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自己动手组装LED照明灯

作者:电竞app 发布时间:2021-02-07 16:38

  、节能灯等灯具,较之早先的普通白炽灯,在发光效率上有了很大提高,得到了广泛的应用。随着制造工艺水平的不断提高,

  LED具有更高的发光效率,更低的耗电量,使用寿命也更长,在城市亮灯工程和家居照明当中起到了非常好的效果。在当前能源紧缺的环境下,LED节能技术将成为一项很重要的发展方向。我们国家已经启动了半导体照明工程,将其作为新一代的绿色照明光源进行开发和推广。

  LED经过几十年的技术改良,其发光效率有了较大的提升。白炽灯、卤钨灯光效为12~24流明/ 瓦,荧光灯50~70流明/瓦,钠灯90~140流明/瓦,大部分的耗电变成热量损耗。LED光效经改良后将达到达50~200流明/瓦,而且其光的单色 性好、光谱窄,无需过滤可直接发出有色可见光。目前,世界各国都在提高LED光效方面进行研究,在LED照明灯不远的将来其发光效率还将有更 大的提高。

  LED 采用直流驱动,单管驱动电压1.5~3.5V,电流10~18mA,反应速度快,可工作在较高频率。

  同样照明效果的情况下,耗电量约是白炽灯泡的十分之一,约是荧光灯管的三分之一。以桥梁护栏灯为例,同样效果的一支日光灯含镇流器损耗其耗电要40 多瓦,而采用LED 每支的功率只有10~15W,无需镇流器,而且可以七彩变化。

  采用电子光 场辐射发光,灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。而采用LED 灯体积小、重量轻,环氧树脂封装,可承受高强度机械冲击和震动,不易破碎。LED 平均寿命达10 万小时。用于照明的普通白光LED 有效使用寿命也在2 万小时以上,号称零光衰的专用照明LED 则寿命更长。 LED 灯具使用寿命可达5~10 年,可以大大降低灯具的维护费用,避免经常换灯之苦。

  发热量低,无热辐射,冷光源,能控制光型及发光角度,光色柔和,无眩光;不含汞、钠元素等可能危害健康的物质。

  LED 为全固体发光体,耐震、耐冲击不易破碎,废弃物可回收,没有污染。光源体积小,可以随意组合,易开发成轻便薄短小型照明产品,也便于安装和维护。当然,节 能是我们考虑使用LED 光源的最主要原因,也许LED 光源要比传统光源昂贵,但是用一年时间的节能收回光源的投资,从而获得4~9 年中每年几倍的节能净收益期。

  这里向大家介绍一款LED 照明灯的制作,我们首先大致了解一下白光LED 的特性。本款套件采用的是直径5mm 的草帽头白光LED,外形如图1 所示。每只LED 额定电压为3.0~3.2V,亮度为1400~1600mcd,额定工作电流20mA.当工作电流较小一些时,发光效率较高一些,温升也越低,其有效的光 源寿命可在2 万小时以上。(因为随使用时间增加,LED 会因为光衰而导致亮度逐渐降低,有效光源寿命是指LED 工作时能发出有效的、有利用价值的光的累计工作时间,超出这个时间,LED 虽然还能点亮,但亮度过低,从而失去实用价值。)而普通的节能灯的使用寿命也只有5000 小时左右,普通白炽灯泡的寿命只有1000小时左右,从更换灯泡的成本和所节约的电费来看,使用LED 照明灯还是非常划算的。

  成品LED 灯如图2 所示。全灯实测功耗约为3.3W 左右。点亮后大致相当于40W 白炽灯的亮度,与7-9W 的节能灯亮度相当,连续点亮24 小时,耗电也不足0.08 度,具有显著的节能效果。灯底部采用与普通白炽灯一致的E27 规格螺纹口,便于安装。采用磨砂灯罩,在保证较高透光率的同时,也使得直视LED 时不至于刺眼。本款LED 灯适合在书桌、床头、厨房、卫生间、公共楼道等区域不太大的地方作为照明使用。

  电路原理图如图3 所示。220V 市电先经过C1、R2 阻容降压,其中R2 为泄放电阻,C1 为降压电容,其耐压为400V之后经W1整流桥输出直流电,再经R4 限流后,送给60 只串联在一起的LED.因为阻容降压接LED 的负载不是纯电阻,而是近似稳压管特性,按此原理图参数选择元件,流经LED 的电流大约为13mA.C2 是滤波电容,可以防止开灯瞬间时的大电流对LED 的冲击。R1 是NTC热敏电阻,当电路出现意外状况导致电流增大时,其阻值变大,促使电流降低,从而起保护作用。

  LED 灯的主要零配件如图4 所示。LED 共配有60+2 只,其中2 只是备件。焊装LED 的圆形印板的元件面加涂了白色漆,可以增加反光效果。为方便用户制作,套件出厂时已将螺纹口内部的220V引线通过专用工具压接好,可以避免该引线脱落而引发意外。

