步步分解自制LED照明燈

　　比例，我們現(xiàn)在常用的日光燈、節(jié)能燈等燈具，較之早先的普通白熾燈，在發(fā)光效率上有了很大提高，得到了廣泛的應(yīng)用。隨著制造工藝水平的不斷提高，LED（發(fā)光二極管）也被廣泛用于各種照明領(lǐng)域。

　　LED 具有更高的發(fā)光效率，更低的耗電量，使用壽命也更長，在城市亮燈工程和家居照明當(dāng)中起到了非常好的效果。在當(dāng)前能源緊缺的環(huán)境下，LED 節(jié)能技術(shù)將成為一項很重要的發(fā)展方向。我們國家已經(jīng)啟動了“半導(dǎo)體照明”工程，將其作為新一代的綠色照明光源進行開發(fā)和推廣。

　　1 LED照明優(yōu)點

　　1.1 發(fā)光效率高

　　LED經(jīng)過幾十年的技術(shù)改良，其發(fā)光效率有了較大的提升。白熾燈、鹵鎢燈光效為12～24流明／瓦，熒光燈50～70流明／瓦，鈉燈90～140流明／瓦，大部分的耗電變成熱量損耗。LED光效經(jīng)改良后將達到達50～200流明／瓦，而且其光的單色性好、光譜窄，無需過濾可直接發(fā)出有色可見光。目前，世界各國都在提高LED光效方面進行研究，在不遠的將來其發(fā)光效率還將有更大的提高。

　　1.2 耗電量少

　　LED 采用直流驅(qū)動，單管驅(qū)動電壓1.5~3.5V，電流10~18mA，反應(yīng)速度快，可工作在較高頻率。

　　同樣照明效果的情況下，耗電量約是白熾燈泡的十分之一，約是熒光燈管的三分之一。以橋梁護欄燈為例，同樣效果的一支日光燈含鎮(zhèn)流器損耗其耗電要40 多瓦，而采用LED 每支的功率只有10~15W，無需鎮(zhèn)流器，而且可以七彩變化。

　　1.3 使用壽命長

　　采用電子光場輻射發(fā)光，燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰減等缺點。而采用LED 燈體積小、重量輕，環(huán)氧樹脂封裝，可承受高強度機械沖擊和震動，不易破碎。LED 平均壽命達10 萬小時。用于照明的普通白光LED 有效使用壽命也在2 萬小時以上，號稱零光衰的專用照明LED 則壽命更長。 LED 燈具使用壽命可達5~10 年，可以大大降低燈具的維護費用，避免經(jīng)常換燈之苦。

　　1.4 安全可靠性強

　　發(fā)熱量低，無熱輻射，冷光源，能控制光型及發(fā)光角度，光色柔和，無眩光；不含汞、鈉元素等可能危害健康的物質(zhì)。

　　1.5 有利于環(huán)保

　　LED 為全固體發(fā)光體，耐震、耐沖擊不易破碎，廢棄物可回收，沒有污染。光源體積小，可以隨意組合，易開發(fā)成輕便薄短小型照明產(chǎn)品，也便于安裝和維護。當(dāng)然，節(jié)能是我們考慮使用LED 光源的最主要原因，也許LED 光源要比傳統(tǒng)光源昂貴，但是用一年時間的節(jié)能收回光源的投資，從而獲得4~9 年中每年幾倍的節(jié)能凈收益期。

　　2 LED照明燈的制作

　　這里向大家介紹一款LED 照明燈的制作，我們首先大致了解一下白光LED 的特性。本款套件采用的是直徑5mm 的草帽頭白光LED，外形如圖1 所示。每只LED 額定電壓為3.0~3.2V，亮度為1400~1600mcd，額定工作電流20mA。當(dāng)工作電流較小一些時，發(fā)光效率較高一些，溫升也越低，其有效的光源壽命可在2 萬小時以上。（因為隨使用時間增加，LED 會因為光衰而導(dǎo)致亮度逐漸降低，有效光源壽命是指LED 工作時能發(fā)出有效的、有利用價值的光的累計工作時間，超出這個時間，LED 雖然還能點亮，但亮度過低，從而失去實用價值。）而普通的節(jié)能燈的使用壽命也只有5000 小時左右，普通白熾燈泡的壽命只有1000小時左右，從更換燈泡的成本和所節(jié)約的電費來看，使用LED 照明燈還是非常劃算的。

圖1

　　成品LED 燈如圖2 所示。全燈實測功耗約為3.3W 左右。點亮后大致相當(dāng)于40W 白熾燈的亮度，與7-9W 的節(jié)能燈亮度相當(dāng)，連續(xù)點亮24 小時，耗電也不足0.08 度，具有顯著的節(jié)能效果。燈底部采用與普通白熾燈一致的E27 規(guī)格螺紋口，便于安裝。采用磨砂燈罩，在保證較高透光率的同時，也使得直視LED 時不至于刺眼。本款LED 燈適合在書桌、床頭、廚房、衛(wèi)生間、公共樓道等區(qū)域不太大的地方作為照明使用。

