2012年將是LED全面、大規模進(jìn)入家庭的一年。美國家庭中主要是采用E26型的白熾燈。但在中國的城市家庭中則很少有人還用白熾燈，而大多數采用彎曲熒光燈管的吸頂燈。如何生產(chǎn)價(jià)格低廉、性能良好的LED吸頂燈將是對于LED從業(yè)者的一個(gè)極大的挑戰。為了做好這一替代工作，我們首先要對普通吸頂燈有充分的了解，才能做到知己知彼百戰百勝。

　　一、普通吸頂燈

　　1.1吸頂燈的外形

　　普通吸頂燈的外形雖然有很多種（圖1），但最普通的就是圓形或方形，復雜的則更有各種奇形怪狀的水晶吸頂燈：

圖1.各種形狀的吸頂燈

　　1.2吸頂燈的燈管

　　其燈管大多是彎折后的T5熒光燈（圖2），品種規格繁多，主要有以下幾種。

圖2.用于吸頂燈的熒光燈

　　1.3吸頂燈的功率，并沒(méi)有明確的規定。

　　其功率最常用的有10W、16W、21W、28W、32W、38W、40W等幾種。

　　二． 普通吸頂燈的問(wèn)題和缺點(diǎn)

　　2.1 發(fā)光效率低

　　帶鎮流器節能燈的整燈光效只有55lm/W，最高的大功率U型也只有80lm/W。而且因為所有這些吸頂燈大多采用T5型燈管，折彎成各種形狀。但不管最后折彎成什么形狀，它都是360度發(fā)光的，其中向上的180度的光線(xiàn)必須反射回來(lái)才會(huì )變成有用的光線(xiàn)，這個(gè)反射過(guò)程就會(huì )損失很多光。所以做成燈具以后的光效至少要打70%的折扣。也就是上述光效還要再乘以0.7。而且在實(shí)際使用時(shí)，它的亮度隨時(shí)間衰減得很快。例如一根飛利浦的32W環(huán)形T5三基色燈管YH32RR16，色溫為6500oK，其發(fā)光效率為67lm/W，總流明數為2150lm，實(shí)際上只有70%的光線(xiàn)可以利用。也就是只有1500lm。

　　2.2 含汞

含汞圖示

　　而汞的沸點(diǎn)很低，在常溫下可蒸發(fā)。一支廢舊丟棄熒光燈破碎后，立即向周?chē)�散發(fā)汞蒸氣，瞬間可使周?chē)�空氣中的汞濃度達到10-20毫克/立方米，超過(guò)國家規定的汞在空氣中最高允許濃度（為0.01毫克/立方米）的1000至2000倍，人體一次吸入2.5克汞蒸氣即有生命危險。而且液態(tài)汞的滲透率極高，掉到地下以后就會(huì )立刻滲入地下污染地下水。1毫克汞足以污染5454.5公斤飲用水，使之達不到安全的飲用標準�，F在拼命推廣節能燈，實(shí)際上也是對我們子孫不負責任的做法。

　　2.3 壽命低

　　節能燈管按照熒光粉劃分有：混合粉、鹵粉、三基色。鹵粉壽命在3000～4000小時(shí)；混合粉壽命在4000～6000小時(shí)；三基色號稱(chēng)在8000小時(shí)以上。

　　2.4鎮流器質(zhì)量低

　　熒光燈所用的鎮流器大多數無(wú)法給出足夠的功率，例如作者實(shí)測一個(gè)32W熒光燈所用的鎮流器其輸出功率只有16W，也就是只有50%的額定功率。而且所有熒光燈的壽命之所以短，主要是鎮流器的壽命很短，而且一旦熒光燈損壞，鎮流器通常也跟著(zhù)損壞。幾乎所有人的經(jīng)驗都是一般一年就要換一次鎮流器或燈管，大多數時(shí)候是一年不到，兩個(gè)都要換。

