半导体环保节能台灯LED光源的优缺点探讨

台灯是室内照明的辅助灯具，台灯多被用在写字台、办公桌上，也有用于床头柜上。目前，传统台灯的光源主要有白炽灯（热辐射光源）和荧光灯管（气体放电光源）两种：白炽台灯一般用40w～60w，可以保证工作面上有足够的照度，而荧光台灯多用不透明而且能反光的金属罩，表面喷漆，放射光线能增加工作的照度，金属罩应有一定的遮光角度，这样既使工作面上的照度比较均匀，又能使灯管发出的光线不致直接刺激眼睛。但上述台灯的光源却也存在如下的缺点：

A、白炽灯：缺点是发热量大、耗电、发光效率较低、使用寿命短。

B、荧光灯管：缺点是显色性较差（光谱是断续的）特别是它的频闪效应，容易使人眼产生错觉，需要在设计上采取措施消除频闪效应，另外灯管内存在着有毒的汞蒸汽，不环保。

本文提供了一种以半导体发光二极管（LED）为光源的新型台灯，其光源具有低压直流驱动、无频闪、极低功耗、光线集中、环保、使用寿命长、易于控制等诸多优点。具体的说，研制半导体环保节能台灯的必要性主要有：

1.1 半导体LED是绿色照明理想的光源

与传统的照明工具相比，LED照明工具，特别是GaN基白光LED照明，在功耗及寿命方面均有不可比拟的优越性。传统白炽灯采用热发光技术，浪费了90%的能源，而发光二极管的效能转换率却非常高。由于半导体照明具有节能、长寿命、免维护、环保等优点，业内普遍认为，如同晶体管替代电子管一样，半导体灯替代传统的白炽灯和荧光灯也是大势所趋;半导体LED越来越被认同是绿色照明的理想光源。

1.2 意义简述

目前，涉足白光LED的照明产品（如本文探讨的半导体环保节能台灯）的企业基本上处于产品的研发和试产的阶段。我们与国外企业的差距并不大，只要从现在开始抓紧，我们在半导体光电子领域就一定能够有所作为，这对我国照明传统产业的技术转型和提升照明产品的国际竞争力有迫切而实际的意义。LED照明灯具包括半导体环保节能台灯，从技术领域来看，也处于研发及小批量生产状态。LED照明灯的技术水平，国际水平和国内水平相差不大，基本可以说国内及***的发展水平略处于国际水平，因为LED照明灯的生产居于劳动密集型产品，在我国珠江三角洲地区正拥有世界上最丰富的灯具配套市场，因此拥有较好的技术基础。

据分析，中国将可能是最大的LED照明产品生产国及出口国。国内包括***地区，各种LED照明产品技术及产品质量良莠不齐，绝大多数都技术含量低，产品质量不高，产量小。而对如此大的市场，将LED照明产业化是当务之急的大事。半导体环保节能台灯将成为LED照明灯具进入普通家庭的重要的产品之一。

国内许多地方都出现不同程度的用电紧张的情况，研究低功耗的半导体环保节能台灯也是当务之急。

二、市场需求

2.1 发展契机

按照目前的技术水平和发展趋势，半导体照明普通市场开始启动的时间大约会在2006年前后，在未来的 5至10年内，这种半导体灯具很可能成为下一代照明的主流产品。 与此同时面对半导体照明的巨大商机，世界各国纷纷行动，以美国、日本、欧盟等国也纷纷开展半导体照明计划，将半导体灯代入普通的日常照明领域。我国也于去年开始了国家半导体工程，LED行业迎来春天。计划到2005年年底之前的这段时间将是半导体照明工程项目的紧急启动期，从2006年的“十一五”开始，国家将把半导体照明工程作为一个重大工程进行推动。这也为半导体环保节能台灯的推广应用提供了良好的发展契机。

2.2 半导体环保节能台灯的吸引点

市场对于台灯的要求可以从两个方面划分：一是追求个性化，由于书桌在居住环境中的地位越来越重要，因此，书桌上的重要摆放也成为主人个性及爱好的体现;二是多功能性及保健性，无频闪。半导体环保节能台灯将充分体现上述两大卖点。

2.3 环境现状的分析

目前国内缺电的现状2～3年内不能彻底解决，电力供应紧张势必造成电价的提高及节能电器产品的热销。半导体环保节能台灯最重要的一个特点也即将会促成热销的一项便是其低耗省电性能。

三、主要技术特性与构造

3.1 光源分布

半导体环保节能台灯作为局部照明如读书写字之用，要求的照度和照度均匀度比较高，需要把许多发光二极管串联或者串、并联结合使用，这就涉及到光源的分布问题。根据LED的发光强度、发光角度以及体积小等的特性，可以把多颗LED按照一定阵列（如矩形阵列、圆形阵列等、复合阵列等等）整合在一块适当的电路板上，再安装在相应的造型结构里，从表面上看整个平面就形成一个发光面，故把这样的一个装有LED的平板式的结构称之为LED发光板。

可以把发光板看成是由一些规则的或专门设计的发光单元（模组）通过插接或别的联结方式而构成。该发光单元可以由一颗、两颗或多颗LED按一定规律排列而组成，如4颗LED可以设计成一个2×2LED的矩形阵列的发光模组，这些发光模组可以很方便的拼装成大的发光板。简单的说，发光单元（模组）其实就是一个小的发光板。

