LED臺燈質(zhì)量管理與可靠性

1、LED臺燈質(zhì)量特性分析與可靠性設(shè)計(jì)專 業(yè):班 級:姓 名：學(xué)號：指導(dǎo)老師:年 月曰摘要引言現(xiàn)在臺燈行業(yè)的競爭，不單純是規(guī)模與價(jià)格的競爭，最根本的是企業(yè) 核心競爭力的競爭，競爭的實(shí)質(zhì)是看誰能贏得持續(xù)的領(lǐng)先優(yōu)勢。臺燈 一般用在閱讀、書寫、設(shè)計(jì)、批閱等辦公或?qū)W習(xí)照明使用場所.對于 做桌面工作的人來說，保證工作區(qū)的良好的視覺環(huán)境，對提高學(xué)習(xí)和 辦公的質(zhì)量，提高工作效率,保護(hù)身體健康有很大的好處.只有充分地 認(rèn)識照明的特點(diǎn)并選擇合適的燈具，才能讓我們的學(xué)習(xí)和工作變得更 加輕松舒適，身體變得更加健康，生活變得更加豐富多彩，工作變得更 加愉快.在使用臺燈的場所，如果燈光的照度和顯色性不夠,會使閱讀 者過度使

2、用視力,導(dǎo)致眼睛疲勞,而燈光光線長期地頻閃或有眩光會 給人的視覺神經(jīng)系統(tǒng)帶來嚴(yán)重傷害，所以要特別講究照明的質(zhì)量.從 滿足人類照明舒適、健康的角度并考慮到能源的節(jié)約,良好的照明應(yīng) 具備五個(gè)條件：1、桌面照明要有足夠的照度2、顯色指數(shù)不低于80 3、 光線要穩(wěn)定4、無眩光5、使用綠色照明產(chǎn)品第一章概述1.1國內(nèi)外臺燈發(fā)展19世紀(jì)末人類制造出電光源開始，是人工照明的高級階段，國外 在照明領(lǐng)域一直處于領(lǐng)跑世界的地位。電光源的發(fā)展可分為白熾燈、 熒光燈、氣體放電燈、場致發(fā)光光源、LED光源五個(gè)時(shí)期：白熾燈時(shí)期白熾燈利用熱能輻射發(fā)光的原理，使電流通過燈絲發(fā)熱之后發(fā)出 可見光。但是，白熾燈的電能損耗太大，效

3、率太低，而且光色偏黃， 因此在某些場合也不宜使用。熒光燈時(shí)期熒光燈是利用低氣壓的汞蒸氣在放電過程中能輻射紫外線，通過 紫外線刺激熒光粉而發(fā)光的原理。因其光色接近日光，且發(fā)光過程中 散熱很少，所以被全世界廣泛應(yīng)用。氣體放電燈時(shí)期氣體放電燈是根據(jù)氣體、金屬蒸氣或幾種氣體與金屬蒸氣混合放 電而發(fā)光的原理所制成的燈，也是通過氣體放電把電能轉(zhuǎn)換為光能的 一種電光源。熒光燈、高壓汞燈、鈉燈和金屬鹵化物燈等都是應(yīng)用了 氣體放電燈的原理。場致發(fā)光光源時(shí)期場致發(fā)光是根據(jù)電能激發(fā)的原理，使熒光粉在電場作用下發(fā)光， 屬于冷光型光源。這種光源省電且壽命長，此外它的亮度可由電壓和 頻率來調(diào)節(jié)，由于發(fā)光效率非常高，可用來

4、制作大面積的發(fā)光繃或塔 頂。LED光源時(shí)期LED也叫發(fā)光二極管，它是一種將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體，LED 改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與熒光燈發(fā)光的原理，而采用電場發(fā)光原理。 LED的壽命長、光效高、無輻射、低功耗。其在家居照明中還很少用 到，近幾年出現(xiàn)了不少LED的充電臺燈，這也是臺燈設(shè)計(jì)的一大亮點(diǎn)， 無數(shù)的照明設(shè)計(jì)師開始青睞于這項(xiàng)新的照明技術(shù)。臺燈是燈具的一個(gè)種類，臺燈一般與落地?zé)?、吊燈、吸頂燈等種 類成系列推向市場，一般保持系列化、統(tǒng)一化的設(shè)計(jì)風(fēng)格，這樣即節(jié) 約了研發(fā)產(chǎn)品的成本又便于消費(fèi)者選購統(tǒng)一裝飾風(fēng)格的燈具。單獨(dú)的 臺燈設(shè)計(jì)，一般較注重功能性，如可調(diào)節(jié)角度的臺燈、工作用護(hù)眼臺 燈、小型LED