　　2.5 價(jià)錢(qián)也不便宜

　　一般的吸頂燈價(jià)錢(qián)在幾十到幾百元的都有，國外品牌的吸頂燈要600元以上，至于一些帶有水晶飾物的吸頂燈，價(jià)錢(qián)高達幾千元以上比比皆是，而其光源只不過(guò)頂多是一個(gè)40W的異形熒光燈而已。所以吸頂燈不像普通節能燈那么便宜。

　　三、LED吸頂燈的優(yōu)點(diǎn)

　　3.1 發(fā)光效率高

　　LED本身的發(fā)光效率已經(jīng)到達130lm/W以上，所以L(fǎng)ED吸頂燈的整體光效已經(jīng)可以達到100lm/W。而且這個(gè)效率還在每年增長(cháng)，據估計，到2020年，LED本身的發(fā)光效率將會(huì )達到240lm/W。光效高就意味著(zhù)節能。根據實(shí)測的結果，一盞8W的LED就可以取代一盞32W的吸頂燈。電功率可以節省4倍以上。

　　3.2 壽命長(cháng)

　　LED的壽命為10萬(wàn)小時(shí)，做成燈具以后，現在實(shí)際上公認的壽命為至少3萬(wàn)小時(shí)，高質(zhì)量的可以做到5萬(wàn)小時(shí)，要比熒光燈長(cháng)10倍以上，即使最高壽命的三基色熒光燈的壽命為1萬(wàn)小時(shí)，也還高出5倍以上。

　　3.3 不含汞

　　3.4 無(wú)紫外線(xiàn)輻射，無(wú)光線(xiàn)污染

　　3.5 可以根據需要提供各種色溫的光線(xiàn)，通常有2550-3700oK，和4700-7000oK。

　　3.6 無(wú)玻璃零部件，耐沖擊、振動(dòng)，便于運輸。

　　3.7 不需要鋁制散熱器，成本低，重量輕

四、LED吸頂燈的構成和散熱

　　不考慮華麗的水晶吸頂燈，普通LED吸頂燈的構造和普通吸頂燈沒(méi)有什么區別。都是由底殼，外罩，電源，燈等4個(gè)部分組成。

　　4.1 LED吸頂燈的燈珠

　　通常對于功率大于30W以上的大多采用1W的LED燈珠，低于30W的大多采用小功率LED燈珠（例如3020，3014，3528等）。建議采用貼片式小功率LED，以便于散熱，也可以提高發(fā)光的均勻度。

　　燈珠可以按照其外形來(lái)排列，例如假定外形為圓形，那么燈珠就排成圓形，反之，假如外形是方形，那么就排成方形。即便如此，燈珠的排列也還是有很多種方法，一個(gè)典型的LED吸頂燈的內部結構如圖3所示。

圖3. LED的內部結構

        圖中圓環(huán)形的印制板上有兩圈LED燈珠，它是采用23顆0.4W的5730型LED燈珠，總共功率為18W。中間的長(cháng)方形為其恒流電源，方盒右下角則為遙控接收器的光敏二極管，以接收遙控亮度的紅外控制信號。

　　需要提出的是仍然有大量的低價(jià)LED吸頂燈采用了小功率草帽燈，然而由于草帽燈的熱阻很大（450℃/W），很難把熱導出，因而光衰嚴重，壽命很短。

　　4.2 LED吸頂燈的燈罩

　　燈罩通常采用PC板，其性能如下：

　�。�1）透光性：P C板透光率最高可達89%，可與玻璃相妣美。UV涂層板在太陽(yáng)光下爆曬不會(huì )產(chǎn)生黃變，霧化，透光不佳，十年后透光流失僅為6%，PVC流失率則高達15%—20%，玻璃纖維為12%-20%。

　�。�2）抗撞擊：PC板撞擊強度是普通玻璃的250-300倍，同等厚度亞克力板的30倍，是鋼化玻璃的2-20倍，用3kg錘以下兩米墜下也無(wú)裂痕，有“不碎玻璃”和“響鋼”的美稱(chēng)。

