led照明原理及发展情况，LED照明设计知识浅析

很多朋友对led照明原理及发展情况，LED照明设计知识浅析不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

1、LED器件光效L，单位lm/wLED器件光效是指在规定的结温(例如Tj=25)下，每瓦电功率转化为输出(可见光)辐射光能的比值。LED光效可以用以下公式表示： led=/w，单位为lm/w。

必要条件是Tj是一个指定值。在相同的功率和不同的Tj温度下，LED输出的光通量是不同的，并且会随着温度的升高而降低。美国能源部西太平洋西北国家实验室给出的白光功率LEDpn结上的温度Tj每升高1，输出光通量下降0.25%。(当Tj=25时，=100 lm；当Tj=80时，=(1-13.75%) 100=86.25LM，下降约13.75%。可以看出大功率白光LED的光通量温度系数为：/?Tj-0.25(lm/)

一般LED厂商给出的器件光通量大多是Tj=25时的数值。对于给定的灯光效果也是如此。在实际使用中，Tj一般不等于25。2、LED灯的LED光效Tub1(lm/w)

LED灯是指以LED为光源的照明灯。任何灯一般包括：光源(灯泡或模块)；镇流器或驱动电源模块；光导管的配光透镜(或反射腔等。);散热装置或灯壳等。对于LED灯来说，这四个部分对灯的光效的贡献除了光源，都是负贡献！以下分别说明：(1)LED器件和光源模块的光效LED。

LED一般以LED器件厂给出的光效为准。举个例子，如果一个LED在Tj=25时的光效是100lm/w，那么根据光的叠加定律，100个这样的LED器件组成的光源模块的光通量可以是100lm/w100=10000lm，但光效仍然是100 lm/w；但不等于灯具的光效。(假设有100lm/w，电功率为100w的光源100个，其总光通量应为10000lm)。(2)电源效率对灯的光效率的影响(贡献)

当提供给LED光源模块的电功率为100w时，驱动LED的开关电源或AC/DC电流源消耗电功率，即，输入电功率高于用于LED光源模块的电功率。它们之间的比率称为功率效率。假设这个效率E=85%，灯的输入电功率为PIN=PLED/0.85=117.65 W，当此时的光效计入驱动电源的转换效率时，光效从100lm/w下降到10000 lm/117.65 w 85 lm/w，下降：15%，这是电源驱动电路做出的负贡献。

(3)二次配光的光效影响Light一般照明灯具，尤其是LED等窄光束光源，需要进行二次光学设计，以满足所需配光的配光要求。比如LED射灯，需要截光的蝙蝠翼形配光。通常每个LED加一个椭圆形的透镜，会导致光能因透镜而损失，所以存在一个灯的光效Light的问题。通常光学镜片的透光率不超过0.9，即光0.9。

也就是说，一个没有透镜的10000lm光源，加入透镜后会变成9000lm输出的光源，损失10%左右的光能。此时光源电源和二次光学透镜的光效为(3)=0.850.9=0.765，也就是说100lm/w的光源现在只有76.5lm/w。两者的负面贡献为23.5%。(4)热效率th

不仅仅是电源效率和光学镜头效率的负面贡献，还有LED光源不可或缺的热管理效率，也就是散热器效率。通常LED灯都是利用PCB板和灯壳作为散热通道来实现热隔离，对于灯具来说有一个系统热阻设计问题。也就是一个好的冷却系统，LED PN结上的温度Tj和灯的环境温度Ta之间的温度梯度越小越好。灯的系统热阻被定义为灯外壳(或内部)的平均温度和环境温度之间的差与灯功率的比率。

Rthsystem=(Tscase-Ta)/Pin(单位：C/W)

假设LED的热阻为8/w，一个LED PN结上的Tj与LED底座的散热底板在给一个LED加1w电功率后的温差为8，而LED基板与PCB(一般为铝PCB)的热阻一般小于1.2/w，那么Tj与PCB的温差为8+1.2=9.2。如果灯也是用散热材料(比如铝合金)压铸的。

现在的问题是灯壳Tscase和灯周围的环境温度Ta相差多少度？这是由灯的系统热阻决定的。假设灯壳用于热隔离的面积为a，这个面积的大小决定了两者之间的温差。只有当A，灯壳面积与环境等温，但这是做不到的。

韩国三星LED电子等公司在使用其不同功率的LED器件作为光源时，给出了散热器面积与Tj的关系曲线。例如，对于一个3.5w功率的LED，为了将Tj从100降低到80，散热器与空气的接触面积应该增加60cm2以上。由此可以估算出，每增加60cm2/3.5w17cm2/w，也就是说，如果用1w功率的LED，就是60cm2。

或者用灯具系统热阻Rthsystem表示，本例中117.65w的总功率计算为17.2cm2/w，当灯具散热器与空气的接触面面积为17.2cm2/w117.65w=2024cm2(约0.2m2)时，灯具外壳与环境的温差为20。灯具系统的热阻Rthsystem为：Rthsystem20/117.65w0.17/w所以当施加在灯具上的电功率为117.65w时，Ta=25时，灯具外壳上的温度应为：Tcase=Ta RthsystemPin。

=25 0.17/w117.65w=45此时，LED PN结上的温度Tj可由下式得到：TJ=tcase 1w(8/W 1.2/W 0.2/W=459.4=54.4和TJ=也就是说，一个100lm的LED的光通量低于Tj=25: 0.25 lm/ 19.4=4

因此，将灯具的光效计入各效率后，可表示为：tu B1=elightth=0.850.90.950.726此时灯具的光效为72.6 lm/w，仅为LED光效的72.6%，必须正确设计。

以上知识分享希望能够帮助到大家！