将LED 作为接入市电的照明光源,在实际操作中,还存在一系列有待优化的问题:
(1)LED 驱动方式为恒流驱动,如此方能保证其发光强度均匀一致;
(2)由于LED 的性能受温度影响会发生较大变化、甚至损坏,所以必须解决其散热问题;
(3)单颗LED 灯珠( 芯片) 可近似为点光源,在作为照明光源时,必须改善其光线在各个方向的出射角度,使人眼更容易长时间接受。
1 恒流驱动
图1 所示为1W 级大功率LED 芯片在输入为正向电压时的伏安特性曲线。

式中,I 为流过的电流;IS为反响饱和电流;Q 为电子的电量;U 为两端电压;K 为玻耳兹曼常数;T 为热力学温度。由图1 和式(1) 可知,若采用恒压驱动,则当两端电压存在微弱的波动时,通过的电流将会发生急剧的变化,显然这对LED 本身的性能也是一种削弱,由后面的分析也会得知,这对发光强度也会造成较大的影响,显然这在照明领域是不允许的。
2 合适工作电流的选取
在恒流输入的工作环境下,将1W 级大功率LED芯片放在暗箱中,线性改变输入电流,用照度计测出光照度与输入电流的变化关系,绘出如图2 所示的关系曲线,光照度随着电流的上升基本呈现线性增长的趋势。

综合考虑上述两种情况,即兼顾光照度以及发光效率,选取合适的驱动电流I,从而使LED 照明光源同时满足足够的亮度和相当高的发光效率。方法如下,横坐标依旧选择输入电流值,而纵轴分别进行归一化处理,作出两条曲线,而曲线的交点对应的电流值即为所要选取的合适工作电流值,此处I = 332MA,如图4 所示。

有时经过反射罩后,输出光线角度扩大,光线经过足够的混合后,出射的光强度和照度也达到均匀性要求。但是,对于大多数情形,这是远远不够的,没有充分利用光输出量,同时在出光面的边缘也会产生眩光等令人不舒服的光线。基于上述原因,需要进一步使用控光元件,如光透镜、均光片以及遮光器等。常用的光透镜有凸透镜或菲涅尔透镜、凹透镜或楔形透镜等,其光线方向转变如图6 所示。





