LED应用设计教程
矿用led灯课程设计
矿用led灯课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生理解LED的基本原理，掌握LED灯在矿用环境中的应用特点。
2. 学生了解矿用LED灯具的设计要求，包括安全、节能、耐用等方面。
3. 学生掌握矿用LED灯具的主要性能参数及其对矿井照明效果的影响。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析矿用LED灯具的优势和潜在问题。
2. 学生能够设计简单的矿用LED照明方案，并进行初步的评估和优化。
3. 学生通过实际操作，学会正确安装和简单维护矿用LED灯具。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对矿物资源开发中节能环保重要性的认识，增强其社会责任感和节能意识。
2. 激发学生对科技创新的兴趣，鼓励其关注新技术在传统行业中的应用。
3. 培养学生的团队协作精神，提高其在小组讨论和项目实施中的沟通与协作能力。
课程性质分析：本课程为应用科技类课程，结合物理、工程技术等知识，强调理论与实践相结合。
学生特点分析：考虑到学生所在年级的特点，已有一定的物理基础和动手能力，对科技类课程兴趣浓厚，但需引导他们将知识应用于实际问题的解决。
教学要求：1. 教学内容与实际应用紧密结合，注重培养学生的实践能力。
2. 采用项目式教学，鼓励学生主动探索、合作交流，提高问题解决能力。
3. 教学过程中关注学生的个体差异，因材施教，使每位学生都能达到课程目标。
二、教学内容1. LED基本原理：光电器件原理、LED的结构与发光原理、LED的色温与显色性。
相关教材章节：第三章《光电器件》第1-3节。
2. 矿用LED灯具特点：矿用环境对灯具的要求、LED灯具的防爆性能、节能优势及耐用性。
相关教材章节：第五章《特种灯具》第2节。
3. 矿用LED灯具设计要求：安全标准、节能设计、灯具防护等级及使用寿命。
相关教材章节：第五章《特种灯具》第3-4节。
4. 矿用LED灯具性能参数：亮度、光束角、色温、显色性等参数对矿井照明效果的影响。
相关教材章节：第四章《照明设计》第1-2节。
《LED应用的设计》教案-五年级上册劳动浙教版
5.培养学生信息技术应用能力，结合电子技术知识，使学生能够运用所学解决实际问题。
本节课核心素养目标紧密贴合新教材要求，注重培养学生的综合能力，为学生的全面发展奠定基础。
三、教学难点与重点
1.教学重点
（1）LED的基本概念、特点及分类：这是本节课的基础知识，教师需详细讲解LED的发光原理、节能优势、种类及应用场景，以便学生全面了解LED的相关知识。
同学们，今天我们将要学习的是《LED应用的设计》这一章节。在开始之前，我想先问大家一个问题：“你们在日常生活中是否注意到了LED灯的广泛应用？”比如，家里的电视遥控器、街道上的路灯等。这个问题与我们将要学习的内容密切相关。通过这个问题，我希望能够引起大家的兴趣和好奇心，让我们一同探索LED的奥秘。
（二）新课讲授（用时10分钟）
3.成果分享：每个小组将选择一名代表来分享他们的讨论成果。这些成果将被记录在黑板上或投影仪上，以便全班都能看到。
（五）总结回顾（用时5分钟）
今天的学习，我们了解了LED的基本概念、重要性和应用。同时，我们也通过实践活动和小组讨论加深了对LED的理解。我希望大家能够掌握这些知识点，并在日常生活中灵活运用。最后，如果有任何疑问或不明白的地方，请随时向我提问。
（3）动手实践：这是本节课的重点环节，教师应关注学生在实践过程中的操作技能，确保学生能够熟练使用工具，完成LED电路的制作。
举例：在学生动手实践过程中，教师巡回指导，及时纠正错误操作，解答学生疑问，提高学生的实践能力。
2.教学难点
