白光LED的分析及教室白光LED照明燈具選擇

侯金夢 閆麗飛 張朋朋 程志超

摘 要 中國人口基數大，資源相對短缺，因此發展節約型社會是一項具有重要意義的事情。隨著經濟的發展和社會生活水平的不斷提高，人們學習，工作的空間和場所也隨之變大，照明裝置的種類，數量，規模也增大。一般來說，學校、商場等公共場所需要大量的照明裝置，這樣如何選擇一些比較節能的照明裝置就顯得很有價值了。

關鍵詞 LED 照明燈具 選擇

中圖分類號：TS956 文獻標識碼：A

1 白光LED的特性分析

1.1 LED伏安特性

白光LED的核心為PN結，則LED的伏安特性和通常的二極管伏安特性是一樣的。理論上的伏安關系式為： = （），為LED正向電流，為反向飽和電流，是正向電壓，電子電荷 = 1.6 ？1019，波爾茲曼常數 = 1.38 ？1023，為熱力學溫度，常數約為2，當外加電壓較高的時候，約為1。 在室溫下（ = 300K）， / 約為26mV，在正向電壓大于零點幾伏，遠大于1，理論上伏安關系式可化為：≈。此式表明白光LED的電流與電壓呈指數關系，而指數關系不適合表述其等效模型。一般用工作在額定電流附近的LED折線模型來近似模擬LED的特性，近似式為： = + ，為LED的導通電壓，是等效內阻，一般大功率LED的導通電壓為3～3.7V，當白光LED兩端的電壓比導通電壓小時，基本上沒有電流流過LED。而當外加正向電壓增大到導通電壓時，一般認為正向電流與正向電壓成指數關系。當正向電流急劇變化時，正向電壓的變化是很小的；相反，當正向電壓變化很小時，有可能使正向電流發生急劇變化，這時電流與電壓呈近似的線性關系 。

1.2 LED熱特性

具有高的發光效率是白光LED的最大的優點，但每次升級LED發光效率時將大大增加它的發熱量。發熱量過大，并會大大降低LED的壽命，因此如何減少熱量的產生和LED散熱是目前研究的熱點，也是一個難以解決的問題。大功率LED約80%的功率轉換成熱能，PN結溫升高會導致芯片的光產生紅移，色溫下降，溫度過高會導致光衰加劇，并且呈指數下降。

2 白光LED的基本參數

白光LED除發白光外，其電氣特性和基本參數與普通二極管類似，其基本參數有：

（1）最大正向電流：所允許加的最大正向電流。超過此值，發光二級體可損壞二極體。

（2）最大反向電壓：所允許加的最大反向電壓。超過此值，發光二極體可能被擊穿。

（3）最大允許功率：其值為LED兩端允許的正向電壓與正向電流之積的最大值。

（4）工作環境溫度：LED 可正常工作時所環境溫度范圍低于或高于此溫度范圍，將不能正常工作，效率大大降低。

3 教室白光LED照明燈具

3.1 室內LED照明燈具特點

（1）體積小，LED基本上是一塊很小的晶片被封裝在環氧樹脂里面，所以它非常小，非常輕。

（2） 耗電量低，LED耗電相當低，直流驅動，超低功耗（單管0.03-0.06W），電光功率轉換接30%。一般來說LED的工作電壓是2-3.6V，工作電流是0.02-0.03A；這就是說，它消耗的電能不超過0.1W，相同照明效果比傳統光源節能近80%。

（3）使用壽命長，人稱LED光源為長壽燈。它為固體冷光源，環氧樹脂封裝，燈體內也沒有松動的部分，不存在燈絲發光易燒、熱沉積、光衰等缺點，在恰當的電流和電壓下，使用壽命可達6萬到10萬小時，比傳統光源壽命長10倍以上。

（4）高亮度、低熱量，LED使用冷發光技術，發熱量比普通照明燈具低很多。

3.2 教室白光LED照明燈具的選取

3.2.1 LED燈泡

經典的LED燈泡產品說明一下：（1）帶有按鈕開關的LED燈泡，主要產品是NKH開關公司生產的YB/L系列，其中集成了限流電阻的HBLED最具代表性。（2）MR16/LED燈泡，其外殼采用石英玻璃，主要用于天花板、展覽柜及室內裝飾照明。其中含紅、綠、藍LED 各三只，用12V交流電源供電，額定功率0.2W，光束角為110啊#？）大功率LED-GZ10燈泡，其中典型的LB-GZ10-PC-120V 和 LB-GZ10-PC-240V 兩款燈泡都是由單（下轉第74頁）（上接第72頁）個大功率LED構成的光源，顏色有紅、藍、綠、黃和白等多種，其輸入電壓分別為120V/60Hz和240V/50Hz，輸入電流為12.5mA 和7.5mA，光束角為80埃飪遣捎肞C材質，凸透鏡為PMMA材質，工作溫度為-20～40℃。這類大功率泡有節能、光效高、壽命長、導熱性好、安全可靠及安裝操作方便等優點。（4）大功率LED E72燈泡，其是一種有多個大功率LED構成的光源，顏色很多，當然包括白色，主要由于氣氛照明、照明及輔助照明，常見的有小夜燈、吊燈和立燈等。為了滿足需要，其燈頭還采用B22燈泡的形式，方便安裝使用。LED E72系列燈泡外殼材質采用PC或水晶玻璃，LED的數量不等，尺度有多種，便于選擇，工作電壓為220V/110V，功率為0.5～15W。

3.2.2 LED燈管

LED燈管是一種管狀，條形結構大功率LED照明燈具，像傳統的日光燈燈管，此燈具都是利用高亮度的LED作為光源。其燈頭一般為二針式，顏色齊全，LED燈管中的LED數量一般比較多，工作電壓有12V、110V、120V 和220V等，主要用于室內照明、廣告及裝飾。由于LED燈管一般采用恒流驅動，因此，需專門設計控制器和驅動電路將工業交流電壓轉換為直流電壓，然后為其提供恒定的工作電流。下面簡要介紹一下ZYQMT系列的燈管的特性和技術參數，這類的產品的有良好的特性：綠色環保、節能達60%以上、壽命在50000小時以上、低光衰，發光均勻及顯色指數高、輸入電壓范圍廣、啟動快，無頻閃、安全可靠、完全兼容傳統熒光燈燈管及安裝方便等。

我們就不采用廠家提供的驅動電路，由作者自行設計。這樣采用了外部控制電路和恒流驅動的設計，燈管電壓、光亮、光通量及色溫都是根據實際需要可調節的。

本章的開頭介紹了白光LED的特性、基本參數，隨后分析了室內LED照明燈具特點 ，最終通過綜合分析和比較選擇了教室所要用的白光LED照明燈具。