5、充電臺燈等。臺燈的造型設(shè)計(jì)趨于情感化方向，著重體 現(xiàn)產(chǎn)品的內(nèi)在品質(zhì)，使人和產(chǎn)品之間產(chǎn)生情感上的共鳴，體現(xiàn)在互動 性、人性化、趣味性等方面。近年來，綠色設(shè)計(jì)也已經(jīng)引入燈具行業(yè)， 臺燈設(shè)計(jì)也逐漸關(guān)注節(jié)能和環(huán)保。日前的燈具光源多采用節(jié)能燈，LED 光源日前雖然技術(shù)還不太成熟，但它必將是未來燈飾行業(yè)發(fā)展的一個(gè) 大趨勢1.2臺燈的發(fā)展前景：日前市場上的臺燈按其種類可分為三種：一種是普通的白熾臺燈，一 種是鹵素臺燈、另一種是熒光臺燈.采用普通的白熾燈泡或鹵素?zé)舻?臺燈,其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)廉、發(fā)光的連續(xù)性能好，但耗能多，尤其夏天會使人 感到熱.由于燈絲發(fā)光較集中，如果其功率稍大就會產(chǎn)生眩光,如果其 功率稍小,又會造

6、成照明度不夠，而且頻閃問題嚴(yán)重.另一種普通熒光 燈的臺燈，因熒光管發(fā)光面較大，從而被照射面采光較均勻,被照射物 后影形較小，對眼睛有較小干擾.但它的顯色指數(shù)低，且其頻閃效應(yīng)使 眼睛容易疲勞.至于壽命結(jié)束的含汞燈，不應(yīng)該隨便廢棄和破碎,應(yīng)集 中處理以回收有害物質(zhì).這一點(diǎn)國外有些國家已有國家立法，由于目 前大功率LED臺燈正處在市場開拓階段，價(jià)格偏高，且客戶對其了解 甚少.但其市場潛力巨大.考慮到它的諸多優(yōu)點(diǎn),如護(hù)眼、省電、環(huán)保 和長壽命，它的生命力極強(qiáng).可以預(yù)計(jì),在不久的將來，隨著大功率LED 臺燈成本的不斷下降，它的市場會有爆炸性的發(fā)展.到時(shí),大功率LED 臺燈將進(jìn)入千家萬戶，成為我們每天工作

7、生活的好伙伴.1.3.研究目的研究臺燈的主要目的是方便自動開關(guān)燈、防止近視和矯正坐姿。它的靈感來自于生活中一些有礙健康的壞習(xí)慣，例如：電燈開關(guān)離你 比較遠(yuǎn)時(shí)就懶的關(guān)燈，看書趴在桌上看。這些小習(xí)慣在我們不知覺的 時(shí)候就養(yǎng)成了，照成了現(xiàn)在許多人近視、脊柱彎曲，另外許多人不愛 隨手關(guān)燈，造成能源的浪費(fèi)。設(shè)計(jì)好的臺燈，一方面可以更節(jié)省電 能，有利于環(huán)保，；另一方面可以糾正使用者的坐姿，預(yù)防脊椎變形 和近視。1.5研究意義近年來，我國青少年近視發(fā)病率節(jié)節(jié)上升，發(fā)病人數(shù)居全球首位，達(dá) 到歷史空前水平。近視正嚴(yán)重危害青少年的健康成長，同時(shí)影響我國 高素質(zhì)人才職業(yè)的篩選，縮小特殊職業(yè)人員的選取范圍，更是對實(shí)現(xiàn)