（1）LE一定的难度。教师需要通过生动的例子、详细的讲解和反复的实践，帮助学生掌握电路设计方法。
举例：以制作一个简单的LED灯为例，引导学生按照步骤进行设计，并解释每一步骤的作用，使学生理解电路设计的原理。
LED实际应用设计——HV9910(pwm波)(精)
上电：红色箭头所示，高压直流→LED→L1→Q1→RCS在这个过程中损耗会有L1的等效电阻+MOS管的结电阻+R电流检测电阻损耗。L1上电电流不能发生突变，会给CS检测电流时间，也为下一过程续流提供条件。上电过程当中MOS管选择最为关键，建议选用美国国际整流器公司IRF840，不良的MOS管将会造成LED瞬间全部损坏。L1电流量与感值一定要符合线路基本需要，小电流可以参考规格书选用，大电流适当增加感值，电流量选取实际LED电流3倍以上。RCS值反馈电压决定负载实际电流大小，阻值按供电电压结合LED电流需要适当调整选取，也是负载LED电流调节电阻。
3．PWM适合应用到开关控制场合，因其高速灰度控制，关断MOS过后还会有电感和电容续流过程，不能真实再现灰度等级。应用到需要开关控制和色温混合线路设计会比较体现这款IC的优点。
4．器件选择灵活性不高，无论哪家公司这类IC都不可以做到太大功率驱动。
综合上述原因，HV9910设计在供电电压相对稳定，有限压保障，负载不大于8W LED条件下是比较合理的。小功率LED与太阳能光电池结合的路灯产品；3W以下的LED射灯，多颗白光LED色温矫正的洗墙灯，通过外部PWM信号加在PWM_D pin端而实现.该PWM信号可由微控制器或由脉冲发生器按希望的LED的亮度以一定的占空比来实现.在此PWM方式下,以该信号的有效和失效转换来调节LED的电流.在此模式,LED的电流处在这两种状态之一:零或由采样电阻设定的正常电流.它不可能用这个方法去达到比HV9910用采样电阻设定的水平更高的平均亮度. HV9910用这种PWM控制方法,这灯的输出只能在0到100%之间调整.此PWM调光方法的精度仅仅取决于GATE的最小脉宽的限制,即此频率的占空比的百分比.
LED光源的设计及其在照明领域中的应用
LED光源的设计及其在照明领域中的应用一、背景介绍随着人们对环境保护意识的增强以及能源资源的日益紧张，LED光源逐渐成为照明领域的主流选择。
它以其高效、长寿命、高色彩还原性等优点，已经成为广泛使用的照明光源之一。
在这篇文章中，我们将详细介绍LED光源的设计以及在照明领域中的应用。
二、LED光源的设计1. 功能需求为了设计优秀的LED光源，首先需要明确功能需求。
LED光源最基本的功能是照明。
在实际应用中，LED光源还需要具备更多的特殊功能，如色温调整、亮度调整、色彩还原度等。
因此，我们需要从应用场景出发，明确一些实际需要的功能。
2. 选型设计在功能需求确定之后，我们需要根据实际需求进行选型设计。
主要基于以下几个方面考虑：（1）光通量：LED光通量的大小取决于其尺寸、材料、电气参数等。
在实际应用中，我们需要根据场景需求，确定所需的光通量大小。
（2）色温：色温是指光源发出的光的颜色，一般用开尔文(K)度做单位。
色温越高，则颜色越接近白色，反之则越接近黄色。
在实际应用中，我们需要根据场景需求，确定所需的色温数值。
（3）显色指数：显色指数是指光源照射下，物体颜色的还原能力。
在LED光源的设计中，显色指数是很关键的参数。
一般而言，显色指数越高，则将物体颜色还原得越真实，反之则越虚假。
3. 驱动电路设计LED光源的驱动电路设计非常重要。
在实际应用中，需要保证驱动电路的可靠性、高效性、稳定性以及兼容性。
驱动电路还需根据所需的功率、电路拓扑等方面要求进行设计。
三、应用1. 家庭照明LED光源在家庭照明领域中已经广泛应用。
LED灯具以其低功耗、长寿命、高效等特点，可以有效降低耗电量，给用户带来更节能、更舒适的照明体验。
