过家家

　　led照明灯是利用第四代绿色光源LED做成的一种照明灯具。LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点。可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。

　　前景

　　近年来，世界上一些经济发达国家围绕LED的研制展开了激烈的技术竞赛。美国从2000年起投资5亿美元实施“国家半导体照明计划”，欧盟也在2000年7月宣布启动类似的“彩虹计划”。我国科技部在“863”计划的支持下，2003年6月份首次提出发展半导体照明计划。

　　特点

　　1.高节能：节能能源无污染即为环保。直流驱动，超低功耗(单管0.03-0.06瓦)电光功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能80%以上。

　　2.寿命长：LED光源有人称它为长寿灯，意为永不熄灭的灯。固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。

　　3.多变幻：LED光源可利用红、绿、篮三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合，即可产生256×256×256=16777216种颜色，形成不同光色的组合变化多端，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。

　　4.利环保：环保效益更佳，光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，而且废弃物可回收，没有污染不含汞元素，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。

　　5.高新尖：与传统光源单调的发光效果相比，LED光源是低压微电子产品，成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等，所以亦是数字信息化产品，是半导体光电器件“高新尖”技术，具有在线编程，无限升级，灵活多变的特点。

　　专业术语

　　1.波长：光的色彩强弱变化，是可以通过数据来描述，这种数据叫波长。我们能见到的光的波长，范围在380至780nm之间。单位：纳米(nm)

　　2.亮度：亮度是指物体明暗的程度，定义是单位面积的发光强度。单位：尼特(nit)

　　3.光强：指光源的明亮程度。也即表示光源在一定方向和范围内发出的可见光辐射强弱的物理量。

　　单位：烛光(cd)

　　4.光通量：光源每秒钟所发出的可见光量之总和。单位：流明(Lm)

　　5.光效：光源发出的光通量除以光源的功率。它是衡量光源节能的重要指标。单位：每瓦流明(Lm/w)。

　　6.显色性：光源对物体呈现的程度，也就是颜色的逼真程度。通常叫做"显色指数"单位：Ra。

　　7.色温：光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温。

　　单位：开尔文(k)。

　　8.眩光：视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比，所造成的视觉不舒适称为眩光，眩光是影响照明质量的重要因素。

　　9.同步性：两个或两个以上LED灯在不规定时间内能正常按程序设定的方式运行，一般指内控方式的LED灯，同步性是LED灯实现协调变化的基本要求。

　　10.防护等级：IP防护等级是将灯具依其防尘、防湿气之特性加以分级，由两个数字所组成，第一个数字代表灯具防尘、防止外物侵人的等级(分0-6级)，第二个数字代表灯具防湿气、防水侵人的密封程度(分0-8级)，数字越大表示其防护等级越高。

　　应用

　　LED照明应用在过去以建筑景观用照明为主，如庭园路灯(Path light)、探照灯(Floodlight)、阶梯灯(Step lights)、阳台灯等，占2008年整体LED照明市场约43%，但此一领域增长性已趋缓慢，未来看好的新兴增长领域，户外应用在于LED路灯，其增长潜力不容忽视，因全球路灯装置盏数已达到1.8亿盏，且中国、美国等国家更积极采用这一类型路灯。

　　室内应用则是以零售展示用照明增长最快，未来3年内增长率仍将维持5成以上。至于倍受期待的居家照明，因家用照明每天的使用时间平均约4.3小时，省电特性所能创造的效益因使用时间不足而有限，仅能期待LED灯泡/灯具发光效率大幅提升并引导灯泡/灯具成本快速下降，方能普及到一般家庭。

　　工业LED照明灯介绍

　　适用于：仓库，缆沟，巷道及特种场合照明。

　　性能特点：

　　1.采用第四代绿色环保、大功率白光LED固态光源，光效高，使用寿命长达10万小时，可实现长期免维护;人性化的产品设计，客户可按不同的照明场所选择相适应的工作电压;

　　能耗低，耗电量仅为相同光通量白炽灯的20%;

　　2.采用宽电压设计，使用更加方便;

　　3.采用LED防眩灯罩使光线更柔和，无眩光，不会引起作业人员眼睛的疲劳，提高工作效率;良好的电磁兼容不会对电源造成污染;

　　4.外壳采用轻质合金材料，耐磨抗腐，防水防尘;

