谈白光 LED 的家用照明

在全球能源短缺、环保要求不断提高的情况下，举世瞩目的 2008 年北京奥运会和 12010 年上海世博会都不约而同地以围绕绿色节能为主题，这给中国 LED|0">LED 照明产业的发展带来了巨大的历史机遇。 2008 年的北京奥运会是奥运历史上首次大规模使用半导体 LED 照明技术，为我们创造了空前的视觉盛宴。在奥运、世博的强力带动下，必将迎来中国 LED 照明市场飞速增长。

天津越秀路、工大的 LED 路灯也已创造了良好的照明效果。

笔者采用 4 ． 8mm 、散光、 1200mcd 的白光 LED 制作了几只 LED 灯，这里对其详细的分析：

一、 1 ． 8W LED 灯和 VS 8 瓦节能台灯 38 头的 LED 灯实测功率 1 ． 8W ； 8 瓦节能灯实测功率 8 ． 5W 。

目测其亮度及照明范围相当，用太阳能电池及光敏电阻测试， 1 ． 8W LED 灯优于 8 瓦节能台灯。

就现阶段而言，白光 LED 灯的每瓦流明数大致与节能灯相当 ( 当然每瓦高达 80-90 流明的超高亮 LED 也已开发出来．但成本过于昂贵，现阶段难以进入寻常百姓家 ) ，那为啥 LED 灯显得更节能呢 ? 这主要可从两方面加以考虑。

1 ．发光角度常规光源大多 360 。全方位的发光，采用反光罩进行定向反射，光的利用率较低。散光的白光 LED 其发光角度在 120 。左右，不需要反光罩，在层高 2 ． 8 米 的房间内吸顶安装，其有效的照射直径达 9 ． 6 米 ，在主照明区域，有较好的照明效果。 1200 上方的空间主要依靠漫反射光，亮度低。

一个 360 °全方位发光的常规光源与 1200 左右 LED 灯，其等距离照明面积之比约为 3 ． 7 ，若在空旷地不使用反光罩的常规光源与等瓦数和等每瓦流明数的 LED 灯相比，在主照明区域内， LED 灯的亮度是常规光源的 3 ． 7 倍 ! 使用反光罩的常规光源亮度有所增加，但要低于 LED 灯。

2 ．光的显色性有报道，根据人眼的明暗视觉解释．在同等照度 ( 仪器测量值 ) 下， LED 路灯比高压钠灯亮 2 ． 5 倍。笔者认为在常规生活活动中不存在暗视觉 ( 暗视觉只有在低于 O ． 01cd/m2 才存在 ) ，也就无明暗视觉之说了，但人限及数码相机等确实发现 LED 灯有更好的照明效果，这又如何解释呢 ? 看过 LED 灯照明效果的人都会发现，大多数 LED 灯的灯光看上去比节能灯的灯光显得更白，具有更好的显色性。

二、电容降压电路的设计

成本是制作 LED 灯推广普及的一大因素，现在市场上的 LED 灯，大都采用电容降压电路作为电源 ( 见附图 ) 。电容降压电路具有体积小、价格低、安装方便等优点，有较好的应用前景。但在设计时往往采用简单的容抗计算确定其降压电容 ( 即全波整流是 1186 谈 -1.jpg 造成使用的降压电容偏小， LED 灯亮度过低。为追求较高的亮度，往往盲目提高降压电容容量，这种情况下常会损坏 LED 。

事实上，在正常工作时， LED 两端的电压变化很小，相当于稳压电路，即 UO ．基本不变，在 Ui 高于 Uo 时，降压电容 C1 才有充放电流流过。我们考虑在输入电压的上升过程中，为 C1 的主充电过程，输入电压的下降过程，为 C1 的主放电过程，在一个半波周期内，降压电容 C1 充放的电荷变化量均为：



可以得出，平均电流值为： ( △ t 为半波周期 )



式中： N 为 LED 数量， Uled 为单只 LED 工作电压。单只 LED 工作电压为 3 ． 1 ～ 3 ． 4V ．应根据实际情况选取。



从实测 UC 可以看出，电容 C1 两端电压并不符合纯阻容电路的分压原理 ( 事实上 C1 两端电压并非简单的正弦波 ) ，若采用简单的容抗计算输出电流，其计算值将达 15 ． 3mA 。

同时。不少文章认为附图的 R2 作为防浪涌电阻必不可少。而笔者认为，附图真起防浪涌的是滤波电容 C2 。 R2 的存在与否对防浪涌不起关键性作用，反而白白消耗电能，可以省略。 C2 具有滤波、防浪涌双重作用，可更有效地提高对电流的利用率及电路稳定性。当滤波电容 C2 较大时，对降压电容 C1 充放电过程电荷的增减牵制作用更大，降压电容 C1 容量的实际值偏差对线路的影响减少。

三、实际照明效果白光 LED 灯具有很强的方向性，可广泛应用于直射照明的场合。在家庭环境下，大多数照明灯均为吸顶或角边安装．这正符合白光 LED 灯的安装需求，对于朝上安装的壁灯、床头灯等不太适合。笔者在客厅、卫生间、楼梯间等安装了多盏 LED 灯，取得了较好的照明效果，总结出如下的结论：

楼梯间每层： 0 ． 5 瓦的 LED 灯，可在夜间常开使用，以减少上下楼梯时的开关灯烦恼。

卫生间、厨房约 7 ～ 8 平方米，采用 2 瓦的 LED 灯，其墙面的反光较好，亮度较高，比原来采用的 40 瓦白炽灯显得更自更亮。

客厅 22 平方米 采用 2 瓦× l0 的 LED 灯．多点均布，双路控制，与原来的 2 盏 40 瓦目光灯大致相当，略偏暗。平时开一路 (5 盏 ) ，需要较亮时双路同开。

卧室 14 平方米 ，采用 2 瓦× 4 的 LED 灯．安装在房屋中心，采用原来的吸顶灯玻璃罩．双路控制。

台灯，近距离看书用，采用带玻璃散光罩的 2 瓦 LED 灯，防止高亮眩目。