8、 我國二十一世紀(jì)健康日標(biāo)的嚴(yán)重挑戰(zhàn)。近視眼時(shí)時(shí)影響著青少年的學(xué) 習(xí)、健康、工作和生活，而且近視眼的防治是一種世界性的難題，迄 今沒有治愈的有效藥物和方法。日前的治療方法都存在很多隱患和風(fēng) 險(xiǎn)。所以必須從誘發(fā)學(xué)生患近視的根源上做起，才能真正防止?，F(xiàn)在的青少年之所以出現(xiàn)這么嚴(yán)重的近視問題，原因在于平生生活學(xué) 習(xí)中不注意坐姿，離光源太近，久而久之就出現(xiàn)了視力下降的情況。 我們設(shè)計(jì)的這種燈，它可以在使用者看書寫字姿勢不正確或距燈太近 時(shí)，燈光慢慢變暗來提醒你，直至你坐姿正確為止。從而是你養(yǎng)成良 好的讀書寫字姿勢，保護(hù)好視力防止近視的發(fā)生。1.6臺燈功能在溫馨的居室里，除了給居室照明，臺燈開始發(fā)揮著更加

9、奇妙的作用， 溫馨的床頭，設(shè)計(jì)巧妙的玄關(guān)，被人忽視的轉(zhuǎn)角，甚至在時(shí)尚的浴室 里，都能看到各式各樣的臺燈提升著家的品位。臺燈的擺放技巧在 客廳里，臺燈通常擺放在沙發(fā)轉(zhuǎn)角處，因?yàn)檫@個(gè)位置既可以彌補(bǔ)轉(zhuǎn)角 的空白，起到裝飾作用，又可以讓主人靠在沙發(fā)上，借著臺燈的光亮 看書。書房里的臺燈主要功能是學(xué)習(xí)照明，因此，最好選擇一些顏色 清爽、造型簡潔的。在考慮其亮度的前提下，其色彩要適合書房平靜、 雅致的學(xué)習(xí)環(huán)境。而臥室里的采光環(huán)境應(yīng)該以溫馨、愜意為追求目的。 如果配合風(fēng)格一致的臺燈和清麗的窗簾，讓你的臥室倍感舒適和溫 暖。裝飾功能愈明顯居室的臺燈已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了臺燈本身的價(jià)值， 臺燈已經(jīng)變成了一個(gè)不可多得的藝

10、術(shù)品。在輕裝修重裝飾的理念下， 臺燈的裝飾功能也就更加明顯。為了讓空間更加富有層次感，燈飾 的選擇在家庭裝修里就變得非常重要。很多人都很重視吊燈、射燈、 落地?zé)舻倪\(yùn)用，但卻忽略了臺燈的選擇，其實(shí)，臺燈雖然小，要是運(yùn) 用的好，對家居的裝飾效果一點(diǎn)也不小。而且臺燈裝飾起來也很方便， 只需在需要光源的方位多預(yù)留幾個(gè)插座即可。重慶燈飾至于臺燈款 式、風(fēng)格的選擇，可根據(jù)自己的喜好與居室的裝飾風(fēng)格而定。第二章、質(zhì)量特性分析LED臺燈質(zhì)量特性分析1、光源方向性好，按需照明，作為應(yīng)急臺燈較好。2、體積小，LED基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹脂里面， 所以它非常的小，非常的輕。3、照度充足,滿足普通照明需

11、求。4、耗電量低LED耗電相當(dāng)?shù)汀?、綠色環(huán)保，高效節(jié)能，LED是由無毒的材料作成，不像熒光燈含水 銀會造成污染，同時(shí)LED也可以回收再利用。6、無紫外線、無紅外線。堅(jiān)固耐用，LED是被完全的封裝在環(huán)氧樹 脂里面，它比燈泡和熒光燈管都堅(jiān)固。燈體內(nèi)也沒有松動的部分，這 些特點(diǎn)使得LED可以說是不易損壞的。7、壽命長：LED光源有人稱它為長壽燈，意為永不熄滅的燈。第三章、臺燈可靠性設(shè)計(jì)與分析3.1設(shè)計(jì)方法人機(jī)工程法3.2設(shè)計(jì)理念燈罩上要合理遮擋光線以達(dá)到不影響別人的核心思想結(jié)構(gòu)上要合理利用空間，而且高度和光線范圍要符合個(gè)人差異性材料上要盡量用藍(lán)綠色，增加人的舒適感選材盡量經(jīng)濟(jì)，以降低制造成本要做到

