如何为工业建筑高棚照明系统选择合适的LED

高棚照明市场正在为LED技术的转变做好准备。这是由于LED灯的价格下降，以及传感器和控制器的进步，这些都有助于进一步降低能耗，实现可接受的投资回报（ROI）。商业和工业环境中的高棚照明应用现在可以充分利用LED在节能和最小化停机时间方面的优势。

Navigant Research（科罗拉多州博尔德）预测高棚灯具和灯具的全球销售将增加到2017年，达到近170亿美元，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技术的改进也推动了这一转变，使LED能够满足照明这些广域空间的严苛要求“同时最大限度地减少对比度，减少眩光，并在许多情况下满足严格的安全和危险环境要求。”

为照明设计师开发利用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。

有许多方法可将LED集成到高棚灯具应用中，有许多考虑因素和/或设计师的权衡，从热设计（散热）和光学控制到驱动器选择和定价。高棚照明系统的设计人员也可能希望开始考虑采用传感器，网络和其他先进的照明控制来进一步节约能源和降低成本，但这超出了我们在此探索的范围。在本文中，我们将介绍几种能够满足性能的LED解决方案，并为高架应用提供所需的成本节约，包括Cree的XLamp XM-L2和XLamp XP-E2以及Philips Lumileds的Luxeon R和Luxeon TX。

Cree推荐一套用于设计LED灯具和灯具的六步框架（图1）。作为该框架的一部分，设计人员在设计高棚照明系统时应评估六个关键特性。这些包括照度分布（footcandles ［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。

图1：Cree用于创建LED灯具和灯具的六步框架（由Cree提供）。这也意味着设计人员需要牢记设计目标，这应该集中在几个特征上，包括光输出（流明） ，电源，灯具效率，寿命，CCT，CRI和功率因数，都有最小和最大目标。

Designlights联盟¹已经列出了一系列技术要求，作为商业和工业建筑高棚灯具的指南和高湾过道灯具。

以下是高架商业和工业建筑的技术规格：

最小光输出：10，000流明

带状流明密度：≥30百分比：20°至50°

最低灯具效率：80 lm/W

允许的CCT：≤5，700K

最小CRI：70

L70流明维持率：35，000小时

保修期：5年

以下是高棚过道灯具的技术要求：

最低照度输出：10，000流明

带状流明密度：≥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CRI：70

L70流明维持率：35，000小时

保修期：5年

现在让我们看看一些满足这些要求的LED示例，从两个第二代XLamp平台开始：XM-L2和XP-E2 LED。

专为高流明应用而设计，包括室内，高棚和户外照明，第二代Cree XLamp XM-L2单芯片LED每瓦流明的亮度提高20％，与原来的XM-L LED相比，每美元流明增加一倍，这意味着照明设计师可以以更低的成本使用更少的LED。 LED在25°C时350 mA时提供高达186流明/瓦的能力。

XM-L2的主要特性包括：

白色，80-CRI白色，85-CRI白色，和90-CRI白色

ANSI兼容的色度箱

在85°C下装箱

最大驱动电流：3，000 mA

低热阻：2.5°C/W

宽视角：125°

在30ºC/85％RH下无限制的地板寿命

可回流焊接 - 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，与现有的XM-L LED设计兼容，利用5 x 5 mm XM封装。 “这使现有客户能够轻松地将第二代零件整合到XM LED设计中，以缩短灯具设计周期并缩短产品上市时间，”Cree表示。

特色是85°C，XM-L2 LED是可提供2，700K至6，200K的色温，并提供80，85和90的最低CRI选项。但是，由于XM-L2 LED是XM-L LED的后续产品，因此能源之星认证的应用仅需3，000根据Cree的数据，小时的LM-80数据，而不是正常的6，000小时。另一种适用于高棚和低棚灯具应用的第二代产品是XLamp XP-E2彩色和白色LED，它们也是与原始XP-E LED相比，每美元流明，每瓦特流明可提高20％。 XP-E2 LED在350 mA时可提供高达128流明/瓦的功率，在350 mA时为每瓦85°C或143流明，在冷白色（6，000K）时为25°C。它们的色温范围为2，700K至7，000K，最小CRI选项为70，80，85和90.XLamp XP-E2彩色LED为皇家蓝提供高达1，409 mW，蓝色为109流明，绿色为253流明，琥珀为203流明，红橙为193流明，红色为155流明，均为最大驱动电流。 br》 XP-E2 LED的主要特性包括：

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兼容的色度箱

白色在85°C下装箱

最大驱动电流：1 A

低热阻：低至5°C/W

宽视角：110°-135°

无限制的地板寿命，≤30°C/85 ％RH

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可以相同的成本和功率提高原始XP-E设计的流明输出，或者通过减少使用更少的系统成本来降低系统成本LED指示灯。由于升级性能所需的最小重新设计，这也加快了产品上市时间。 XP-E2 LED也使用相同的XP占地面积（3.45 x 3.45 mm），并与所有XP LED设计光学兼容。

与XP-L2，XP-E2 LED一样，作为“后续”产品原装XP-E LED，仅需要3000小时的LM-80数据，而不是正常的6000小时，这加快了灯具的质量。

Philips Lumileds还提供几种可用于高架和LED的LED产品。低棚灯具设计。飞利浦表示，应用要求包括增加光学控制以优化灯具间距，均匀照明，准确的显色性，可读性和安全性，即时启动而不会损失可靠性，以及调光和基于占用的控制功能。

一个很好的例子满足这些对高棚灯具以及各种其他应用的要求的是Philips Lumileds的LUXEON R LED系列。所有LUXEON R LED都经过热测试（图2），并在700 mA，TJ = 85°C的实际工作条件下进行了规定，并具有“免于分档”功能，这意味着每个LUXEON R LED都在一个五step MacAdam椭圆（以ANSI CCT颜色箱为中心的颜色空间）。这可以确保照明制造商从LED到LED的颜色一致性。

图2：测试电流下的所有LUXEON R发射器：相对光输出与结温（由Philips Lumileds提供）。

LUXEON R还与LUXEON Rebel和LUXEON Rebel ES兼容，同时提供更多光输出，更高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：

热测试并在TJ = 85°C时指定

免于装箱：《5SDCM

CCT：3，000K，4，000 K，5，000K，5，700K，6，500K

CRI最小值：70

最小光通量：160至200流明

另一个可以满足的飞利浦平台系列LUXEON TX平台以及各种其他应用是高端和低棚照明，可用于各种CCT和CRI。通过这条生产线，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，设计人员不得不选择与90 CRI LED相关的较低功效或与80 CRI LED相关的较差的显色性。据说LUXEON TX通过在2，700K到5，000K的CCT范围内提供更高效率的高CRI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VF为2.8 V，热阻为3K/W

在TJ = 85°C下进行热测试

免于装箱： - 3和5 SDCM

超过能源之星流明维持率要求

UL认可的组件［E352519］考虑4级外壳

总之，工程师需要在设计高棚灯具时考虑了许多因素，包括热管理问题，例如适当的散热，在多种驱动器选项中选择正确的驱动器，以及选择符合必要技术规格的正确LED，包括功率，寿命，光输出（流明），CCT和CRI。设计的成本要求也必须视为一个因素。在设计早期将这些特性考虑在内的设计人员将以合适的价格开发出高效的照明系统。