3.2 电源

LED属于低压直流器件，其正向导通电压的典型值3.0V～4.0V，驱动电流为20mA。LED作为一种电流型器件，根据LED伏安特性可知道。为了使LED正常在稳定、可靠的工作状态，则必须为LED提供恒定电流。

所以，恒流电源被认为是研发半导体环保节能台灯的一项重要内容。照明台灯所用到的LED一般多为白光LED，可以用作白光LED驱动电源的集成器件品种较多，大致分属恒流源、电荷泵和开关电源三种类型，但专为LED照明系统配套的恒流电源目前还属欠缺，主要存在几个拟解决的技术难点及目标：电流检测负反馈功能、较宽的电压波动范围、较高的电源转换效率、高安全高可靠性以及较低的成本。

3.3 照度

LED台灯光源的方向性与传统灯泡及荧光灯管的大面积照射不同。根据笔者所在的深圳市沃科半导体照明有限公司所研发的LED台灯检测的结果显示，LED台灯处于正常工作位置时，以光源光中心在桌面上的垂直投影点为中心，测量到正中心处的照度一般可以达到700lx以上。照射范围也能够满足阅读、写字的要求;在有效的照射范围之内，其照度均匀，无频闪。照度和照射范围跟采用的LED的参数、数量和排布有关。

3.4 色温

色温是用来表示光源颜色的量。当光源发射光的颜色与黑体在某一个温度下辐射的颜色相同时，黑体的温度称为该光源的颜色温度。在阅读时色温偏高和偏低都会对人的眼睛产生不良影响。最适合阅读的色温一般在3300～5300K。半导体环保节能台灯的色温选择范围比较大，可以很方便的通过对LED的选择而设计成接近自然光的色温。

采用三基色的半导体环保节能台灯的色温可以调节，色温可调的半导体环保节能台灯一可以作为阅读灯具，此时的色温应调节在3300～5300K的范围之内;二可以作为家居灯光装饰灯具，色温可调节在3300K以内，此时的颜色特征属于暖色，给卧室等环境增加一些浪漫的暖和舒适的气氛。

3.5 功率

普通的半导体环保节能台灯功率一般在3W以内，如一个采用了20颗LED的台灯，其所耗的功率也仅仅为1.6W左右，远远比白炽台灯和荧光台灯要低。 当然，单只大功率LED器件的功率一般在0.9W～2W之间，也可以用在台灯上，比如光源用了5颗大功率LED，总的耗电功率也在10W之内，但其发光效率、发热量却不太理想，价格也相应要高很多，即综合性价比不高。

3.5 构造

与传统台灯结构构造区别最大的是光的重新分布部件。传统照明光源为白炽灯或荧光灯等，其发光特点是光辐射几乎占据整个空间，因此需要用反射器将其它方向上的光收集起来，投向要求的区域。通常采用的是抛物面反射器形成近似于平行的光束。而半导体环保节能台灯，往往根据LED发光强度不同，在其中分布几个至几十颗LED。

由于LED发出的光线集中于一个较小的立体角范围，在某些场所已经可以满足局部照明的需要，但如果需要更大的照射范围，那就要使这些LED产生的光在通过一系统透镜，而产生我们所要求的光分布。拟采用聚碳酸酯等新型材料制作光学透镜做为研究创新突破点，目的和原则是在达到光学指标情况下，进一步降低半导体环保节能台灯的成本，进一步提高半导体环保节能台灯局部照明的经济性。

四、结束语

随着绿色照明概念的提出，研制新型的环保节能台灯成为当务之急。深圳市沃科半导体照明有限公司立足于科技服务社会，不断努力，业已研发出一系列半导体环保节能台灯，成为国内将半导体LED用于室内照明的最重要的先驱厂家。其推出的实用新型的台灯，由于以发光二极管为光源，再配以专门设计的外形结构，可极大限度地利用光的效率，给人以温馨或者恬静的感觉，特别适用于家庭、宾馆以及办公室等环境的工作、学习、休息等照明与装饰的需要，由于基本消除了频闪，使得灯光对视力保健更有效果，同时，还具有节省电能的效能。

具体包括：

①采用恒流驱动，消除发光频闪，能有效的保护视力，预防近视;

②专业的光学设计，独特的结构设计，充足的照明空间，使学习、工作、居住环境更加舒适，更加安全;

③采用高品质的交直流转换与3.5W以内的LED矩阵的完美匹配，其光衰系数非常小，灯具使用寿命更长久;

④采用高显性能LED使得物体更亮丽、逼真、光线更柔和，适合于工作、阅读、书写等局部照明与娱乐之用;

⑤配置有储电装置，可反复充电，平时由市电供电，当市电供应断开时，可转为由储电装置供电。综上所述，本实用新型台灯提供的光线照度均匀、无闪烁，并且产品使用寿命长、省电、反应速度快、环保、防爆、冷光源、安全性高，适合一般的工作、学习、居住等局部照明之用。

相信随着科技的发展，未来的照明光源将以环保节能的半导体发光器件为主，更易控制和实现多功能化和智能化。
来源；国际led网