12、節(jié)省能源3.3設(shè)計(jì)方案3.1.1光源的選擇日前光源的選擇主要有倆個(gè)待選方案：一是普通白熾燈；進(jìn)行對比與 選擇：我們都知道無頻閃、無輻射、無眩光；我們都知道無頻閃、無 輻射、無眩光、護(hù)視力才是健康的。其實(shí)普通臺燈會因極高的交流電 頻閃產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁輻射，并且含有鎢、汞等有毒金屬，嚴(yán)重危害人 們的身體健康。而LED燈采用低壓直流發(fā)光技術(shù)，完全杜絕頻閃、輻 射和眩光，有效消除傳統(tǒng)光源中紫外線、紅外線對眼睛的傷害即使 夜間在長時(shí)間燈下學(xué)習(xí)，也不會出現(xiàn)頭痛眼脹的現(xiàn)象。3.1.2燈罩的設(shè)計(jì)乳白燈罩的主要作用是使光線更柔和、更均勻的向空間發(fā)散，而不會 產(chǎn)生刺眼的狀況。保護(hù)眼睛，也使燈具更符合其使用功能。且其

13、透光 率必須在一定范圍內(nèi)，不能使光能在罩內(nèi)浪費(fèi)太多，也要能夠使光線 經(jīng)過膜層散射到每個(gè)空間，既看不到內(nèi)部燈珠，也使光線最大限度的 發(fā)散出去?？煽啃栽O(shè)計(jì)模型由于臺燈結(jié)構(gòu)簡單，本身體積小，占用面積少，成本低，加上臺燈本 身的特點(diǎn)與用途，故適合采用串聯(lián)系統(tǒng)。串聯(lián)系統(tǒng)的特點(diǎn)是一個(gè)單元 失效，整個(gè)系統(tǒng)就失效。即使臺燈出現(xiàn)失效，也容易更換或修復(fù)。要提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，必須對每一個(gè)單元質(zhì)量都要控制，只有零件的質(zhì)量特性好，才能保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。LED臺燈可靠性的主要特征量5.1臺燈可靠度：假設(shè)規(guī)定的時(shí)間為t，產(chǎn)品的壽命為T，在一批 產(chǎn)品中的壽命有的Tt，也有的TWt,從概率論角度可以將可靠 度表示為Tt

14、的概率，即R (t) =P (Tt)5.2失效概率：指產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)失效的概率， 其值等于1減去可靠度。累積失效概率是指產(chǎn)品在規(guī)定條件下和 規(guī)定時(shí)間內(nèi)完不成規(guī)定功能的概率，故也成為不可靠度。它也是 時(shí)間t的函數(shù)，記作F (t)，顯然F (t) =P(TWt)可靠性分析。6.1性能效率高：大功率LED的發(fā)光效率已超過45 lm/W，更由于 LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，光效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于白熾燈并正 在趕上節(jié)能燈和熒光燈。光線質(zhì)量高：由于光譜中沒有紫外線和紅外線，故沒有熱 量，沒有輻射，不會給人眼帶來負(fù)擔(dān)，長時(shí)間閱讀或工作不會有眼睛 發(fā)疼發(fā)脹的現(xiàn)象。顯色性好：與熒光燈相比，大功E

15、D臺燈的顯色指數(shù)高， 通常在80左右。這樣有利于減少人眼的疲勞程度，對保護(hù)視力有很 大幫助。（4）維護(hù)成本低：LED壽命長，光通量半衰期壽命超過5萬小 時(shí)以上，一般正常使用30年以上?？箾_擊和抗震能力強(qiáng)，沒有鎢絲、 玻殼等易損壞的部件，非正常“報(bào)廢”的可能性很小。（5）體積?。嚎梢允篃艟咝∏删?，更適合不同的使用場所。（6）靈活性：與蓄電池配合很容易把臺燈做成應(yīng)急燈。當(dāng)停電 或緊急情況下，幫助人們疏散和照明。（7）綠色環(huán)：廢棄物可回收，沒有污染，不像熒光燈含有汞成 分。6.2可信性LED臺燈有高效的光學(xué)系統(tǒng)而高效能的光反射器是最有技術(shù)含量 的部件之一。它具有高度的反射性、良好的控光角度和反射光