　�。�3）防紫外線(xiàn)：PC板一面鍍有抗紫外線(xiàn)（UV）涂層，另一面具有抗冷凝處理，集抗紫外線(xiàn)、隔熱防滴露功能于一身�？勺钃踝贤饩�(xiàn)穿過(guò)，及適合保護貴重藝術(shù)品及展品，使其不受紫外線(xiàn)破壞。

　�。�4）重量輕：比重僅為玻璃的一半，節省運輸、搬卸、安裝以及支撐框架的成本。

　�。�5）阻燃：國家標準GB50222—95確認，PC板為難燃一級，即B1級。PC板自身燃點(diǎn)是580攝氏度，離火后自熄，燃燒時(shí)不會(huì )產(chǎn)生有毒氣體，不會(huì )助長(cháng)火勢的蔓延。

　�。�6）可彎曲性：可依設計圖在工地現場(chǎng)采用冷彎方式，安裝成拱形，半圓形頂和窗形。最小彎曲半徑為采用板厚度的175倍，亦可熱彎。

　�。�7）溫度適應性：PC板在-100℃時(shí)不發(fā)生冷脆，在135℃時(shí)不軟化，在惡劣的環(huán)境中其力學(xué)，機械性能等均無(wú)明顯變化。

　�。�8）耐候性： PC板可以在－40℃至120℃范圍保持各項物理指標的穩定性。人工氣候老化試驗4000小時(shí)，黃變度為2，透光率降低值僅0.6％。

　　4.3 LED吸頂燈的散熱

　　采用小功率的LED燈珠，排列分散一些，可以有助于散熱。吸頂燈在結構上的特點(diǎn)也是有利于散熱的。

　　1. 內部空氣無(wú)阻擋自由流通。這是吸頂燈相比于其他燈具最大的優(yōu)點(diǎn)。密閉而不流通的空氣是一種絕熱性能很好的絕熱體，反過(guò)來(lái)，能夠自由流通的空氣卻是最好的散熱體。世界上所有的發(fā)熱物體最后都是把熱量散發(fā)到空氣中去的。因為吸頂燈的底板有很多小孔，所以在吸頂燈的燈罩里，LED燈珠所產(chǎn)生的熱量可以通過(guò)空氣立刻傳遞到外邊去。

　　2. 燈罩能夠很好散熱。我們知道對流和輻射散熱主要和面積及材料有關(guān)，而塑料的輻射散熱的效果是很好的，而且燈罩的厚度很薄，所以塑料的導熱不好的影響可以忽略。這可以從圖4中加以說(shuō)明。

圖4：較薄的厚度減小了導熱系數的作用

    　吸頂燈的泡殼厚度只有1-2mm。所以雖然它的導熱系數只在0.1-1W/mk，但還是能夠很快地把熱量從一邊傳到另一邊。

　　而且塑料的輻射能力是很強的，見(jiàn)下表：

導熱系數

    　所以泡殼可以很好地輻射散熱。因為在吸頂燈的內部空氣的流通很好，很容易把熱量帶到泡殼上。所以燈罩起了主要的散熱作用。

　　3. 面積大：根據圓形的面積計算公式：S=πr2，或S=π（d/2） 2，對于一個(gè)直徑為45cm的圓形吸頂燈，它的底板面積就是1590cm2。因為吸頂燈通常安裝在室內，沒(méi)有過(guò)高室溫，所以可以采用40cm2/W的經(jīng)驗數據，那樣也可以散去40W的功率。但是由于底板靠近天花板，不易散熱，所以底板的實(shí)際散熱效果會(huì )差很多。

　　而燈罩因為是曲面形，其面積要比圓形更大，而且它的安裝朝下，沒(méi)有任何阻擋，所以散熱效果要比底板更好。

　　4. 關(guān)鍵的問(wèn)題是要把安裝LED燈珠的鋁基板或印制板的銅箔面積做得足夠大。

　　實(shí)驗證明，對于小于30W的吸頂燈采用普通的印制板就可以很好地散熱，而且為了利用自由流通的空氣。在印制板的兩面把熱量帶走，所以也不需要把鋁基板或印制板通過(guò)導熱膠緊貼底板來(lái)散熱，反而要把印制板墊高離開(kāi)底板5mm，以便空氣流通。

