據(jù)國(guó)際能源署估計(jì)，全球超過19％的電能需求用于照明。因此，全球各地都在努力用更高效的解決方案取代效率低下的白熾燈光源。

在消費(fèi)者層面遏制電能需求的重點(diǎn)一直是推動(dòng)采用緊湊型熒光燈的計(jì)劃燈（cfl）。使用cfl的選擇并非沒有結(jié)果;每個(gè)燈泡都含有汞，如果處理不當(dāng)，最終會(huì)進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)。此外，外形尺寸并非適用于所有照明應(yīng)用。一種備受關(guān)注的替代方案是磷光體轉(zhuǎn)換的“白色”led。 led流明輸出和功效 - 流明輸出與輸入功率的測(cè)量 - 繼續(xù)逐年取得重大進(jìn)展，同時(shí)，流明/美元的成本正在下降。除了節(jié)能之外，高亮度led在正確設(shè)計(jì)和操作時(shí)的使用壽命可超過50，000小時(shí)，從而消除了更換燈泡的成本。

現(xiàn)成的鹵素臺(tái)燈被用作演示的基礎(chǔ)。當(dāng)今最新生產(chǎn)led光源的真實(shí)世界表現(xiàn)。使用creexlamp?mc-e led作為光源。該產(chǎn)品在一個(gè)緊湊的封裝中集成了四個(gè)led，非常適用于mr-16和便攜式工作燈等定向照明應(yīng)用。原始燈具在改裝前后進(jìn)行了表征，以突出現(xiàn)實(shí)世界的性能差異。

圖1：現(xiàn)成的50 w鹵素便攜式臺(tái)燈。

圖2：帶有保護(hù)玻璃蓋和手柄的燈泡外殼中的50 w燈泡。

圖3：60 hz鐵芯變壓器，2.4磅。

固態(tài)照明的doe能源之星標(biāo)準(zhǔn)燈具（版本1.1 - 12/19/08）包括便攜式住宅臺(tái)燈的最小功率因數(shù)（pf）為0.7的要求。此功率級(jí)別的典型led驅(qū)動(dòng)器通常具有0.5-0.6的pf，低于要求。此處介紹的解決方案專門設(shè)計(jì)用于超出住宅energystar?pf要求，無需添加額外電路。

鹵素白熾燈泡通常在250-350oc的溫度下工作，因此，燈具必須為用戶提供安全保障。在這種情況下，玻璃蓋板限制進(jìn)入燈泡以保護(hù)使用者，并且塑料外殼在燈泡上方提供隔熱罩。即使有這些安全措施，這款鹵素?zé)艟咭舶ㄒ粋€(gè)桿端的手柄，使用戶可以安全地瞄準(zhǔn)燈。玻璃是特殊的，因?yàn)樗Y(jié)合了一個(gè)過濾器，以減少鹵素?zé)襞莓a(chǎn)生的不必要的紫外線。這些臺(tái)燈中使用的典型12伏鹵素?zé)襞莸男史秶鸀?4至18 lm/w.請(qǐng)注意，如圖3所示，這只是燈泡的額定功效，不包括燈具損耗或位于燈座底部的變壓器損耗。

高亮度led顯示出明顯更高的光轉(zhuǎn)換效率，因此對(duì)于給定的光輸出產(chǎn)生更少的廢熱。較少的廢熱意味著燈組件運(yùn)行得更冷，并且不會(huì)使用戶暴露在危險(xiǎn)的高溫下。燈泡組件經(jīng)過重新設(shè)計(jì)，散熱片（圖4）安裝在燈泡夾具的現(xiàn)有塑料外殼內(nèi)。下面所示的鑄鋁插件安裝在燈殼中。中性白色cree mce（代碼 - 000-ke5 - 4000 k）安裝在金屬芯pcb子底座上以幫助組裝。使用和不使用二次光學(xué)器件評(píng)估led性能。選擇該led以滿足能源之星相關(guān)色溫（cct）要求，并且具有足夠的通量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了ssl家用臺(tái)燈要求的燈具200流明的最低要求。 led的額定為370至430流明，測(cè)試電流為350 ma，溫度為25°c?？紤]到實(shí)際驅(qū)動(dòng)電流（630ma）和穩(wěn)態(tài)工作溫度，led的估計(jì)流明輸出范圍為450至600流明，具體取決于散熱器設(shè)計(jì)。二級(jí)光學(xué)元件是fraen的現(xiàn)成32度反射器（frc-m1-mce-0r），專為mc-e設(shè)計(jì)。