2. 商业照明商业照明领域是LED光源的重要应用领域之一。
对于商业照明而言，LED光源不仅可以达到节能的效果，更可以根据需求实现亮度调节、色温调节等个性化设计，让商业场景更加美观、舒适。
3. 公共照明公共照明是LED光源的广泛应用领域之一。
LED应用课程设计
LED应用课程设计一、教学目标本课程的目标是让学生了解LED的基本原理和应用，掌握LED电路的设计与调试方法，培养学生动手实践能力和创新意识。
具体目标如下：1.知识目标：•掌握LED的工作原理、特性及主要参数；•了解LED的应用领域及发展趋势；•学习LED电路的设计原则和方法。
2.技能目标：•能够分析LED电路图，理解电路中各元件的作用；•能够运用万用表、示波器等仪器进行LED电路的调试；•具备LED电路故障排查和解决问题的能力。
3.情感态度价值观目标：•培养学生对LED技术的兴趣，激发学生创新意识；•培养学生团队协作、沟通交流的能力；•使学生认识到LED技术在节能减排、绿色环保方面的意义。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.LED的基本原理：介绍LED的工作原理、特性及主要参数，使学生了解LED灯珠的结构和发光原理。
2.LED的应用领域：讲解LED在照明、显示屏、交通信号等方面的应用，让学生了解LED技术在各领域的发展趋势。
3.LED电路的设计与调试：学习LED电路的设计原则和方法，引导学生掌握电路图的阅读和分析，培养学生的动手实践能力。
4.LED电路故障排查与解决问题：教授学生使用万用表、示波器等仪器进行LED电路的调试，培养学生故障排查和解决问题的能力。
5.实践项目：安排课后实践项目，让学生结合所学知识，自行设计并制作LED电路，提高学生的创新意识和实际操作能力。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解LED的基本原理、应用领域及电路设计方法，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：学生进行课堂讨论，分享各自对LED技术的理解和看法，提高学生的思考和表达能力。
3.案例分析法：分析实际案例，让学生了解LED电路在实际应用中的优势和局限，培养学生解决实际问题的能力。
4.实验法：安排课后实验，让学生动手操作，实践所学知识，提高学生的实际操作能力和创新意识。
led闪烁电路课程设计
led闪烁电路课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握LED闪烁电路的基本原理和制作方法，培养学生的动手能力和创新能力。
具体目标如下：1.知识目标：使学生了解LED的工作原理、闪烁电路的组成和功能，以及相关的电子元器件知识。
2.技能目标：培养学生能够独立设计并制作LED闪烁电路的能力，提高学生的实际操作技能。
3.情感态度价值观目标：培养学生对科技创新的兴趣，增强学生的团队合作意识和环保意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.LED的基础知识：介绍LED的发光原理、特性、参数以及常见的LED类型。
2.闪烁电路的原理：讲解闪烁电路的工作原理、组成部分以及功能。
3.电路设计与制作：引导学生学习电路设计的基本方法，并分组进行LED闪烁电路的制作。
4.电路调试与分析：教授学生如何对LED闪烁电路进行调试和分析，以保证电路的正常工作。
5.电路应用拓展：介绍LED闪烁电路在实际应用中的案例，激发学生的创新思维。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：用于讲解LED的基础知识和闪烁电路的原理。
2.实验法：让学生亲自动手制作和调试LED闪烁电路，增强实践操作能力。