　　5. 底板上多打一些通風(fēng)孔會(huì )對散熱有很大的好處。這些通風(fēng)孔應當打在外圈，以免被阻擋。但也可能帶來(lái)小蟲(chóng)鉆入的可能性。

　　采取以上措施以后，LED吸頂燈并不需要很重的鰭片式散熱器也可以滿(mǎn)足散熱的要求�？梢哉f(shuō)LED吸頂燈是唯一不需要特制的鋁散熱器的LED燈具。

        五、LED吸頂燈的電源

　　現在讓我們先來(lái)看一下普通吸頂燈的電源。

　　普通吸頂燈通常采用電子鎮流器，或者稱(chēng)為高頻變壓器。但是市面上的電子鎮流器的質(zhì)量都比較差。例如，作者就測試了一款普通吸頂燈安裝了飛利浦的32W環(huán)形燈管。實(shí)測的結果如下：Pin=16W，PF=0.62。所以它只用到環(huán)形燈管50%的功率，而且功率因數也很差。作者也測試了一個(gè)9W節能燈的參數，測得Pin=8.4W，PF=0.563

　　二者的功率因數都不能滿(mǎn)足>0.7的要求，但仍然在市面上大量流通。

　　對于LED吸頂燈的電源可以分為非隔離式和隔離式兩大類(lèi)：

　　5.1 非隔離恒流源，由于LED吸頂燈不像球泡燈那樣容易被用戶(hù)用手觸摸到，而且由于不需要接觸式導熱，它的內部結構很容易把鋁基板或印制板和金屬底板絕緣起來(lái)，所以采用非隔離電源是可以很容易通過(guò)CE、UL等安全認證。再加上它的安裝通常是由專(zhuān)業(yè)的電工來(lái)安裝，也減小了用戶(hù)觸電的危險。

　　我們知道LED必須采用恒流源來(lái)驅動(dòng)，否則由于它的負溫度系數，而會(huì )使電流急劇上升導致結溫升高，壽命縮短。恒流源分為線(xiàn)性和開(kāi)關(guān)式兩種。線(xiàn)性恒流源的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì )產(chǎn)生電磁干擾（EMI），簡(jiǎn)單，成本低。它的缺點(diǎn)是效率比較低。

　　1. 采用恒流二極管的非隔離恒流源

　　恒流二極管是一種線(xiàn)性恒流源，它的恒流作用可以用來(lái)驅動(dòng)LED。最簡(jiǎn)單的方法就是把恒流二極管直接和LED串聯(lián)。但是我們在用于LED驅動(dòng)時(shí)必須注意選擇恰當的電流和耐壓。

　　最低電壓

　　由于恒流二極管需要一定的電壓Vk才能夠進(jìn)入恒流，所以太低的電源電壓是無(wú)法工作的。通常這個(gè)Vk大約在5-10V左右。

　　最高電壓

　　由于恒流二極管必須能吸收掉電源電壓的變化，對于同樣的百分比，220V就要比110V的變化范圍大一倍。例如對于+10%~-20%的變化范圍，對于220V就意味著(zhù)22+44=66V的變化范圍，經(jīng)過(guò)橋式整流以后這個(gè)變化還會(huì )加大1.2倍，變成79.2V。而對于110V電源，同樣的變化范圍只相當于39.6V的變化范圍。電壓越低，就意味著(zhù)功耗越小，效率越高。所以可以說(shuō)恒流二極管更適用于110V市電的國家。

　　最大電流

　　由于恒流二極管的功耗受到限制，所以過(guò)大的電流也是不合適的。例如1W的LED通常需要350mA，恒流二極管就很難提供。即使能夠提供，它的功耗也過(guò)大而使整體效率大為降低。

