如何將鹵素臺燈轉換為LED光源

據國際能源署估計，全球超過19％的電能需求用于照明。因此，全球各地都在努力用更高效的解決方案取代效率低下的白熾燈光源。

在消費者層面遏制電能需求的重點一直是推動采用緊湊型熒光燈的計劃燈（CFL）。使用CFL的選擇并非沒有結果;每個燈泡都含有汞，如果處理不當，最終會進入垃圾填埋場。此外，外形尺寸并非適用于所有照明應用。一種備受關注的替代方案是磷光體轉換的“白色”LED。 LED流明輸出和功效 - 流明輸出與輸入功率的測量 - 繼續逐年取得重大進展，同時，流明/美元的成本正在下降。除了節能之外，高亮度LED在正確設計和操作時的使用壽命可超過50，000小時，從而消除了更換燈泡的成本。

現成的鹵素臺燈被用作演示的基礎。當今最新生產LED光源的真實世界表現。使用CreeXLAMP®MC-E LED作為光源。該產品在一個緊湊的封裝中集成了四個LED，非常適用于MR-16和便攜式工作燈等定向照明應用。原始燈具在改裝前后進行了表征，以突出現實世界的性能差異。

圖1：現成的50 W鹵素便攜式臺燈。

圖2：帶有保護玻璃蓋和手柄的燈泡外殼中的50 W燈泡。

圖3：60 Hz鐵芯變壓器，2.4磅。

固態照明的DoE能源之星標準燈具（版本1.1 - 12/19/08）包括便攜式住宅臺燈的最小功率因數（PF）為0.7的要求。此功率級別的典型LED驅動器通常具有0.5-0.6的PF，低于要求。此處介紹的解決方案專門設計用于超出住宅ENERGYSTAR®PF要求，無需添加額外電路。

鹵素白熾燈泡通常在250-350ºC的溫度下工作，因此，燈具必須為用戶提供安全保障。在這種情況下，玻璃蓋板限制進入燈泡以保護使用者，并且塑料外殼在燈泡上方提供隔熱罩。即使有這些安全措施，這款鹵素燈具也包括一個桿端的手柄，使用戶可以安全地瞄準燈。玻璃是特殊的，因為它結合了一個過濾器，以減少鹵素燈泡產生的不必要的紫外線。這些臺燈中使用的典型12伏鹵素燈泡的效率范圍為14至18 lm/W.請注意，如圖3所示，這只是燈泡的額定功效，不包括燈具損耗或位于燈座底部的變壓器損耗。

高亮度LED顯示出明顯更高的光轉換效率，因此對于給定的光輸出產生更少的廢熱。較少的廢熱意味著燈組件運行得更冷，并且不會使用戶暴露在危險的高溫下。燈泡組件經過重新設計，散熱片（圖4）安裝在燈泡夾具的現有塑料外殼內。下面所示的鑄鋁插件安裝在燈殼中。中性白色Cree MCE（代碼 - 000-KE5 - 4000 K）安裝在金屬芯PCB子底座上以幫助組裝。使用和不使用二次光學器件評估LED性能。選擇該LED以滿足能源之星相關色溫（CCT）要求，并且具有足夠的通量，遠遠超過了SSL家用臺燈要求的燈具200流明的最低要求。 LED的額定電流為370至430流明，測試電流為350 mA，溫度為25°C。考慮到實際驅動電流（630mA）和穩態工作溫度，LED的估計流明輸出范圍為450至600流明，具體取決于散熱器設計。二級光學元件是FRAEN的現成32度反射器（FRC-M1-MCE-0R），專為MC-E設計。

圖4：燈的定制散熱器shell。

圖5：Cree MC-E安裝在子底座上并連接到散熱器。

圖5a：Cree MC-E包括反射鏡光學器件。 》 LED組件由安森美半導體NCP1014LEDGTGEVB LED驅動器評估板供電。這種高效驅動器可為LED陣列提供所需的電流隔離和調節驅動電流。它具有90至265 VAC的通用輸入功率范圍，允許一種設計用于多個區域，只需更換墻上插頭的電纜。現有的鹵素鐵芯變壓器不是這種情況，因為它專門針對一種線電壓范圍而設計。

圖6：正常負載下NCP1014LEDGTGEVB的功率因數性能。

評估板支持使用電位計進行可變調光，電流調節范圍為100至630 mA。 630 mA最大電流設置為安全地保持在Cree MC-E的700 mA最大工作電流以下。圖6顯示了作為輸入線電壓函數的NCP1014LEDGTGEVB LED驅動器功率因數校正性能的典型曲線。如圖所示，對于美國線路電壓范圍，功率因數遠高于0.8，遠遠超過ENERGY STAR住宅SSL燈具0.7的要求。該驅動器還滿足IEC61000-3-2 Class C的諧波含量要求。容－源－電－子－網－為你提供技術支持