  下面开始组装,可先焊装LED 灯板。LED 的长引脚是正极,短引脚是负极。圆形印板上LED 符号带有阴影的一端是负极。因为LED 是低压低电流的高敏感的电子元件,白光LED 对静电十分敏感,如被静电损害,会显示一些不良特性,如漏电电流增加,在测试时不亮或发光不正常,因此在焊接时一定要做好防静电保护,操作者应佩带防静电手环,以防止静电对LED 带来的损害。要选用不漏电的30W 尖头电烙铁焊接,可以先焊好LED 的一个引脚观察LED 的位置,如果不正可以融化焊锡时扶正,确认位置正确后再焊接另一个引脚。焊接要干脆果断,焊接时间不能过长,应控制在2 秒以内,否则LED有可能被焊坏。对照符号一一将LED 焊装在圆形印板上,焊好的外观如图5 所示。

  接下来焊接驱动板,空板图6 所示,对照原理图的元件编号,将元件一一焊装在驱动板上,焊好的驱动板如图7 所示。

  之后用导线将螺口、驱动板、LED 灯板连接起来,将螺口的中间点引线 相接,螺纹部分的引线 相接。驱动板输出+和-分别与LED 灯板的+、-相接,注意:驱动板的输出引线要先穿过固定架,再与LED 灯板相接。

  将驱动板装入灯体内,用热融胶枪将驱动板的四角与灯体固定。没有热融胶枪的用户,可以将套件内的胶块用刀割成四小块,用电烙铁加热胶块固定驱动板。然后将固定架装入灯体,沿着灯体内的槽旋转固定架,使固定架的四翼正好进入槽内。如图9 所示。

  将组装好的LED 灯安装在普通螺口灯座上,就可以享受既节能又环保的新型灯具带来的不一样的体验了。

  提示:带有调光功能、声控控制的,以及其他带有可控硅控制的螺口灯座,不适合直接安装本LED 灯。

  所谓光衰是指发光体经过一段时间使用后,发光效率出现下降,亮度就没有初始的时候高了,灯具标准是 按1000 小时计算光衰,也就是说累计或持续工作1000 小时后发光效率下降的百分比,我们通常都很了解,家用的照明灯具在使用一段时间后都会出现光衰,节能灯,日光灯灯都会有光衰,通常我们使用的节能灯和日光 灯在使用一段时间后亮度都会比初始时低很多,一直到使用寿命的终结,亮度也是一直会直线下降,节能灯和日光灯将会越用越暗。按照节能灯的质量标准规定,普 通节能灯在使用1000 小时后光衰要保持小于5%,也就是说普通的节能灯在使用1000 小时后的亮度要能达到初始亮度的95% 以上。 所以节能灯的光衰是和节能灯的品质密切相关的,经过这么多年的节能灯使用历史我相信大家都已经发现,价格低廉的节能灯一般用到一年后就发现不怎么亮了,而 质量好的品牌的节能灯甚至在用到三年五年后亮度还是没什么变化。 这一点足以证明灯具的光衰完全体现在灯具的品质上。

  发光体之所以有光衰,是因为大部分发光体的材质在经过长时间工作后产生老化而至,任何发光材质在工 作时都需要有能量供给,能量最常用的是电能,我们使用的灯泡都无一例外的都是把电能转化为热能和光能,也就是说任何发光元件都会产生热量,所以发光元件在 长期持续的高温下材质将出现老化,材质的老化将直接影响了发光材质的发光效率,我们通常会发现日光灯和节能灯的灯管使用时间长了荧光粉会发黑,这就说明荧 光粉在老化,老化越严重发光效率就越低,光衰就越大,所以要控制光衰的速度就要选择品质好的发光材质和元件,还有电路设计时要尽量控制发光材质的温度,发 光材质的温度控制也将对降低光衰起到很明显的作用。

  LED 是一种固态的半导体器件,直接把电转化为光。LED 的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端是负极,另一端连接电源的 正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由三部分组成,一部分是P 型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是N 型半导体,在这边主要是电子,中间通常是1 至5 个周期的量子阱。当电流通过导线作用于这个晶片的时候,电子和空穴就会被推向量子阱,在量子阱内电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,也就是发 出我们需要的光,晶片在工作时也会产生温度,长时间温度的升高将会使晶片产生老化,晶片的老化就出现发出的能量下降,发光效率降低,这就使LED 出现了光衰。

  LED 光衰的控制LED 产生光衰的原因很多,主要因素是晶片的老化,要解决光衰最重要的就是要控制LED 晶片老化的速度,第一当然LED 晶片的品质很重要,还有就是解决晶片散热的问题的也很关键,总之解决LED 的光衰问题的因素是多方面的,晶片的品质和封装的技术封装材料的选择等都很关键。

  LED 的光衰与寿命LED 的特点是寿命长,理论寿命能达到8 到10 万小时,当然就有人表示怀疑了,LED 真的能达到这么长的寿命吗,按照这样的寿命计算LED 灯具真能用到几十年不坏吗? 根据实验室证明所谓的8 到10 万小时的寿命是要有前提条件的,LED 的晶片,使用的环境,使用的电流等都有直接的关系,这种寿命是指LED 从开始使用到电气性能完全丧失所需的时间,当然没考虑到光衰的因素。 在照明应用中我们需要的是发光寿命,也就是说有效光源寿命,有效光源寿命是指LED 工作时能发出有效的有利用价值的光的累计工作时间,LED 通常有效光源寿命能达到3~5 万小时就已经不错了。所以LED 光衰的速度和LED 的寿命是成反比的,只有控制了光衰才真正达到了超长的寿命。


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