　　恒流二極管最適用的使用場(chǎng)合就是交流市電供電的LED燈具，采用很多小功率LED串聯(lián)，也就是高壓小電流的情況是最為合適。

　　圖5就是一種用于吸頂燈的恒流二極管驅動(dòng)源。其負載是80顆3022串聯(lián)，總功率為16W。所用的恒流二極管也是恒流在60mA。假如手頭的恒流二極管只有30mA的，就需要2串并聯(lián)。

      在這里，恒流二極管的作用就是要在輸入市電電壓變化時(shí)，保持輸出電流不變，當然也可以消除由于LED負溫度系數所引起的電流增大。但是由于恒流二極管的耐壓有一定的限制，所以它所能吸收的電源電壓變化也是有限的。就拿100V耐壓的CRD來(lái)說(shuō)，它的工作電壓范圍還要減去它的最小工作電壓10V，可用的電壓范圍也就只有90V。用在220V市電電源里，如果市電變化+10%，~-20%，就相當于整流后為290~211V，電壓變化79V，在其耐壓范圍內。假如所用的LED為80顆，如果正向電壓為3.3V，那么總電壓為264V，正好相當于220V經(jīng)過(guò)橋式整流以后的值。這時(shí)候恒流二極管上沒(méi)有壓降，但是這時(shí)候它是不能工作的而至少需要10V壓降，也就是要求整流后電壓為274V，市電電壓為228VAC。那時(shí)候恒流二極管壓降為最小，功耗也最小，只有0.03Ax10V=0.3W，整體效率為最高可達96%（當然還要考慮整流器的效率，實(shí)際上還會(huì )低一些）。如果市電增高至242VAC，那么恒流二極管電壓就增高為26.4V，其功耗也增加到0.79W，這時(shí)候效率就等于91%。

　　如果市電電壓低于228V，是不是恒流二極管就不工作呢？并不是，但的確是不恒流了，這時(shí)候它和LED就會(huì )達到一個(gè)新的平衡點(diǎn)，那就是二者的電壓和等于市電電壓經(jīng)過(guò)整流后的電壓。因為L(cháng)ED伏安特性的非線(xiàn)性，所以很難用公式來(lái)表示�？傊�，當市電電壓降低時(shí)，LED中的電流就會(huì )隨市電電壓的降低而降低。其亮度也會(huì )跟著(zhù)變暗。但是這時(shí)候恒流二極管的壓降不大所以并不消耗很多功率。所以效率還是很高的。

　　前面假定了LED的正向壓降為3.3V，實(shí)際上即使其額定為3.3V，在開(kāi)機一段時(shí)間以后，由于結溫的升高，正向壓降就會(huì )降低至3.1V甚至3.0V。

　　一個(gè)采用恒流二極管的8W電源的實(shí)測結果如下表所示：

采用恒流二極管的8W電源的實(shí)測結果

　由表中可見(jiàn)，采用恒流二極管以后其最高效率的確可以做到非常高。是一種值得選用的電源。為了在220V得到最高的效率，看來(lái)應該串聯(lián)90個(gè)以上的LED。

　　各種恒流二極管的參數如下表所示：

恒流二極管的參數

　2.采用高壓直接降壓的開(kāi)關(guān)式恒流源

　　由交流直接整流得到的電壓是264V，這時(shí)候可以采用直接降壓的高壓Buck電路來(lái)恒流。

　　a）PAM99700

圖6. 采用美國PAM公司的PAM99700的高壓Buck的電路圖。

        這個(gè)電路的特點(diǎn)是效率高達90%，功率因數也大于0.9以上。外部電路也很簡(jiǎn)單�？梢则寗�(dòng)多達40個(gè)1W的LED。一個(gè)采用PAM99700的LED吸頂燈照片如圖7所示。