圖2

　　電路原理圖如圖3 所示。220V 市電先經(jīng)過C1、R2 阻容降壓，其中R2 為泄放電阻，C1 為降壓電容，其耐壓為400V。之后經(jīng)W1 整流橋輸出直流電，再經(jīng)R4 限流后，送給60 只串聯(lián)在一起的LED。因為阻容降壓接LED 的負載不是純電阻，而是近似穩(wěn)壓管特性，按此原理圖參數(shù)選擇元件，流經(jīng)LED 的電流大約為13mA。C2 是濾波電容，可以防止開燈瞬間時的大電流對LED 的沖擊。R1 是NTC 熱敏電阻，當(dāng)電路出現(xiàn)意外狀況導(dǎo)致電流增大時，其阻值變大，促使電流降低，從而起保護作用。

圖3

　　有60+2 只，其中2 只是備件。焊裝LED 的圓形印板的元件面加涂了白色漆，可以增加反光效果。為方便用戶制作，套件出廠時已將螺紋口內(nèi)部的220V引線通過專用工具壓接好，可以避免該引線脫落而引發(fā)意外。

圖4

　　下面開始組裝，可先焊裝LED 燈板。LED 的長引腳是正極，短引腳是負極。圓形印板上LED 符號帶有陰影的一端是負極。因為LED 是低壓低電流的高敏感的電子元件，白光LED 對靜電十分敏感，如被靜電損害，會顯示一些不良特性，如漏電電流增加，在測試時不亮或發(fā)光不正常，因此在焊接時一定要做好防靜電保護，操作者應(yīng)佩帶防靜電手環(huán)，以防止靜電對LED 帶來的損害。要選用不漏電的30W 尖頭電烙鐵焊接，可以先焊好LED 的一個引腳觀察LED 的位置，如果不正可以融化焊錫時扶正，確認(rèn)位置正確后再焊接另一個引腳。焊接要干脆果斷，焊接時間不能過長，應(yīng)控制在2 秒以內(nèi)，否則LED有可能被焊壞。對照符號一一將LED 焊裝在圓形印板上，焊好的外觀如圖5 所示。

圖5

圖6

　　接下來焊接驅(qū)動板，空板圖6 所示，對照原理圖的元件編號，將元件一一焊裝在驅(qū)動板上，焊好的驅(qū)動板如圖7 所示。

圖7

　　之后用導(dǎo)線將螺口、驅(qū)動板、LED 燈板連接起來，將螺口的中間點引線與驅(qū)動板的C1 相接，螺紋部分的引線與R1 相接。驅(qū)動板輸出“+”和“-”

　　分別與LED 燈板的“+”、“-”相接，注意：驅(qū)動板的輸出引線要先穿過固定架，再與LED 燈板相接。

　　如圖8 所示。

圖8

　　將驅(qū)動板裝入燈體內(nèi)，用熱融膠槍將驅(qū)動板的四角與燈體固定。沒有熱融膠槍的用戶，可以將套件內(nèi)的膠塊用刀割成四小塊，用電烙鐵加熱膠塊固定驅(qū)動板。然后將固定架裝入燈體，沿著燈體內(nèi)的槽旋轉(zhuǎn)固定架，使固定架的四翼正好進入槽內(nèi)。如圖9 所示。

圖9

　　用螺絲穿過LED 燈板的中間孔與固定架緊固，如圖10 所示。

　　最后將磨砂燈罩扣上，LED 就制成了。如圖11 所示。

圖10 圖11

　　將組裝好的LED 燈安裝在普通螺口燈座上，就可以享受既節(jié)能又環(huán)保的新型燈具帶來的不一樣的體驗了。

　　提示：帶有調(diào)光功能、聲控控制的，以及其他帶有可控硅控制的螺口燈座，不適合直接安裝本LED 燈。

元件清單表

　　3 關(guān)于LED的光衰

　　所謂光衰是指發(fā)光體經(jīng)過一段時間使用后，發(fā)光效率出現(xiàn)下降，亮度就沒有初始的時候高了，燈具標(biāo)準(zhǔn)是按1000 小時計算光衰，也就是說累計或持續(xù)工作1000 小時后發(fā)光效率下降的百分比，我們通常都很了解，家用的照明燈具在使用一段時間后都會出現(xiàn)光衰，節(jié)能燈，日光燈燈都會有光衰，通常我們使用的節(jié)能燈和日光燈在使用一段時間后亮度都會比初始時低很多，一直到使用壽命的終結(jié)，亮度也是一直會直線下降，節(jié)能燈和日光燈將會越用越暗。按照節(jié)能燈的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，普通節(jié)能燈在使用1000 小時后光衰要保持小于5%，也就是說普通的節(jié)能燈