圖4：燈的定制散熱器shell。

圖5：cree mc-e安裝在子底座上并連接到散熱器。

圖5a：cree mc-e包括反射鏡光學(xué)器件。 》 led組件由半導(dǎo)體ncp1014ledgtgevb led驅(qū)動(dòng)器評(píng)估板供電。這種高效驅(qū)動(dòng)器可為led陣列提供所需的電流隔離和調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電流。它具有90至265 vac的通用輸入功率范圍，允許一種設(shè)計(jì)用于多個(gè)區(qū)域，只需更換墻上插頭的電纜?，F(xiàn)有的鹵素鐵芯變壓器不是這種情況，因?yàn)樗鼘ｉT針對(duì)一種線電壓范圍而設(shè)計(jì)。

圖6：正常負(fù)載下ncp1014ledgtgevb的功率因數(shù)性能。

評(píng)估板支持使用電位計(jì)進(jìn)行可變調(diào)光，電流調(diào)節(jié)范圍為100至630 ma。 630 ma最大電流設(shè)置為安全地保持在cree mc-e的700 ma最大工作電流以下。圖6顯示了作為輸入線電壓函數(shù)的ncp1014ledgtgevb led驅(qū)動(dòng)器功率因數(shù)校正性能的典型曲線。如圖所示，對(duì)于美國(guó)線路電壓范圍，功率因數(shù)遠(yuǎn)高于0.8，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過energy star住宅ssl燈具0.7的要求。該驅(qū)動(dòng)器還滿足iec61000-3-2 class c的諧波含量要求。

圖7所示為安裝在臺(tái)燈底座上的led驅(qū)動(dòng)板。注意，由于提供平衡的原始變壓器從基座移除，因此需要壓載重量來穩(wěn)定燈。在專為led而優(yōu)化的便攜式臺(tái)燈設(shè)計(jì)中，底座將更寬更平，以便在不需要增加重量的情況下穩(wěn)定燈組件。圖8顯示了安裝在展示柜中的led驅(qū)動(dòng)器演示板，沒有支撐頭部所需的配重。

表1中顯示的數(shù)據(jù)是在臺(tái)燈上收集的，原裝50瓦鹵素?zé)襞莺?5瓦替代燈泡鹵素?zé)襞?。轉(zhuǎn)換到led光源后進(jìn)行的附加測(cè)量顯示有或沒有額外的光學(xué)反射器，將雜散光重定向到更中心的位置。以勒克斯表示的照度是距離光源0.5米處的表面上的發(fā)光強(qiáng)度的測(cè)量值

圖7：ncp1014ledgtgevb恒流驅(qū)動(dòng)板安裝在臺(tái)燈底座上。

圖8：帶備用底座。

配置設(shè)置源照度（勒克斯）引腳（w ）50 w鹵素?zé)襞ccree mc-e相比，fraen反射器光學(xué)器件高鹵素1462 56.6 led（idrive = 630 ma）2596 10.9低鹵素744 40.9 led（idrive = 100 ma）646 1.67 35 w鹵素?zé)襞ccree mc-e相比無二次光學(xué)高鹵素847 40.4 led（idrive = 630 ma）962 10.9低鹵素435 29.4 led（idrive = 100 ma）236 1.67表1：比較之前和之后。

比較光源正下方的照度重要的是，光在表面上的均勻分布也很重要，因此，在距中心偏移0.25米處選擇其他測(cè)試點(diǎn)以表征在正常操作條件下光的分布?？偨Y(jié)如表2所示。

燈泡照度@ 0.25m偏移（勒克斯）分析左右前方均值sigma 50 w鹵素?zé)?53 800 727 793 51.6 led光纖580 577 529 562 23.4 35 w鹵素?zé)?96 485 443 475 22.8 led 518 527 490 512 15.7表2：配光比較