　　它是采用24串7并的3014型LED，總功率16.8W。右下角的藍色印制板是紅外遙控接收器。

圖7. 采用PAM99700作為恒流驅動(dòng)源的LED吸頂燈

　b）HV9861A

　　最近美國Supertex公司推出了新款高壓降壓芯片HV9861A以取代HV9910B.它采用了均值取樣從而提高了恒流精度至+/-3%。它的電路圖如圖9所示。

采用高壓降壓芯片HV9861A作為恒流驅動(dòng)源的LED吸頂燈

    　因為電路中沒(méi)有采用無(wú)源功率因數校正，所以功率因數比較低。這個(gè)電路也沒(méi)有采用為減小EMI所需的濾波器，如果加上這兩項以后都會(huì )降低其效率。

　　所有這些非隔離式電源因為在LED負載上會(huì )觸摸到市電，所以有嚴格的安規檢驗，盡管采用良好的絕緣可以滿(mǎn)足安規的要求，但是歐盟IEC 61347-2-13 （5/2006）標準規定在LED負載端電壓不可超過(guò)25VAC或35VDC。所以采用非隔離電源是無(wú)法出口歐盟的。

　　隔離式電源

　　最近美國TI公司推出了一種隔離式恒流源芯片TPS92070，它的電路圖如圖11所示。

隔離式恒流源芯片TPS92070

輸入：90-264VAC

　　輸出：25V，350mA

　　效率：>85%

　　1. 可調光隔離式恒流源

　　iW3614

　　其電路圖如圖12所示。

圖12. iW3614應用電路圖

        輸入：100-120VAC或220-240VAC

　　輸出：25V，400mA

　　效率：>82%

　　PF：>0.9 非調光模式，調光模式時(shí)取決于可控硅。

　　THD：滿(mǎn)足 IEC61000-3-2

　　調光兼容RC、R、RL

　　LT3799

　　美國凌特公司宣布了一個(gè)用于LED恒流驅動(dòng)的IC（LT3799），它可以驅動(dòng)4-100W的LED，而且本身帶PFC，外置功率MOSFET開(kāi)關(guān)管，反激隔離式而不需要光耦合器，外置元件減到最少，而且還可以用于可控硅調光。

圖14. LT3799的演示版

        這個(gè)市電恒流源因為功率大，而且可以適應4-100W的寬功率范圍（這是吸頂燈的功率范圍），所以一定是采用外置MOS開(kāi)關(guān)管，而且也因為功率大，所以要求采用功率因數校正（PFC）。對于不同的功率，除了要選擇不同的MOS管外，還要求選擇不同大小的變壓器。變壓器加大了整個(gè)恒流源的體積和重量，降低了效率。但是這是為隔離市電所必需的。

　   六、LED吸頂燈的調光

　　目前全世界很多知名的LED恒流驅動(dòng)芯片公司都花了很大的力氣開(kāi)發(fā)出了很多可以和各種可控硅調光的所謂Triac配合以進(jìn)行調光的芯片。然而這也是一種相當可悲而又可笑的事。因為可控硅是上世紀六十年代的產(chǎn)品，本身是一種相當古老而落后的器件。它的確可以用來(lái)和白熾燈配合進(jìn)行調光，可是它在調光的過(guò)程中會(huì )破壞正弦波的波形因而引起系統的功率因數降低，而且還會(huì )在線(xiàn)路上產(chǎn)生很大的干擾信號。在白熾燈調光時(shí)因為白熾燈的亮度只是由電源電壓的有效值決定，所以可以跟著(zhù)可控硅的導通角調光，而且對于可控硅來(lái)說(shuō)，白熾燈是一個(gè)理想的純阻負載，也不會(huì )對它的工作有什么影響。

　　可是換成LED以后就產(chǎn)生了一系列的問(wèn)題，首先帶整流器的LED是一個(gè)容性負載，對可控硅有很大影響，在低負載時(shí)就會(huì )不穩定觸發(fā)，除非并聯(lián)一個(gè)電阻。但會(huì )進(jìn)一步降低系統的效率（增加1-2W功耗）。為了使得LED也能配合可控硅調光就必須把帶整流器的整套恒流電源系統的功率因數提高到看上去接近純阻負載。所以很多公司開(kāi)發(fā)出有源功率因數校正芯片。使得LED整個(gè)系統的功率因數達到0.9以上。不少人誤以為采用功率因數校正以后，連同可控硅在內的整個(gè)系統的功率因數都可以達到0.9以上。這完全是誤解了，即使是純阻負載接上可控硅以后功率因素也會(huì )隨調光而降低。

