LED照明设计知识浅析

　　1、LED器件光效ηL，单位lm/w

　　LED器件光效是指在规定的结温（例如Tj=25℃）时，每瓦电功率转换成输出（可见光）辐射光能两者的比。可用下式表示LED光效： ηLED=Φ/w，单位：lm/w

　　必要条件是Tj为规定值，在同样功率下，不同的Tj温度，LED输出的光通量Φ是不同的，随温度升高，Φ会下降。美国能源部西太平洋西北国家实验室给出白光功率LED PN结上温度Tj每升高1℃输出光通量下降0.25%。（以Tj=25℃时，Φ=100lm计，当Tj=80℃时，Φ=（1-13.75%）×100=86.25lm，下降约13.75%，可见大功率白光LED的光通温度系数：？Φ/？Tj≈-0.25（lm/℃））

　　一般LED生产企业给出的器件光通量大多是Tj=25℃时的数值。给出的光效也同样如此。实际使用时，Tj一般不等于25℃。

　　2、LED灯具的光效ηTub1（lm/w）

　　LED灯具是指用LED作光源的照明灯具。任何灯具一般包含：光源（灯泡或模组）；镇流器或驱动电源模组；光管配光透镜（或反射腔等）；散热装置或灯外壳等四个部分组成，对于LED灯具，这四个部分除光源外均对灯具的光效有贡献，且都是负贡献！下面分别加以说明：

　　（1）LED器件和光源模组光效ηLED

　　ηLED一般以LED器件厂给出的光效为准，例如一个LED的光效在Tj=25℃时，假设为100lm/w，则若用100个这样的LED器件组成的光源模块的光通量根据光的叠加律可得为100lm/w×100=10000lm，但光效仍为100lm/w；但它并不等于灯具的光效。

　　（这里假设100个100lm/w的光源加上100w电功率，它发出的总光通量应为10000lm）。

　　（2）电源效率对灯具光效的影响（贡献）

　　当供给LED光源模块上的电功率为100w时，由于驱动LED的开关电源或是AC/DC电流源等，自身要消耗电功率，也就是输入电功率较用于LED光源模块的电功率要高。它们两者的比值称为电源效率。假设此效率ηE=85%，则灯具输入电功率为：

　　Pin=PLED/0.85=117.65w

　　将此时的光效计入驱动电源转换效率时，光效从100lm/w下降为10000lm/117.65w≈85lm/w。下降：15%，这下降是电源驱动电路作的负贡献。

　　（3）二次配光光学效率ηLight 的影响

　　一般的照明灯具，特别是LED这类窄光束光源，需要二次光学设计，以达到所需求的光分配的配光要求。例如LED射灯要求截光型蝙蝠翼型配光，通常在每个LED上加置椭圆形透镜，这样就会带来因透镜损失光能，于是就有一灯具的光学效率ηLight的问题，通常光学级透镜的透光率不超过0.9，即ηLight≈0.9.

　　也就是说一个不加透镜的10000lm的光源，加透镜后就成为输出9000lm的光源，损失约10%的光能，此时，光源电源、二次光学透镜二个组成部分的光效为η（3）=0.85×0.9=0.765

　　也就是说100lm/w的光源，现在仅为76.5lm/w。二者负贡献达：23.5%。