1.5　高效LED照明燈

LED照明燈作為新一代“綠色環保”照明光源，具有發光效率高（是白熾燈的8倍，熒光燈的2倍多，并且還在不斷提升）、耗電量少（相同照明效果下，其耗電量約為白熾燈泡的十分之一，約是熒光燈管的三分之一）、使用壽命長（一般在2萬小時以上，是熒光燈壽命的3倍，是白熾燈的20倍）、安全可靠性強（其光譜中沒有紫外線和紅外線成分，既不會發熱，也不會產生有害輻射）、有利于環保（其廢棄物無因熒光燈管破裂而溢出汞所造成的二次污染）等優點。隨著國家大力倡導綠色節能和實施“半導體照明”工程，LED照明燈已全面進入實用化階段，開始由過去的彩燈裝飾、路面照明等應用領域，陸續進入到千家萬戶的主照明。

用電子套件自己動手組裝LED照明燈，不僅可以學習和掌握相關電子技術及綠色照明的知識，而且可以在家中實現節約用電，何樂而不為！所組裝的LED照明燈實物外形如圖1-38所示，其外形設計美觀，燈頭采用標準螺口（E27）設計，能與普通常用螺口燈座（即E27燈座）直接相接，適合在亮度要求不高、照亮區域不太大的地方作為照明燈使用。

1.5.1　工作原理

LED照明燈的電路如圖1-39所示，它采用38顆高亮度LED作為光源，利用簡單經典的電容降壓和整流電路進行供電，具有電路原理簡單、元器件種類少、安裝方便等特點，非常適合電子初學者制作。

220V交流市電經電容器C1降壓限流、晶體二極管VD1～VD4橋式整流、電容器C2濾波后，通過限流電阻器R3向串聯起來的38顆高亮度發光二極管供電，驅動其發光。按圖參數選擇元器件，實測輸入LED串聯端頭的直流電壓為114V，流經LED的電流約為11.8mA。

電路中，R1為電容器C1的泄放電阻器。電容器C2除了具有濾波功能外，還與并聯在其兩端的泄放電阻器R2、串聯在LED供電回路的限流電阻器R3配合，構成了LED保護電路，可防止開燈瞬間所產生的瞬間大電流對LED造成的沖擊，有效延長照明燈的使用壽命。

1.5.2　元器件選擇

圖1-40給出了制作LED照明燈所用全部元器件和配件（即套件）的實物外形圖。許多專門供應電子教學實訓器材的商家都經銷該套件，很容易購得。筆者所用套件是從淘寶網購來的，每套僅10元左右。

VD1～VD4采用1N4007型（最大整流電流1A，最高反向工作電壓1000V）硅整流晶體二極管。VD5～VD42采用?5mm×4.8mm超高亮度“草帽頭”型白光發光二極管。需要進一步說明的是：該白光發光二極管的額定電壓為3.0～3.2V，亮度為1400～1600mcd，額定工作電流為20mA。當工作電流較小一些時，發光效率較高一些，溫升也較低一些，其有效的光源壽命可在2萬小時以上。顯然，這比節能熒光燈的最高使用壽命8000h、普通白熾燈泡的最高使用壽命1000h左右，都要高出許多。實際使用中，隨著使用時間的增加，LED會因為光衰而導致其亮度逐漸降低。所謂有效光源壽命是指LED工作時能發出有效的、有利用價值的光的累計工作時間；超出這個時間，LED雖然還能點亮，但亮度過低，從而失去實用價值。

R1～R3均為RTX-1/8W型碳膜電阻器，標稱阻值依次為470kΩ、200kΩ和680Ω。C1為CBB21-400V型聚丙烯電容器，標稱容量為0.33μF；C2為CD11-400V型電解電容器，標稱容量為4.7μF。

本制作有一方一圓兩塊印制電路板，分別是尺寸為30mm×20mm的電源電路板和?44mm的LED電路板，其元器件安裝面均已通過所印出的相關元器件電路符號、有關字母和示意圖符號等，指定出了各元器件、引線的焊接腳孔，使得焊裝工作變得輕松且不容易出現差錯。焊接LED的圓形印制電路板，其安裝面還加涂了白色漆，可增加反光效果。

照明燈外殼由塑料燈體殼、已焊接好引線的標準E27金屬螺紋接頭、半球形塑料磨砂燈罩三部分構成。由于采用與普通白熾燈一致的E27規格螺紋接頭，因此便于安裝使用。采用半球形塑料磨砂燈罩，可在保證較高透光率的同時，使得直視LED時不至于刺眼。

套件還配有長約60mm的普通紅、黑色塑皮細焊接電線各1根，用于粘固電路板（可電烙鐵加熱熔化）的熱熔膠1小塊。

1.5.3　動手制作

整個LED照明燈的組裝，可劃分成在印制電路板上焊接元器件、進行整體組裝和通電檢驗三大步驟來完成。

第一步：焊接元器件。

首先，對照圖1-41所示焊接好電源電路板。由于電路板的元器件安裝面上已經印有相關元器件的電路符號（注意：電解電容器符號被簡化），因此焊裝起來很方便。讀者可對照前面電路圖和套件實物外形圖中的元器件標號，將元器件一一焊裝在電路板上。焊接時還要注意，晶體二極管VD1～VD4、電解電容器C2的正負極性不可焊反。除兩個電容器在電路板上采用立式安裝外，其余元器件均采用臥式安裝。