3.讨论法：分组讨论电路制作过程中遇到的问题，培养学生的团队协作能力。
4.案例分析法：分析实际应用案例，引导学生学会将理论知识运用到实际中。
四、教学资源为了保证教学的顺利进行，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的学习资料。
2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣。
4.实验设备：准备充足的实验设备，保证每个学生都能动手实践。
5.在线资源：利用网络资源，为学生提供更多的学习资料和信息。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：评估学生在课堂上的参与度、提问回答等情况，以体现学生的学习态度和积极性。
LightTools照明应用实例：LED Collimator设计
针对Lumileds K2光源设计一款LED LENS，达到准直的聚光效果,应用于LED手电筒或室内射灯。
基本设计步骤如下：1. LED光源模拟仿真；2.LED LENS初始结构建模；3.透镜模型的材料属性、光学属性设定；4.受光分析面,亮度计的设置；5.光线追迹，结果分析;6.根据分析结果调整透镜的几何模型参数，重复光线追迹过程，直至模拟仿真结果达到系统设计要求。
(在此我们采用LT的优化模块,可代替繁琐的模型更改过程,大大缩短产品开发周期)LED光源仿真:光源模型中详尽的参数设定以下介绍主要的参数（根据模拟目的不同,需要的参数也不同）光束(lm)或者是辐射功率(mW)光谱特性配光分布空间強度分布LED发光光谱拟合及解析蓝色LED和黄色荧光体组合生成白色LED类型是主流,可以在荧光体中制作吸收,散射,发光的模型LED几何模型可借助SolidWorks精确建模导入通过Solidworks Link模块 LightTools完全继承来自SolidWorks的特征树可为使用过Solidworks的工程师提供熟悉设计环境。
双向式数据交流功能保证了在LightTools 和Solidworks中的特征实时同步。
光源及几何模型数据的导入几何模型的材料属性、光学属性设定受光分析面,亮度计的设置设置系统的受光分析面,在受光面上设置亮度计进行光学分析。
对初始结构进行蒙特卡罗光线追迹LED光源，透镜模型，受光面参数均设定好之后方可进行光学仿真，仿真采用蒙特卡罗光线追迹。
通过优化,得到良好的聚光效果及很高的均匀度设置透镜表面曲线系数为变量,调用准直优化函数,运行自动优化。
LED流水灯设计
LED流水灯设计流水灯（also known as running lights）是一种常见的LED灯设计，它由一系列LED灯组成，可以连续地亮起和熄灭，就像水流般流动。
流水灯设计常见于节日装饰、舞台演出和彩灯效果等场合，具有独特的美观效果。
下面将介绍流水灯的原理、设计步骤以及相关应用。
一、流水灯原理流水灯的原理基于LED灯的亮灭控制和串并联电路的设计。
LED灯的亮灭控制是通过直流电源及驱动电路实现的，而流水灯的流动效果则是通过不同的亮灭顺序实现的。
具体原理如下：1.LED灯亮灭控制：LED灯是一种直流电源下的电子元件，在正向电流的作用下，LED灯发光；而在反向电流下，LED灯熄灭。
通过控制LED灯的电流流向，可以实现其亮灭控制。
2.串并联电路：将多个LED灯连接在一起时，可以采用串联或并联的方式。
串联时，LED灯依次连接在电路中，电流在各个LED灯之间流动；并联时，LED灯同时连接在电路中，电流在各个LED灯之间分流。
流水灯设计通常采用串联电路，通过控制电流流向的方式，实现LED灯的亮灭顺序。
二、设计步骤流水灯的设计步骤包括电路设计和程序编写两个方面。
具体步骤如下：1.电路设计：首先确定流水灯的LED灯数量和排列方式，然后根据输入电压和LED灯额定电压选择适当的电阻，用于限流并防止过电流。