在本例中，轉(zhuǎn)換后的led臺(tái)燈產(chǎn)生的照度比35瓦鹵素?zé)襞莞?3％，但耗電量減少73％。有趣的是，在原來的50瓦臺(tái)燈中單獨(dú)檢查磁性變壓器的性能后，它的損耗大約為8.3瓦，超過了轉(zhuǎn)換臺(tái)燈中l(wèi)ed的8.0瓦特。換句話說，原裝鹵素?zé)舻鬃械淖儔浩鞅绒D(zhuǎn)換后的臺(tái)燈中的led消耗的電量更多。圖9顯示了左側(cè)鹵素?zé)艉娃D(zhuǎn)換后的led燈之間的亮度模式比較。正確的。比較是在一個(gè)35瓦的鹵素?zé)襞莺蜎]有任何二次光學(xué)元件的led之間。注意由gy6.35鹵素?zé)襞莸墓軤钚螤町a(chǎn)生的不均勻圖案。相反，led組件安裝在散熱器的圓形凹陷區(qū)域中，如圖5所示。這提供了更圓的光圖案，在所有方向上均勻照明。高亮度led由于其朗伯的光結(jié)構(gòu)而在提供均勻的定向光分布方面表現(xiàn)優(yōu)異。

使散熱器內(nèi)的led凹陷有利于使用二次光學(xué)器件的可能性，并且如果燈處于視線水平則避免可能的眩光。如表1所示，通過加入額外的反射鏡光學(xué)系統(tǒng)，中心照度增加了170％。將led性能與高效驅(qū)動(dòng)器和現(xiàn)成光學(xué)元件相結(jié)合，可提供遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于鹵素?zé)艟叩恼彰鹘鉀Q方案。

圖9：35w鹵素?zé)艉蚻ed燈的光圖案。覆蓋鹵素?zé)襞莸谋┞恫ＡО宓谋砻嬖?50℃下測(cè)量。相比之下，led安裝基板的最高溫度僅為77℃。由于這是一次改造，現(xiàn)有的用于鹵素?zé)襞莸牟煌獾乃芰贤鈿け恢貜?fù)使用。移除塑料蓋后，led安裝溫度降至低于63°c;如果產(chǎn)品針對(duì)led操作進(jìn)行了優(yōu)化，則熱環(huán)境將進(jìn)一步改善，因?yàn)楦鶕?jù)最終產(chǎn)品設(shè)計(jì)考慮，可以重新設(shè)計(jì)或移除非通風(fēng)蓋。另請(qǐng)注意，在正常驅(qū)動(dòng)條件下（350 ma），蓋板上的led安裝溫度為49°c。

能耗的好處很明顯。更高的效率，更小的尺寸和重量以及更低的led功耗為創(chuàng)新的燈具設(shè)計(jì)打開了大門，這些設(shè)計(jì)歷來受到鹵素?zé)襞菹拗频南拗啤．?dāng)與適當(dāng)?shù)膌ed驅(qū)動(dòng)電路結(jié)合使用時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)有效的解決方案，以簡(jiǎn)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，這樣，只需稍加改動(dòng)，就可以在世界各地銷售相同的產(chǎn)品。此外，可調(diào)節(jié)控制允許用戶進(jìn)一步優(yōu)化光輸出以滿足其特定的環(huán)境需求，而不是傳統(tǒng)的基于鹵素的臺(tái)燈的一個(gè)或兩個(gè)光級(jí)。在較低的亮度設(shè)置下，節(jié)能效果會(huì)大幅提升。

針對(duì)90至265 vac的通用交流輸入進(jìn)行了優(yōu)化的驅(qū)動(dòng)器允許制造商針對(duì)所有市場(chǎng)使用一種基本燈具設(shè)計(jì)，并且只需要按地區(qū)更換電源線?；谧钕冗M(jìn)的led（如cree xlamp mc-e）并由高效恒流源驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的燈具將允許引入新的持久，節(jié)能的通用照明產(chǎn)品。雖然此示例顯示了改造應(yīng)用的性能，但如果燈具從一開始就專門設(shè)計(jì)了led，則可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的優(yōu)化。