　　5.透明件采用进口防弹胶材料，透光率高，抗冲击性能好，能使灯具在各种恶劣的环境下正常工作。

　　主要技术参数：

　　LDE照明优点

　　1.发光效率高

　　LED经过几十年的技术改良，其发光效率有了较大的提升。白炽灯、卤钨灯光效为12~24流明/ 瓦，荧光灯50~70流明/瓦，钠灯90~140流明/瓦，大部分的耗电变成热量损耗。LED光效经改良后将达到达50~200流明/瓦，而且其光的单色 性好、光谱窄，无需过滤可直接发出有色可见光。目前，世界各国都在提高LED光效方面进行研究，在自己动手组装LED照明灯不远的将来其发光效率还将有更 大的提高。

　　2.耗电量少

　　LED 采用直流驱动，单管驱动电压1.5~3.5V,电流10~18mA,反应速度快，可工作在较高频率。

　　同样照明效果的情况下，耗电量约是白炽灯泡的十分之一，约是荧光灯管的三分之一。以桥梁护栏灯为例，同样效果的一支日光灯含镇流器损耗其耗电要40 多瓦，而采用LED 每支的功率只有10~15W,无需镇流器，而且可以七彩变化。

　　3.使用寿命长

　　采用电子光 场辐射发光，灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。而采用LED 灯体积小、重量轻，环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击和震动，不易破碎。LED 平均寿命达10 万小时。用于照明的普通白光LED 有效使用寿命也在2 万小时以上，号称零光衰的专用照明LED 则寿命更长。 LED 灯具使用寿命可达5~10 年，可以大大降低灯具的维护费用，避免经常换灯之苦。

　　4.安全可靠性强

　　发热量低，无热辐射，冷光源，能控制光型及发光角度，光色柔和，无眩光;不含汞、钠元素等可能危害健康的物质。

　　5.有利于环保

　　LED 为全固体发光体，耐震、耐冲击不易破碎，废弃物可回收，没有污染。光源体积小，可以随意组合，易开发成轻便薄短小型照明产品，也便于安装和维护。当然，节 能是我们考虑使用LED 光源的最主要原因，也许LED 光源要比传统光源昂贵，但是用一年时间的节能收回光源的投资，从而获得4~9 年中每年几倍的节能净收益期。

　　LED照明灯的制作

　　这里向大家介绍一款LED 照明灯的制作，我们首先大致了解一下白光LED 的特性。本款套件采用的是直径5mm 的草帽头白光LED,外形如图1 所示。每只LED 额定电压为3.0~3.2V,亮度为1400~1600mcd,额定工作电流20mA.当工作电流较小一些时，发光效率较高一些，温升也越低，其有效的光 源寿命可在2 万小时以上。(因为随使用时间增加，LED 会因为光衰而导致亮度逐渐降低，有效光源寿命是指LED 工作时能发出有效的、有利用价值的光的累计工作时间，超出这个时间，LED 虽然还能点亮，但亮度过低，从而失去实用价值。)而普通的节能灯的使用寿命也只有5000 小时左右，普通白炽灯泡的寿命只有1000小时左右，从更换灯泡的成本和所节约的电费来看，使用LED 照明灯还是非常划算的。

图1 草帽头白光LED外形

　　成品LED 灯如图2 所示。全灯实测功耗约为3.3W 左右。点亮后大致相当于40W 白炽灯的亮度，与7-9W 的节能灯亮度相当，连续点亮24 小时，耗电也不足0.08 度，具有显著的节能效果。灯底部采用与普通白炽灯一致的E27 规格螺纹口，便于安装。采用磨砂灯罩，在保证较高透光率的同时，也使得直视LED 时不至于刺眼。本款LED 灯适合在书桌、床头、厨房、卫生间、公共楼道等区域不太大的地方作为照明使用。

图2 成品LED灯

　　电路原理图如图3 所示。220V 市电先经过C1、R2 阻容降压，其中R2 为泄放电阻，C1 为降压电容，其耐压为400V之后经W1 整流桥输出直流电，再经R4 限流后，送给60 只串联在一起的LED.因为阻容降压接LED 的负载不是纯电阻，而是近似稳压管特性，按此原理图参数选择元件，流经LED 的电流大约为13mA.C2 是滤波电容，可以防止开灯瞬间时的大电流对LED 的冲击。R1 是NTC 热敏电阻，当电路出现意外状况导致电流增大时，其阻值变大，促使电流降低，从而起保护作用。

图3 电路原理图

　　LED 灯的主要零配件如图4 所示。LED 共配有60+2 只，其中2 只是备件。焊装LED 的圆形印板的元件面加涂了白色漆，可以增加反光效果。为方便用户制作，套件出厂时已将螺纹口内部的220V引线通过专用工具压接好，可以避免该引线脱落而引发意外。