接下来，根据串联电路的特性，设计LED灯的串联方式和连接顺序。
最后，根据电路设计，连接LED灯和电阻。
2. 程序编写：使用相应的开发工具，编写控制LED灯亮灭顺序的程序。
程序可以通过控制IO口电平的高低实现LED灯的亮灭控制。
流水灯设计中常用的控制方式有定时控制和状态机控制。
定时控制是通过设定每个LED灯的亮灭时间来实现，例如每隔100ms亮灭一个LED灯；状态机控制是通过设置多个状态，根据当前状态判断下一个LED灯的亮灭顺序。
三、相关应用流水灯设计在日常生活和各种场合都有广泛的应用1.节日装饰：流水灯常用于节日装饰，如圣诞节、新年等，给人们带来欢乐和节日气氛。
LED电子显示屏的设计
LED电子显示屏的设计LED电子显示屏是一种采用发光二极管（LED）作为发光材料，通过控制LED的亮灭来达到图像显示的一种设备。
它被广泛应用于室内外广告、宣传、指示等场景，能够实现高亮度、宽视角、高清晰度等特点。
以下将从硬件设计、电路设计和控制系统设计三个方面详细介绍LED电子显示屏的设计。
1.硬件设计：(1)点阵设计：根据需要显示的图像或文字，确定LED的象素点阵数。
一般常用的点阵有8x8、16x16、32x32等，也可以根据实际需求进行定制。
(2)显示面板设计：选择合适的显示面板，并进行尺寸设计。
显示面板的尺寸通常根据实际应用场景进行选定，需要考虑可视距离和显示内容的大小。
(3)灯珠选择：根据显示屏的亮度、颜色和灯珠寿命等要求，选择合适的发光二极管。
常见的有红、黄、蓝、绿、白等颜色可选。
(4)驱动电路设计：设计合适的驱动电路，确保LED灯珠正常工作。
常用的驱动电路有常流驱动和电压驱动两种方式，需要根据具体需求进行选择。
2.电路设计：(1)电源设计：根据LED显示屏的功耗，选择稳定可靠的电源。
一般采用交流电源转直流电源的方式，确保供电稳定。
(2)信号处理电路设计：根据外部信号源的输入，设计相应的信号处理电路，将输入信号转化为驱动LED灯珠的控制信号。
(3)驱动电路设计：设计合适的驱动电路，通过驱动芯片控制LED的亮灭。
常用的驱动控制芯片有74HC595、TM1637等。
(4)保护电路设计：为了确保LED电子显示屏的长期稳定工作，需要设计相应的保护电路，包括过流保护、过压保护、过温保护等。
3.控制系统设计：(1)控制芯片选择：根据实际应用需求选择合适的控制芯片。
常用的有单片机、FPGA等，单片机常用的有8051、STM32等。
(2)控制程序设计：根据显示的要求，设计相应的显示程序。
包括图像显示、文字滚动、亮度调节等功能。
编写程序时需要考虑控制芯片的规格和功能。
(3)通信接口设计：如果需要通过外部设备控制显示内容，需要设计相应的通信接口，如串口、以太网接口等，保证外部设备可以与显示屏进行数据交互。
LED的光学设计知识以及应用
LED照明光学系统具体分析
反射杯的光学分析： 我们常见的反射杯有两种，如下图所示：
平面型
曲面型
反射杯的形状和开口大小直接影响到整个系统的出光角度即光强分布曲线。 我们通过光线的反射定律很容易就能判断出一个光源经过反射杯后大概的出 光情况。我们举几个例子看一下，下面几个图是同一光源的相同的三条光线 经过不同反射杯后的出光情况。
背光源光学系统的具体分析
（2）如果导光板为一楔行板，且不做任何处理，假设有三条光线由导光板 内射出，在分界面上红色和绿色光线的入射角都小于Im，而蓝色光线入射角 大于Im，那么根据反射定律和折射定律我们就可以得到这三条光线传播路 径，如下图所示，红，绿光线都可以直接折射出导光板，而蓝色光线经过几 次反射后最终也可以射出。
LED照明光学设计案例（1）
用我们前面模拟的光源，再加一个反射杯做一个实际应用的模拟。我们的要求是LED光 源在加上反射杯后能在一米远处呈现一个比较均匀的光斑，光斑的直径在150mm左 右。 我们先看一下模拟结果