其次，對照圖1-42所示焊接好LED電路板。焊接時注意，LED的長引腳是正極，短引腳是負極。而印制電路板安裝面印出的圓形安裝定位圖標，帶有陰影線的孔眼接負極，無陰影線的孔眼接正極，不可弄反了。由于LED是低壓低電流的高敏感半導體器件，尤其是白光LED對靜電十分敏感，如被靜電損害，會出現一些不良現象，如漏電電流增加、在測試時不亮或發光不正常等，因此在焊接時一定要做好防靜電保護，電烙鐵外殼一定要良好接地，必要時操作者應佩戴防靜電手環，以防止靜電對LED造成損害。宜選用20W的尖頭電烙鐵焊接，可以先焊好LED的一個引腳觀察LED的位置，如果不正可以熔化焊錫并扶正，確認位置正確后再焊接另一個引腳。焊接時要干脆果斷，焊接時間不能過長，應控制在2s以內，否則有可能燙壞LED。

圖1-43給出了業余條件下焊接發光二極管的最佳流程，其特點是可確保快速、可靠地完成每一個焊接點。該焊接法實際上采用的是最基本的電烙鐵帶錫焊接法（即單手焊接法），這樣可騰出左手用來夾持電路板和從背面（元器件面）頂住所要焊接的發光二極管。焊接前，推薦先剪掉多余的引腳線（電路板伸出部分≤0.5mm），可利于焊接點盡快吃滿錫，縮短焊接時間，防止電烙鐵燙壞發光二極管，并且完成后的焊點光亮、圓而小。焊接時，電烙鐵頭應先蘸取松香和適量焊錫，再進行點焊。

第二步，整體組裝。

首先，按照圖1-44（a）所示，將塑料燈體殼上標準E27金屬螺紋接頭的兩引出線（實際上是交流220V電源的輸入端），不分順序焊接到電源電路板上面均標有“R”字母的兩個焊孔內。

其次，按照圖1-44（b）所示，在電源電路板上標有“B”字母的焊孔內焊接長約60mm的紅色塑皮電線，電線另一端焊接在LED電路板上靠近中心位置的焊接點上（即串聯LED的正極端）；在電源電路板上標有“W”字母的焊孔內焊接長約60mm的黑色塑皮電線，電線另一端焊接在LED電路板上靠近周邊位置的焊接點上（即串聯LED的負極端）。

再次，應反復檢查接線是否正確無誤，確認沒有問題后即可進行裝殼。先按照圖1-44（c）所示，將電源電路板裝入燈體殼內，注意燈體殼內所給定的塑料固定柱應伸入電路板一角的小圓孔內（見虛線所示）；再按照圖1-44（d）所示，將套件所帶的熱熔膠塊用刀割成4小塊，通過用電烙鐵加熱膠塊的簡便辦法，將電源電路板的四角與燈體殼粘固。如果手頭有熱熔膠槍，可直接打膠固定電路板，效果是一樣的。

接下來，按照圖1-44（e）所示，將LED電路板放入塑料燈體殼內。

最后，按照圖1-44（f）所示，將半球形塑料磨砂燈罩正對塑料燈體殼圓口，并兩手配合用力對準推壓，使燈罩口沿的凸起部分正好卡固在燈體殼圓口沿的凹槽內。這樣，一個高效、實用的LED照明燈就算組裝完畢。

第三步：通電檢驗。

組裝好的LED照明燈，必須通過通電檢測后，方可投入實際使用。具體方法：可按圖1-45所示，將其接入一個帶電源插頭和開關的“一體化”標準E27螺口燈座內，并接上220V交流電，進行通電檢測。正常情況下，只要元器件質量有保證、焊接正確無誤，一般通電后即可正常發光。萬一通電后LED不發光，應斷開照明燈電源，打開外殼進行檢測，重點應檢查晶體二極管VD1～VD4和LED極性是否焊反，電容器C1和電阻器R3是否開路，電容器C2和電阻器R2是否短路等，發現問題應予以解決，直到通電后LED正常發光為止。

由于通電檢測采用的是220V交流電直接供電，因此通電時注意不要用手去碰任何導電部分，謹防觸電！為了確保安全，初學者一定要在電工或專業老師指導下進行通電檢驗，有條件者不妨采用1∶1隔離變壓器進行供電。

1.5.4　投入使用

通過檢測正常的LED照明燈，就可以像安裝普通白熾燈泡或熒光節能燈那樣，安裝在家中普通螺口燈座內，開始享受既節能又環保的新型燈具所帶來的不一樣的體驗了。但一定要注意：帶有調光功能、聲控功能的螺口燈座，不適合安裝該LED照明燈。

該LED照明燈實測功耗約為1.4W。點亮后亮度強于15W白熾燈，與3W熒光節能燈的亮度相當，連續點亮24h，耗電也不足0.03度，具有顯著的節能效果。該燈適合在照亮區域不太大、對亮度要求不太高的場所使用，如可用于書桌、床頭、廚房、衛生間、公共樓道的一般照明等。