图4 LED 灯的主要零配件

　　下面开始组装，可先焊装LED 灯板。LED 的长引脚是正极，短引脚是负极。圆形印板上LED 符号带有阴影的一端是负极。因为LED 是低压低电流的高敏感的电子元件，白光LED 对静电十分敏感，如被静电损害，会显示一些不良特性，如漏电电流增加，在测试时不亮或发光不正常，因此在焊接时一定要做好防静电保护，操作者应佩带防静电手环，以防止静电对LED 带来的损害。要选用不漏电的30W 尖头电烙铁焊接，可以先焊好LED 的一个引脚观察LED 的位置，如果不正可以融化焊锡时扶正，确认位置正确后再焊接另一个引脚。焊接要干脆果断，焊接时间不能过长，应控制在2 秒以内，否则LED有可能被焊坏。对照符号一一将LED 焊装在圆形印板上，焊好的外观如图5 所示。

图5 焊好的外观

　　接下来焊接驱动板，空板图6 所示，对照原理图的元件编号，将元件一一焊装在驱动板上，焊好的驱动板如图7 所示。

图6 空板图

图7 焊好的驱动板图

　　之后用导线将螺口、驱动板、LED 灯板连接起来，将螺口的中间点引线与驱动板的C1 相接，螺纹部分的引线与R1 相接。驱动板输出"+"和"-"分别与LED 灯板的"+"、"-"相接，注意：驱动板的输出引线要先穿过固定架，再与LED 灯板相接。

　　如图8 所示。

图8

　　将驱动板装入灯体内，用热融胶枪将驱动板的四角与灯体固定。没有热融胶枪的用户，可以将套件内的胶块用刀割成四小块，用电烙铁加热胶块固定驱动板。然后将固定架装入灯体，沿着灯体内的槽旋转固定架，使固定架的四翼正好进入槽内。如图9 所示。

图9

　　用螺丝穿过LED 灯板的中间孔与固定架紧固，如图10 所示。

图10

　　最后将磨砂灯罩扣上，LED 就制成了。如图11 所示。

图11

　　将组装好的LED 灯安装在普通螺口灯座上，就可以享受既节能又环保的新型灯具带来的不一样的体验了。

　　提示：带有调光功能、声控控制的，以及其他带有可控硅控制的螺口灯座，不适合直接安装本LED 灯。

　　元件清单表

　　发展概况

　　LED灯难进百姓家上面已介绍了白光LED的特点及性能的提高，并开发出应用于各种场合的白光LED 灯，但LED灯难进百姓家。这不是生产上存在什么难题，主要原因是白光LED照明灯的发光效率还不太高，并且价格太贵，使一般百姓家难以接受。以家庭常用的白炽灯、节能荧光灯与相同亮度的白光LED灯的价格比较1W白光LED的单价是8～10元，3W的单价是20～25元(与LED的质量及品牌有关)，另外还要驱动电路及结构件。再考虑生产厂家的利润及商业利润，则单价可能要120元以上。

　　我国在上海、南昌、大连、厦门已建立四大半导体照明基地及有关科研单位，他们将对LED灯的推广工作起到重大作用。LED照明灯虽然还难进百姓家，但是还有很多领域可以大量地应用LED照明灯。这些领域的应用可促进大功率白光LED的生产、可促进技术的提高，并可降低生产成本。在LED照明设计、应用上也可获得更多的经验，有利于将来的推广。

　　这些应用领域都是用电大户，对节电能起到很大作用。它们是:

　　1. 城镇街道的路灯系统(包括太阳能路灯系统);

　　2. 隧道及地下停车场(包括地下商场);

　　3. 交通工具的照明(汽车、电车、轮船、飞机等的内部及部分外部照明灯);

　　4. 大的公共场所的LED照明系统，例如火车站、地铁站、飞机场、大型超市、大型百货公司、大厦及医院等;

　　5. 无电区的LED灯照明工程。由于LED照明灯一般采用低压直流(恒流)供电。

　　若采用交流220V市电供电，需要专门的变电装置输出低压直流电(如12V、24V等)并由LED驱动器来驱动LED灯。所以最好在新建这些建筑时就考虑到用LED灯，则在建筑设计中都把它设计在内，这要经济得多。而归建筑原用日光灯的照明系统要改造成LED照明，则改造的费用大、改造的时间长(如改造一个地铁站或一个候机大厅的照明系统)。新建LED照明供电系统需要比传统照明供电系统要复杂些，费用要高得多，如果没有政策的支持及经济的扶持是难以成功的。

　　中国的照明市场，容量巨大，2015年，包括灯饰，灯具和光源，市场产值可达5000亿人民币。在光电企业负责人看来，当前LED终端售价持续下降，利润也随之缩水，而打造智能照明则成行业新的增长点。2013年是LED行业发展的关键年，2014-2015年LED产业将呈现一个爆发式成长阶段。