LED照明光学设计案例（2）
从上面模拟出的数据可以看出，最后的结果基本符合要求，但还存在 问题： （1）光源发出30000条光线，但在接受屏上只有11799条光线，这 说明还有很多光线并没有到接受屏上； 解决方法：我们希望尽可能多的把光线集中到接受屏上，那就要使整 个系统的发光角度变小。右下角是光强分布图，我们要做的就是把半 值角再减小，光线更集中。 具体方法： （1）改变光源的位置 （2）更换光源 （3）更换反射杯 （4）增加透镜
光学设计基础知识
－主要针对LED封装、LED照明以及背光源
CHOUCHOUYU 2008.4.28
光学设计理论知识
光具有波动性和粒子性，但在应用光学的范围内，光是作 为波动来讲的，它具有波动的一切特性，比如波长、频 率、以及传播速度等。(光波的传播速度ν=c/n) 在后面的讨论中，我们常用“光线”一词，这是一个几何概 念，只是指出光波向空间传播的方向而已。一些光线的集 合就称为光束。 光线的基本性质即几何光学的基本定理：
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图一为 LED 结面温度与发光效率之关系图，当结面温度由 25℃上升至 100℃时，其发光效率将会衰退 20%到 75%不等，其中又以黄色光衰退 75% 最为严重。此外，当 LED 的操作环境温度愈高，其产寿命亦愈低(如图二所 示)，当操作温度由 63℃升到 74℃时，LED 平均寿命将会减少 3/4。因此， 要提升 LED 的发光效率，LED 系统的热散管理与设计便成为了一重要课题， 在了解 LED 散热问题之前，必须先了解其散热途径，进而针对散热瓶颈进 行改善。
1、采用普通的白炽灯泡或卤素灯的台灯： 优点：价廉、发光连续性能好。缺点：耗能多，辅射热能。由于灯丝发光较集 中，如果功率稍大就会产生眩光，反之，又会造成照度不够。 2、采用普通荧光粉节能灯的台灯： 优点：因荧光管发光面较大，从而被照射面光线较均匀，被照射物后影形较小， 对眼睛较小干扰。缺点：显色指数低，频闪效应使眼睛容易疲劳。 3、LED台灯： 优点：以大功率LED (Light Emitting Diode)即发光二极管为光源。LED是一种 固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。大功率LED作为第四代电光源，赋有 “绿色照明光源”之称，具有体积小、安全低电压、寿命长、电光转换效率高、响 应速度快、节能、环保等优良特性。且产品能够结合装饰照明效果，性能稳定，安 全环保，耗能极低，且造型多变，是非常理想的新一代环保节能台灯产品。缺点： 大功率白光LED的转换效率还在改善，受光通量较小、成本较高等方面因素的制约， 大功率白光LED前期的应用主要是一些特殊领域的特种工作灯具，中长期目标才是通 用照明领域。 LED台灯的发展前景：可以预计,在不久的将来,随着成本的不断下降,它的市场会有爆 炸性的发展。大功率 LED 台灯将进入千家万户,成为我们每天工作生活的好伙伴。
LED台灯设计要素
光学设计 光源 散热设计
电路设计 电源
散热 工艺设计
结构 结构设计 Text
设计思路： LED台灯电路设计：首先要将高压的交流电变换成低压的直流恒流源，
才能点亮LED光源。 使用最经济有效的方法降压和进行交直流变换是设计的 首要考虑，当今便携式电子产品使用交流电源的交直流降压变换器——适配 器(Adapter)就成了既经济实惠、又现成、又好用的首选。 适配器 (Adapter)输出直流端体积小，与LED台灯底座、支架的连接面积小，更有利 于轻薄、时尚、简约型台灯的结构设计。
LED台灯光学设计：LED灯珠的选用性能参数，PCB印制电路板元件布
