談白光 LED 的家用照明

　　在全球能源短缺、環(huán)保要求不斷提高的情況下，舉世矚目的 2008 年北京奧運(yùn)會(huì)和 12010 年上海世博會(huì)都不約而同地以圍繞綠色節(jié)能為主題，這給中國(guó) LED 照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了巨大的歷史機(jī)遇。 2008 年的北京奧運(yùn)會(huì)是奧運(yùn)歷史上首次大規(guī)模使用半導(dǎo)體 LED 照明技術(shù)，為我們創(chuàng)造了空前的視覺(jué)盛宴。在奧運(yùn)、世博的強(qiáng)力帶動(dòng)下，必將迎來(lái)中國(guó) LED 照明市場(chǎng)飛速增長(zhǎng)。

　　天津越秀路、工大的 LED 路燈也已創(chuàng)造了良好的照明效果。

　　筆者采用 4 ． 8mm 、散光、 1200mcd 的白光 LED 制作了幾只 LED 燈，這里對(duì)其詳細(xì)的分析：

　　一、 1 ． 8W LED 燈和 VS 8 瓦節(jié)能臺(tái)燈 38 頭的 LED 燈實(shí)測(cè)功率 1 ． 8W ； 8 瓦節(jié)能燈實(shí)測(cè)功率 8 ． 5W 。

　　目測(cè)其亮度及照明范圍相當(dāng)，用太陽(yáng)能電池及光敏電阻測(cè)試， 1 ． 8W LED 燈優(yōu)于 8 瓦節(jié)能臺(tái)燈。

　　就現(xiàn)階段而言，白光 LED 燈的每瓦流明數(shù)大致與節(jié)能燈相當(dāng) ( 當(dāng)然每瓦高達(dá) 80-90 流明的超高亮 LED 也已開(kāi)發(fā)出來(lái)．但成本過(guò)于昂貴，現(xiàn)階段難以進(jìn)入尋常百姓家 ) ，那為啥 LED 燈顯得更節(jié)能呢 ? 這主要可從兩方面加以考慮。

　　1 ．發(fā)光角度常規(guī)光源大多 360 。全方位的發(fā)光，采用反光罩進(jìn)行定向反射，光的利用率較低。散光的白光 LED 其發(fā)光角度在 120 。左右，不需要反光罩，在層高 2 ． 8 米 的房間內(nèi)吸頂安裝，其有效的照射直徑達(dá) 9 ． 6 米 ，在主照明區(qū)域，有較好的照明效果。 1200 上方的空間主要依靠漫反射光，亮度低。

　　一個(gè) 360 °全方位發(fā)光的常規(guī)光源與 1200 左右 LED 燈，其等距離照明面積之比約為 3 ． 7 ，若在空曠地不使用反光罩的常規(guī)光源與等瓦數(shù)和等每瓦流明數(shù)的 LED 燈相比，在主照明區(qū)域內(nèi)， LED 燈的亮度是常規(guī)光源的 3 ． 7 倍 ! 使用反光罩的常規(guī)光源亮度有所增加，但要低于 LED 燈。

　　2 ．光的顯色性有報(bào)道，根據(jù)人眼的明暗視覺(jué)解釋?zhuān)谕日斩?( 儀器測(cè)量值 ) 下， LED 路燈比高壓鈉燈亮 2 ． 5 倍。筆者認(rèn)為在常規(guī)生活活動(dòng)中不存在暗視覺(jué) ( 暗視覺(jué)只有在低于 O ． 01cd/m2 才存在 ) ，也就無(wú)明暗視覺(jué)之說(shuō)了，但人限及數(shù)碼相機(jī)等確實(shí)發(fā)現(xiàn) LED 燈有更好的照明效果，這又如何解釋呢 ? 看過(guò) LED 燈照明效果的人都會(huì)發(fā)現(xiàn)，大多數(shù) LED 燈的燈光看上去比節(jié)能燈的燈光顯得更白，具有更好的顯色性。

　　二、電容降壓電路的設(shè)計(jì)

