700K

· 最低显色指数：70

· L70 流明维持时间：35,000 小时

· 质保：5年

以下是LED工矿灯过道灯具的技术要求：

· 最小光输出：10,000 流明

· 区域流明密度：≥50%：20° 至 50°，≥30%：0° 至 20°

· 最低灯具效率：80 lm/W

· 允许的 CCT：≤5,700K

· 最低显色指数：70

· L70 流明维持时间：35,000 小时

· 质保：5年

现在让我们从两个第二代 XLamp 平台开始看一些满足这些要求的 LED 示例：XM-L2 和 LED工矿灯。 第二代 Cree XLamp XM-L2

单芯片 LED 专为超高流明应用而设计，包括室内、LED工矿灯和室外照明，每瓦流明增加 20%，每瓦流明增加一倍。与最初的 XM-L LED 相比，美元，这意味着照明设计师可以以更低的成本使用更少的 LED。在 25°C 时，这些 LED 在 350 mA 时提供高达 186 流明/瓦特。 XM-L2 的主要特点包括：

· 提供白色、80-CRI 白色、85-CRI 白色和 90-CRI 白色

· ANSI 兼容色度箱

· 在 85°C 下装箱

· 最大驱动电流：3,000 mA

· 低热阻：2.5°C/W

· 广视角：125°

· ≤ 30ºC/85% RH 条件下的无限车间寿命

· 可回流焊 - JEDEC J-STD-020C

· 电中性热路径

· 符合 RoHS 和 REACH 标准

· UL 认可组件 (E349212)

Cree 还设计了 XM-L2 LED，以与现有的 XM-L LED 设计兼容，利用 5 x 5 mm XM 占位面积。“这使现有客户能够轻松地将第二代部件整合到 XM LED 设计中，以缩短灯具设计周期并缩短上市时间，”Cree 说。

XM-L2 LED 以 85°C 为特征，可提供 2,700K 至 6,200K 色温，并提供 80、85 和 90 的最低 CRI 选项。然而，由于 XM-L2 LED 是 XM-L2 LED 的后续产品根据 Cree 的说法，L LED，能源之星认证的应用只需要 3,000 小时的 LM-80 数据，而不是正常的 6,000 小时。

另一种适用于LED工矿灯和低棚灯具应用的第二代产品是 XLamp XP-E2彩色和白色与原来的 XP-E LED 相比，每美元流明数翻倍并提供高达 20% 的每瓦流明数的 LED。LED工矿灯 在 350 mA、85°C 时每瓦可提供高达 128 流明或在 350 mA、25°C 时以冷白 (6,000K) 提供 143 流明每瓦。它们提供 2,700K 至 7,000K 色温，最低 CRI 选项为 70、80、85 和 90。XLamp

XP-E2 彩色 LED 可提供高达 1,409 mW 的宝蓝色、109 流明的蓝色和 253 流明的绿色，琥珀色为 203 流明，橙红色为 193 流明，红色为 155 流明，均在最大驱动电流下。

LED工矿灯 的主要特性包括：

· 提供白色、户外白色、80-CRI、85-CRI、90-CRI

· 白色、宝蓝色、蓝色、绿色、琥珀色、红橙色和红色

· ANSI 兼容色度箱

· 白色分档在 85°C

· 最大驱动电流：1A

· 低热阻：低至 5°C/W

· 广视角：110°-135°

· ≤ 30°C/85% RH 条件下的无限车间寿命

· 可回流焊接 - 兼容 JEDEC J-STD-020C

· 电中性热路径

· 符合 RoHS 标准

· UL 认可组件 (E349212)

与 XM-L2 平台一样，XP-E2 可以在相同的成本和功率下增加原始 XP-E 设计的流明输出，或者通过使用更少的 LED 来降低系统成本。由于升级性能所需的重新设计最少，这也加快了上市时间。LED工矿灯 也使用相同的 XP 封装 (3.45 x 3.45 mm)，并且与所有 XP LED 设计在光学上兼容。

与 XP-L2 一样，LED工矿灯 作为原有 XP-E LED 的“继任者”产品，仅需 3,000 小时的 LM-80 数据，而不是通常的 6,000 小时，从而加快了灯具的鉴定速度.

Philips Lumileds 还提供多种 LED 产品，可用于LED工矿灯和低棚灯具设计。飞利浦表示，应用要求包括增强光学控制以优化灯具间距、均匀照明、准确的色彩渲染以提高可读性和安全性、即时开启而不损失可靠性，以及基于调光和占用的控制功能。

Philips Lumileds 的 LUXEON R LED 系列就是满足LED工矿灯灯具以及各种其他应用的这些要求的一个很好的例子。所有LUXEON R LED 都经过热测试（图 2），并在 700 mA、T J的实际工作条件下指定= 85°C，并具有“免于分档”的功能，这意味着每个 LUXEON R LED 都落在一个五步麦克亚当椭圆内（颜色空间以 ANSI CCT 颜色分档为中心）。这确保了照明制造商从 LED 到 LED 将获得颜色一致性。

LUXEON R 还与 LUXEON Rebel 和 LUXEON Rebel ES 兼容，同时提供更多的光输出、更高的效率和更好的光质量。这些 LED 的最低 CRI 为

70。LUXEON R 的主要规格包括：

· 在 T J =85°C时进行热测试和指定

· 免分档：< 5SDCM

· 色温：3,000K、4,000K、5,000K、5,700K、6,500K

· 最低显色指数：70

· 最小通量：160 至 200 流明

另一个可以满足LED工矿灯和低棚照明以及各种其他应用的飞利浦平台系列是LUXEON TX平台，该平台可用于各种 CCT 和 CRI。通过该系列，飞利浦增加了至少 85 CRI 选项，以实现更大的设计灵活性和产品差异化。

此前，飞利浦表示，设计人员必须选择与 90 CRI LED 相关的较低功效或与 80 CRI LED 相关的较差显色性。据说 LUXEON TX 通过在 2,700K 到 5,000K 的 CCT 范围内提供高 CRI 和更高的功效来弥补两者之间的差距。

以下是 LUXEON TX 的一些主要特性：

· 紧凑型 3737 封装

· 典型 V F为 2.8 V，热阻为 3K/W

· 在 T J = 85°C 下进行热测试

· 免于分档：– 3 和 5 SDCM

· 超过能源之星流明维持要求

· UL 认可的组件 [E352519] 具有 4 级外壳考虑

总之，工程师在设计他们的LED工矿灯灯具时需要考虑许多因素，包括热管理问题，例如适当的散热，在可用的多个驱动器选项中选择合适的驱动器，以及选择满足必要的技术规格，包括功率、寿命、光输出（流明）、CCT 和 CRI。设计的成本要求也必须被视为一个因素。在设计早期就考虑到这些特性的设计师将以合适的价格开发出高效的照明系统。