三、LED台灯设计思路
LED台灯散热设计：
LED发光热能传递一般路径为：LED金线-PCB电路板-散热系统-空气。
一般而言，LED 发光时所产生的热能若无法导出，将会使 LED 结面 温度过高，进而影响产品生命周期、发光效率、稳定性，而 LED 结面温 度、发光效率及寿命之间的关系，以下将利用关系图作进一步说明。
（mcd）。
※光 效：电光源将电能转化为光的能力，以发出的光通量除以耗电量来表示。 单位：每瓦流明（Lm/w）。 ※显色指数Ra：物体受到光源照明后的复原程度，用显色指数来衡量。在照度相同
的情况下，显色好的光源比显色差的光源使人看得更清楚。
※色温K：又称为颜色温度，以绝对温标K表示。在高色温的灯光下工作，人的醒 觉度高，在低色温的灯光下有益于人休息。
4、LED台灯良好的散热系统
散热是影响台灯LED使用主要因素，大功率LED应用过程中器件和灯具的 散热显得很是重要。需对LED封装和二次散热进行充分设计，采用中空带翅金属 散热体和金属材质的灯罩散热，降低LED光源的热阻，能获得良好的整体热特 性．
5、LED台灯高档的结构设计
大功率LED台灯产品设计时应充分利用大功率LED的特点和优势，在满 足实用需求和最大限度地发挥光源功效的前提下，对灯具进行小型化设计，将灯 具整体设计成小巧精致可以适合不同的使用场所。使灯具在外观造型上具有美观、 舒服、耐用等美学效果又能够和环境相协调。灯具的结构件全部采用金属材质， 给人以结实耐用和高档次的特点，体现出产品高档和现代感的特点。灯具的结构 件运用塑胶材质，能做出色彩和造形丰富的结构，更符合家庭装饰、儿童客户群 的要求。由于LED本身的优势以及高品位的灯具结构，我们将大功率LED台灯定位 为高档台灯产品，广泛适用于办公和学习场所。
LED设计浅谈
惠州市萤河光电科技有限公司(2012.12.20)
目 录
一
LED台灯市场发展优势
二
三
LED台灯产品特性及质量要求
LED台灯设计思路
四
LED台灯结构设计方案（两个案例）
一、LED台灯市场发展优势
目前市场上的台灯可分为四类：
普通白炽台灯，卤素台灯、普通荧光粉节能台灯，LED台灯。
各类台灯性能比较：
影响LED台灯质量的光学因素介绍：
※光通量φ：发光体每秒钟所发出的光量的总和。单位：流明（Lm），表示发光 体发光的多少，发光愈多流明数愈大。 ※光 强I：发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量。单位：坎德拉
（cd）。
※照 度E：发光体照射在被照物体单位面积上的光通量。单位：勒克斯（Lux）= 流明Lm/面积m2。 ※亮 度L：发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量。单位：尼脱
色温、照度与舒适度
3、LED台灯安全的低压电路设计 LED产品供电方式有多种，台灯一般情况下采用低压恒流驱动。采 用恒流驱动方式，是比较理想的LED驱动方式，它能避免LED正向电压的 改变而引起电流变动，同时恒定的电流使LED的亮度稳定。一般采用交流 电驱动的光源具有频闪效应会使视觉神经受到不断变化的光强刺激容易 疲劳，采用恒流驱动的LED能够发出稳定的光线，完全无频闪现象，使视 觉感到十分舒适。台灯为安全低电压输入，避免了普通灯具因电路故障 带来的安全事故。另，触控式台灯，能手触调节台灯的亮度。原理是电 子触摸式ic与台灯触摸处之电极片形成一控制回路。当人体碰触到感应 之电极片，触摸信号藉由脉动直流电产生一脉冲信号传送至触摸感应端， 接着触摸感应端会发出一触发脉冲信号，就可控制开灯；如再触摸至换 档完毕，触摸信号会再藉由脉动直流电产生一脉冲信号传送至触摸感应 端，此时触摸感应端就会停止发出触发脉冲信号，当交流电过零时，灯 自然熄灭。
