近幾年來，LED照明突飛猛進，LED產品的種類和樣式也基本定型。接下來，LED應用型企業(yè)要做的，就是如果提高LED產品的性能和品質。其中LED產品的光效，是影響LED產品性能和品質的重要參數。

　　就光效而言，我公司的產品普遍在80lm/W以上，在行業(yè)來說，屬于中等水平。部分產品光效達到90lm/W，屬中上等水平。

　　在今后，我們要做的工作，就是用大眾的外觀，制造出眾的產品。而“出眾”無非就是性能和光效。

　　一、緒論

　　早在2012年8月，美國CREE公司就發(fā)布了一款整燈光效超過170lm/W的LED球泡燈，功率7.3W，而光通量卻高達1250lm。不能不說對于LED的光通量，沒有最高，只有更高。

　　對于LED應用型企業(yè)來說，如何提升LED產品的光效，是我們長期研發(fā)的課題和方向。

　　近幾年來，LED照明突飛猛進，LED產品的種類和樣式也基本定型。接下來，LED應用型企業(yè)要做的，就是如果提高LED產品的性能和品質。其中LED產品的光效，是影響LED產品性能和品質的重要參數。

　　對于企業(yè)來說，提高LED產品的光效，也將是勢在必行。目前LED產品主要包括室內的球泡燈，蠟燭燈，射燈，日光燈，筒燈，天花燈，面板燈和工礦燈等，室外燈具主要有路燈，隧道燈和投光燈。

　　就產品的外觀樣式來說，我公司的產品在行業(yè)中屬于大眾類型，沒有自己的專利設計產品。

　　就光效而言，我公司的產品普遍在80lm/W以上，在行業(yè)來說，屬于中等水平。部分產品光效達到90lm/W，屬中上等水平。

　　在今后，我們要做的工作，就是用大眾的外觀，制造出眾的產品。而“出眾”無非就是性能和光效。

　　二、LED產品提高光效方法

　　我們以18W的LED日光燈為例，講述如何提高系統(tǒng)的光效。

　　2.1、LED日光燈技術指標

　　18W的LED日光燈，主要技術指標如下：

　　要求以最低的成本實現最高的光效。

　　基于以上指標，將從以下方面進行光效的提高。

　　2.2、LED日光燈的方案設計

　　所采用2835 LED額定功率為0.2W，最高光通量高達26lm。理論光效超過130lm/W。

　　主要技術指標如下：

通過積分球對該LED的測試，在不同電流驅動的情況下，其LED的光電參數如下表：

　　從以上測試結果可以看出，LED的光效隨著電流的升高而減小。

　　假設我們采用50mA的電流來驅動，則在50mA時LED的功率為0.149W。 設電源效率按88%，燈罩出光率為85%。

　　首先計算LED功率：

　　18.5W×0.88=16.28W

　　考慮到LED的實際功率情況，折算LED數量為：

　　16.28W÷0.149W/顆=110顆

　　LED總的光通量為：

　　110顆×20lm/顆=2200lm

　　則系統(tǒng)光效為：

　　2200lm×0.85÷18.5W=101 lm/W

　　所以，從理論上計算，只需要110個2835，即可滿足要求。

　　實際測試結果如下圖：

　　實際結果光效低于理論光效，是由于內部LED燈管內部材料對光線的吸收，以及光線的多次反射后的損失，系統(tǒng)光效會低于理論的值，需要根據實際測試結果再進行調整。