16、線的均 勻度。我們通過計(jì)算機(jī)模擬來設(shè)計(jì)燈具的光學(xué)系統(tǒng)，使得從LED發(fā)出 的光線通過反射器和透鏡等光學(xué)器具重新分配，配光合理，完全達(dá)到 設(shè)計(jì)要求。反射器經(jīng)過陽極氧化處理反射效率高、耐久性好；用透光 率高的混光材料做燈罩。即保持了光學(xué)系統(tǒng)的高效率，又減少了眩光。6.3安全性安全性是產(chǎn)品的重中之重，產(chǎn)品只有在不危害人身安全的前提 下，才能是合格的產(chǎn)品。LED臺燈有良好的散熱系統(tǒng)，散熱是影響臺 燈LED使用主要因素，大功率LED應(yīng)用過程中器件和燈具的散熱顯得 很是重要。對LED封裝和二次散熱進(jìn)行充分設(shè)計(jì)，采用中空帶翅金屬 散熱體和金屬材質(zhì)的燈罩散熱，降低LED光源的熱阻，獲得良好的整 體熱特性。6.4

17、適應(yīng)性優(yōu)秀的燈具不僅有高品質(zhì)的LED、高品質(zhì)的電器組件、高效能的 反射器、合理的結(jié)構(gòu)，還要有好的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)。在大功率LED臺 燈產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就充分利用大功率LED的特點(diǎn)和優(yōu)勢，在滿足實(shí)用需求 和最大限度地發(fā)揮光源功效的前提下，對燈具進(jìn)行小型化設(shè)計(jì)，將燈 具整體設(shè)計(jì)成小巧精致可以適合不同的使用場所。使燈具在外觀造型 上具有關(guān)觀、舒服、耐用等美學(xué)效果又能夠和環(huán)境相協(xié)調(diào)。燈具的結(jié) 構(gòu)件全部采用金屬材質(zhì)，給人以結(jié)實(shí)耐用和高檔次的特點(diǎn)，體現(xiàn)出產(chǎn) 品高檔和現(xiàn)代感的特點(diǎn)。6.5經(jīng)濟(jì)性與熒光燈相比，大功率LED臺燈的顯色指數(shù)高，通常在80左右。 這樣有利于減少人眼的疲勞程度，對保護(hù)視力有很大幫助，LED壽命

18、長，光通量半衰期壽命超過5萬小時(shí)以上，一般正常使用30年以上。 抗沖擊和抗震能力強(qiáng)，沒有鎢絲、玻殼等易損壞的部件，非正常“報(bào) 廢”的可能性很小。6.6時(shí)間性隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，LED臺燈的生產(chǎn)規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大，企業(yè) 對LED臺燈生產(chǎn)技術(shù)的不斷深入研究，將有效提高LED的生產(chǎn)工藝水 平與交貨時(shí)間，來滿足顧客需要隨時(shí)間變化的能力第四章、總結(jié)在這次課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的過程中，我把以前所學(xué)的課再次的復(fù)習(xí)了 一遍，通過這樣的一次學(xué)習(xí)，對之前的各門功課更為了解，之前不是 十分了解的知識點(diǎn)通過這次設(shè)計(jì)性的學(xué)習(xí)理解了；并且通過這種系統(tǒng) 的綜合學(xué)習(xí)，把各門專業(yè)課成系統(tǒng)的，有脈絡(luò)的結(jié)合在一起，使我對 產(chǎn)品設(shè)計(jì)這門學(xué)科的了解更為清晰。這次的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使我們更加清 楚研究一個(gè)問題的層次和方法，一個(gè)好的層次才能更清楚的分析展 開，更利于有邏輯的思考。同樣用數(shù)理的方法，分析產(chǎn)品的質(zhì)量以及 使用壽命，是的得出的結(jié)論更能使人信服。通過此次團(tuán)隊(duì)的合作，我們了解了合作的力量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于個(gè)人，一個(gè) 團(tuán)隊(duì)的分析會讓問題更充分的暴漏，同樣大家各抒己見，用頭腦風(fēng)暴 法使的解決的方法更多，從而得出合理的具有操作性的實(shí)際可行的辦 法。此次我們團(tuán)隊(duì)成員三人，大家明確了任務(wù)后，小組討論分工，由 于這次設(shè)計(jì)的幾個(gè)方面老師已經(jīng)給定，所以大家就各自分了任務(wù)，開 始了作業(yè)。設(shè)計(jì)中