　　成本是制作 LED 燈推廣普及的一大因素，現(xiàn)在市場(chǎng)上的 LED 燈，大都采用電容降壓電路作為電源 ( 見(jiàn)附圖 ) 。電容降壓電路具有體積小、價(jià)格低、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，有較好的應(yīng)用前景。但在設(shè)計(jì)時(shí)往往采用簡(jiǎn)單的容抗計(jì)算確定其降壓電容 ( 即全波整流是 1186 談 -1.jpg 造成使用的降壓電容偏小， LED 燈亮度過(guò)低。為追求較高的亮度，往往盲目提高降壓電容容量，這種情況下常會(huì)損壞 LED 。

　　事實(shí)上，在正常工作時(shí)， LED 兩端的電壓變化很小，相當(dāng)于穩(wěn)壓電路，即 UO ．基本不變，在 Ui 高于 Uo 時(shí)，降壓電容 C1 才有充放電流流過(guò)。我們考慮在輸入電壓的上升過(guò)程中，為 C1 的主充電過(guò)程，輸入電壓的下降過(guò)程，為 C1 的主放電過(guò)程，在一個(gè)半波周期內(nèi)，降壓電容 C1 充放的電荷變化量均為：

　　

　　可以得出，平均電流值為： ( △ t 為半波周期 )

　　

　　式中： N 為 LED 數(shù)量， Uled 為單只 LED 工作電壓。單只 LED 工作電壓為 3 ． 1 ～ 3 ． 4V ．應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選取。

　　

　　從實(shí)測(cè) UC 可以看出，電容 C1 兩端電壓并不符合純阻容電路的分壓原理 ( 事實(shí)上 C1 兩端電壓并非簡(jiǎn)單的正弦波 ) ，若采用簡(jiǎn)單的容抗計(jì)算輸出電流，其計(jì)算值將達(dá) 15 ． 3mA 。

　　同時(shí)。不少文章認(rèn)為附圖的 R2 作為防浪涌電阻必不可少。而筆者認(rèn)為，附圖真起防浪涌的是濾波電容 C2 。 R2 的存在與否對(duì)防浪涌不起關(guān)鍵性作用，反而白白消耗電能，可以省略。 C2 具有濾波、防浪涌雙重作用，可更有效地提高對(duì)電流的利用率及電路穩(wěn)定性。當(dāng)濾波電容 C2 較大時(shí)，對(duì)降壓電容 C1 充放電過(guò)程電荷的增減牽制作用更大，降壓電容 C1 容量的實(shí)際值偏差對(duì)線路的影響減少。

　　三、實(shí)際照明效果白光 LED 燈具有很強(qiáng)的方向性，可廣泛應(yīng)用于直射照明的場(chǎng)合。在家庭環(huán)境下，大多數(shù)照明燈均為吸頂或角邊安裝．這正符合白光 LED 燈的安裝需求，對(duì)于朝上安裝的壁燈、床頭燈等不太適合。筆者在客廳、衛(wèi)生間、樓梯間等安裝了多盞 LED 燈，取得了較好的照明效果，總結(jié)出如下的結(jié)論：

　　樓梯間每層： 0 ． 5 瓦的 LED 燈，可在夜間常開(kāi)使用，以減少上下樓梯時(shí)的開(kāi)關(guān)燈煩惱。

　　衛(wèi)生間、廚房約 7 ～ 8 平方米，采用 2 瓦的 LED 燈，其墻面的反光較好，亮度較高，比原來(lái)采用的 40 瓦白熾燈顯得更自更亮。

　　客廳 22 平方米 采用 2 瓦× l0 的 LED 燈．多點(diǎn)均布，雙路控制，與原來(lái)的 2 盞 40 瓦目光燈大致相當(dāng)，略偏暗。平時(shí)開(kāi)一路 (5 盞 ) ，需要較亮?xí)r雙路同開(kāi)。

　　臥室 14 平方米 ，采用 2 瓦× 4 的 LED 燈．安裝在房屋中心，采用原來(lái)的吸頂燈玻璃罩．雙路控制。

　　臺(tái)燈，近距離看書(shū)用，采用帶玻璃散光罩的 2 瓦 LED 燈，防止高亮眩目。