经由以上散热途径解释，可得知散热基板材料的选择于 LED 热散管理 上占了极重要的一环。
系统电路板是LED台灯散热系统中，最终将热能导至外壳或大气中的材
料。近年来印刷电路板(PCB)的生产技术已非常纯熟，早期 LED 产品的系统 电路板多以玻纤板PCB 为主，但随着高功率 LED 的需求增加，玻纤板PCB 之材料散热能力有限，使其无法应用于高功率产品。为了改善高功率 LED 散热问题，近期已发展出高热导系数铝基板(MCPCB)，利用金属材料散热特 性较佳的特色（热传导率约为1-2.2W/mk），已达到高功率产品散热的目的。
※显色性好: 与荧光灯相比，大功率LED台灯的显色指数高，通常在80左右。这样有利于减
少人眼的疲劳程度，对保护视力有很大帮助。
※节能：光源采用大功率LED，能耗低，效率高。功率：3W-10W。
※寿命长，经久耐用： LED寿命长，光通量半衰期寿命超过50000小时以上，一般正常使用
30年以上。抗冲击和抗震能力强，没有钨丝、玻壳等易损坏的部件，非正常“报废”的可 能性很小。
※绿色环保: 无紫、红外线和热辐射。废弃物可回收无污染；不像荧光灯含有汞成分。 ※体积小，灯罩造型多变: 可以使灯具小巧精致，款式多样，更适合不同的使用场所。 ※雾化面板体现高品位质感:灯珠表面装雾化效果面板，质感好，能清晰辩别是LED产品。
2、LED台灯高效能的光学系统
台灯作为学习工作照明用具，需要一个优秀的高效能的光学 系统。直观上应无眩光问题。不能让光线直线投射于眼睛。光线 直接投射于眼睛，眼睛会有畏光感而容易疲倦，且瞳孔缩小而感 觉周围变暗，进而导致视线不清。长时间在这种眩光照明环境下 看书、写字，视力就会大大受损。
LED台灯工艺设计：
LED台灯工艺设计对散热系统和光学系统有一定影响： LED台灯在加工及生产工艺中，应注意系统电路板与台灯光源外壳的安装应保持 紧密接触，保证良好的散热途径。 同时，加工和生产工艺中难免对LED灯珠会有人手、机械接触，对光学系统有潜 在的风险。应注意不能对LED灯珠造成挤压、静电、化学腐蚀，或其它危害LED灯珠质 量的事项。尽可能减少LED光源板在生产线上的工序周转时间。
三、LED台灯设计思路
设计难题：
大功率 LED 台灯产品应用是一个多个学科的融合,影响产品 的因素很多,主要包括光学设计、大功率 LED 的性能和参数、散 热设计、电路设计、结构设计、加工工艺、生产工艺等环节。 在设计和生产过程中必须充分考虑相关因素,任何一个环节 出现偏差都会影响产品的性能和效果。
前市场对于台灯结构的要求可从两个方面划分:
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。因此台灯已逐步向组合化、装饰化、 情趣化、环保化方向发展。
组合化：随着人们生活节奏的加快，一些方便实用、新颖美观的组合台灯正 在市场上兴起，有闹钟与台灯组合的，有小型取暖与台灯组合的，有微型电讯与台灯 组合的，还有把文件夹板、笔架、小风扇、文具盒、像片框与台灯组合的等等，使 台灯更具有实用性。 装饰化：装饰化台灯注重装饰效果，体现鲜明的艺术特色，使台灯成为一件具有 实用性的艺术品。由于这些台灯不但具有现代工艺性，而且式样多变，工艺精湛，造 型也别具匠心。质料上不再是单一塑料制品，还能采用不锈钢、铜、铝、玻璃等材料 制成，风格各异。有乳白、橘黄、草绿、玫瑰红、湖绿等颜色，消费者可按房间装饰 风格及家具风格来选购不同款式、质料的台灯，使台灯与室内布臵形成一个完善的艺 术整体。 情趣化：情趣化台灯往往以小巧玲珑、想象丰富等特点而颇受青少年青睐。 环保化：在未来的 5至10年内，LED半导体灯具很可能成为下一代环保照明的主 流产品。从2006年开始，国家已将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拱了良好的发展契机。