　　2.3、采用高光通量或光效的LED

　　根據前面的理論計算和實際測試的結果，其光損耗率約為：

　?。?200×0.85-1711）÷2200×0.85=8.5%

　　即出光的利用率為91.5%。

　　假如采用同樣在50mA驅動電流條件下，光通量為22lm的LED，其他條件不變，則最后的光通量和光效為：

　　LED總的光通量為：

　　110顆×22lm/顆=2420lm

　　則系統(tǒng)光效為：

　　2420lm×0.915×0.85÷17.9W=105 lm/W

　　此時由于已考慮了內光光損耗等因素，結果與實際測試基本上一致。

　　2.4、增加LED數量

　　在不能采用更高光通量的LED的情況下，可以采用增加LED數量的方式來進行提高光效。

　　在電源驅動電流不變的情況下， LED數量增加，功率不變，單顆LED的驅動電流降低，LED的光通量增加，LED光效增大。

　　假如將LED數量提高到132顆，驅動電流不變，則LED的功率不變。

　　則單顆LED的功率為：

　　16.28W÷132=0.123W

　　對應關系表中可以看出，單顆LED的驅動電流約為42mA，單顆光通量為17.5lm。

　　則總的光通量為：

　　132顆×17.5lm/顆=2310lm

　　則系統(tǒng)光效為：

　　2310lm×0.915×0.85÷17.9W=100.36 lm/W

　　實際測試結果與此計算結果相同。

　　2.5、提升電源轉換效率

　　電源的參數均不變，只是轉換效率提高，則燈具的功率減小，其他光參數均不會改變。

　　如電源效率提高到92%，光通量不變，則整燈功率為：

　　17.9W×0.88÷0.92=17.1W

　　則系統(tǒng)光效為：

　　2200lm×0.915×0.85÷17.1W=100 lm/W

　　2.6、采用高透光率的透鏡或透光罩

　　LED日光燈的透光罩的透光率只有85%，如果采用更高透光率的透光罩，比如透光率90%的透光罩，則日光燈的出光光通量將大大提高。

　　系統(tǒng)光效為：

　　2200lm×0.915×0.9÷17.9W=101.2 lm/W

　　可見，提高燈罩的出光效率，可以同樣達到提高光效的目的。

　　2.7、增加反光膜

　　在燈管內部貼反光膜，其主要目的是減少燈管內部光線的自吸收和增加出光。實際測試結果，在貼了反光膜和沒有貼反光膜的對比此時數據，貼了反光膜整燈的光效將在原來的基礎上提高5 lm/W。從而也能達到光效100lm/W。

　　2.8、調整LED與透光罩之間的距離

　　所謂強弩之末勢不能穿魯縞者也。光的傳輸機理也與此相同。透光罩與LED之間的距離越近，LED能量越大，穿透透光罩的光也越多，整燈的光效也相對較高。

　　但對某些場合的應用，有需要考慮照明應用的效果。如日光燈，LED與透光罩距離太近，可能會出現點亮是能看見內部的LED光點，對應用的效果不是很好。

　　2.9、處理好LED散熱

　　下圖是LED結溫和光通量輸出的曲線圖。從曲線圖中可以看出，隨著LED結溫升高，LED的光通量會降低，而功率基本不變，從而光效會降低。

　　所以，要獲得較高的光效，保證LED的散熱也是重要的因素。通常，LED封裝廠家給定的LED相關參數，均是在LED結溫為25℃的條件下得出的，而我們在LED的使用過程中，LED的實際結溫均在70-80左右。這就是說，我們使用LED的時候，其實際的光通量就已經只有標定的90%左右了。

　　三、結論

　　3.1、成本核算

　　針對以上幾種提高光效的方案，核算成本如下：

　　【注】以上為主要材料成本價格，不含鋁基板，人工和加工費。

　　可見，在所有方案中，增加LED數量所增加的成本費用最高，而采用增加反光膜的方式增加的成本最少。

　　3.2、結論

　　從以上分析結果可以看出，雖然是以增加LED日光燈的光效為最終目的，可以實現的方法很多。各種方法都有各自的優(yōu)點和不足，在此沒有一一說明。

　　對于企業(yè)而言，要實現降本增效，以最低的成本實現最好的照明方案，才是切實可行的最佳方案。

　　綜上所述，對于LED光效的提升，需要綜合成本，性能，照明效果進行設計考慮，選取性價比最高的方案，才能實現最佳的產品設計。
 

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