白光LED的分析及教室白光LED照明灯具选择

侯金梦 闫丽飞 张朋朋 程志超

摘 要 中国人口基数大，资源相对短缺，因此发展节约型社会是一项具有重要意义的事情。随着经济的发展和社会生活水平的不断提高，人们学习，工作的空间和场所也随之变大，照明装置的种类，数量，规模也增大。一般来说，学校、商场等公共场所需要大量的照明装置，这样如何选择一些比较节能的照明装置就显得很有价值了。

关键词 LED 照明灯具 选择

中图分类号：TS956 文献标识码：A

1 白光LED的特性分析

1.1 LED伏安特性

白光LED的核心为PN结，则LED的伏安特性和通常的二极管伏安特性是一样的。理论上的伏安关系式为： = （），为LED正向电流，为反向饱和电流，是正向电压，电子电荷 = 1.6 ？1019，波尔兹曼常数 = 1.38 ？1023，为热力学温度，常数约为2，当外加电压较高的时候，约为1。 在室温下（ = 300K）， / 约为26mV，在正向电压大于零点几伏，远大于1，理论上伏安关系式可化为：≈。此式表明白光LED的电流与电压呈指数关系，而指数关系不适合表述其等效模型。一般用工作在额定电流附近的LED折线模型来近似模拟LED的特性，近似式为： = + ，为LED的导通电压，是等效内阻，一般大功率LED的导通电压为3～3.7V，当白光LED两端的电压比导通电压小时，基本上没有电流流过LED。而当外加正向电压增大到导通电压时，一般认为正向电流与正向电压成指数关系。当正向电流急剧变化时，正向电压的变化是很小的；相反，当正向电压变化很小时，有可能使正向电流发生急剧变化，这时电流与电压呈近似的线性关系 。

1.2 LED热特性

具有高的发光效率是白光LED的最大的优点，但每次升级LED发光效率时将大大增加它的发热量。发热量过大，并会大大降低LED的寿命，因此如何减少热量的产生和LED散热是目前研究的热点，也是一个难以解决的问题。大功率LED约80%的功率转换成热能，PN结温升高会导致芯片的光产生红移，色温下降，温度过高会导致光衰加剧，并且呈指数下降。

2 白光LED的基本参数

白光LED除发白光外，其电气特性和基本参数与普通二极管类似，其基本参数有：

（1）最大正向电流：所允许加的最大正向电流。超过此值，发光二级体可损坏二极体。

（2）最大反向电压：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极体可能被击穿。

（3）最大允许功率：其值为LED两端允许的正向电压与正向电流之积的最大值。

（4）工作环境温度：LED 可正常工作时所环境温度范围低于或高于此温度范围，将不能正常工作，效率大大降低。

3 教室白光LED照明燈具

3.1 室内LED照明灯具特点

（1）体积小，LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常小，非常轻。

（2） 耗电量低，LED耗电相当低，直流驱动，超低功耗（单管0.03-0.06W），电光功率转换接30%。一般来说LED的工作电压是2-3.6V，工作电流是0.02-0.03A；这就是说，它消耗的电能不超过0.1W，相同照明效果比传统光源节能近80%。

（3）使用寿命长，人称LED光源为长寿灯。它为固体冷光源，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，在恰当的电流和电压下，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。

（4）高亮度、低热量，LED使用冷发光技术，发热量比普通照明灯具低很多。

3.2 教室白光LED照明灯具的选取

3.2.1 LED灯泡

经典的LED灯泡产品说明一下：（1）带有按钮开关的LED灯泡，主要产品是NKH开关公司生产的YB/L系列，其中集成了限流电阻的HBLED最具代表性。（2）MR16/LED灯泡，其外壳采用石英玻璃，主要用于天花板、展览柜及室内装饰照明。其中含红、绿、蓝LED 各三只，用12V交流电源供电，额定功率0.2W，光束角为110啊#？）大功率LED-GZ10灯泡，其中典型的LB-GZ10-PC-120V 和 LB-GZ10-PC-240V 两款灯泡都是由单（下转第74页）（上接第72页）个大功率LED构成的光源，颜色有红、蓝、绿、黄和白等多种，其输入电压分别为120V/60Hz和240V/50Hz，输入电流为12.5mA 和7.5mA，光束角为80埃饪遣捎肞C材质，凸透镜为PMMA材质，工作温度为-20～40℃。这类大功率泡有节能、光效高、寿命长、导热性好、安全可靠及安装操作方便等优点。（4）大功率LED E72灯泡，其是一种有多个大功率LED构成的光源，颜色很多，当然包括白色，主要由于气氛照明、照明及辅助照明，常见的有小夜灯、吊灯和立灯等。为了满足需要，其灯头还采用B22灯泡的形式，方便安装使用。LED E72系列灯泡外壳材质采用PC或水晶玻璃，LED的数量不等，尺度有多种，便于选择，工作电压为220V/110V，功率为0.5～15W。

3.2.2 LED灯管

LED灯管是一种管状，条形结构大功率LED照明灯具，像传统的日光灯灯管，此灯具都是利用高亮度的LED作为光源。其灯头一般为二针式，颜色齐全，LED灯管中的LED数量一般比较多，工作电压有12V、110V、120V 和220V等，主要用于室内照明、广告及装饰。由于LED灯管一般采用恒流驱动，因此，需专门设计控制器和驱动电路将工业交流电压转换为直流电压，然后为其提供恒定的工作电流。下面简要介绍一下ZYQMT系列的灯管的特性和技术参数，这类的产品的有良好的特性：绿色环保、节能达60%以上、寿命在50000小时以上、低光衰，发光均匀及显色指数高、输入电压范围广、启动快，无频闪、安全可靠、完全兼容传统荧光灯灯管及安装方便等。

我们就不采用厂家提供的驱动电路，由作者自行设计。这样采用了外部控制电路和恒流驱动的设计，灯管电压、光亮、光通量及色温都是根据实际需要可调节的。

本章的开头介绍了白光LED的特性、基本参数，随后分析了室内LED照明灯具特点 ，最终通过综合分析和比较选择了教室所要用的白光LED照明灯具。