　　下面是可控硅調光過(guò)程中，帶功率因數校正（達0.96）的LED球泡燈的整套系統（包括可控硅在內）的功率因數的變化（附帶也有白熾燈的數據以供比較）。

功率因數

        由表中可知，不管是經(jīng)過(guò)功率因數校正的LED燈，還是白熾燈，在一開(kāi)始時(shí)功率因數都可以達到0.96以上。但隨著(zhù)可控硅的調光，其功率因數逐步降低，到無(wú)法再調光時(shí)，功率因數低至0.48和0.566。所以作為整個(gè)系統來(lái)說(shuō)，其功率因素指標是不符合美國能源之星的要求的。

　　全世界的各種可控硅調光器多達幾十種，上百種。很多LED燈為了和這些可控硅兼容，不知道做了多少試驗和改進(jìn)，但最后還是吃力不討好。由于國外的人工很貴，所以也可以認為這是不得已的做法，但是在中國完全可以采取另一些更先進(jìn)的做法。

　　為了要對LED調光，可以有很多辦法，這些方法都沒(méi)有可控硅的缺點(diǎn)。下面介紹幾種最常用的方法：

　　6.1 采用脈寬調制PWM調光

　　LED是一個(gè)二極管，它可以實(shí)現快速開(kāi)關(guān)。它的開(kāi)關(guān)速度可以高達微秒以上。是任何發(fā)光器件所無(wú)法比擬的。因此，只要把電源改成開(kāi)關(guān)恒流源，用改變脈沖寬度的方法，就可以改變其亮度。這種方法稱(chēng)為脈寬調制（PWM）調光法。圖15表示這種脈寬調制的波形。假如脈沖的周期為tpwm，脈沖寬度為ton，那么其工作比D（或稱(chēng)為孔度比）就是ton/tpwm。改變恒流源脈沖的工作比就可以改變LED的亮度。

        然后用一個(gè)PWM信號加到MOS管的柵極，以快速地開(kāi)關(guān)這串LED。從而實(shí)現調光。也有不少恒流芯片本身就帶一個(gè)PWM的接口，可以直接接受PWM信號，再輸出控制MOS開(kāi)關(guān)管。那么這種PWM調光方法有那些優(yōu)缺點(diǎn)呢？

　　1．不會(huì )產(chǎn)生任何色譜偏移。因為L(cháng)ED始終工作在滿(mǎn)幅度電流和0之間。

　　2．可以有極高的調光精確度。因為脈沖波形完全可以控制到很高的精度，所以很容易實(shí)現萬(wàn)分之一的精度。

　　3．可以和數字控制技術(shù)相結合來(lái)進(jìn)行控制。因為任何數字信號都可以很容易變換成為一個(gè)PWM信號。

　　4． 即使在很大范圍內調光，也不會(huì )發(fā)生閃爍現象。因為不會(huì )改變恒流源的工作條件（升壓比或降壓比），更不可能發(fā)生過(guò)熱等問(wèn)題。

　　具體獲得PWM信號的方法為在墻上的PWM開(kāi)關(guān)和電位器里安裝一個(gè)PWM發(fā)生器。這個(gè)PWM發(fā)生器可以很容易地用一個(gè)555芯片形成（圖17）。

圖17. 用555構成一個(gè)PWM發(fā)生器

　這個(gè)發(fā)生器的指標如下：

　　1. 輸入電源：10-36V ，20mA

　　2. 輸出信號：200Hz的PWM信號，0-100%，5V （也可為10V）

　　3. 控制路數：可控制5-10個(gè)可調光恒流源

　　4. 線(xiàn)路長(cháng)度：10-20m

　　5. 開(kāi)關(guān)：可直接控制220V電源開(kāi)或關(guān)

　　所以，它需要三根線(xiàn)和燈具連接。假如還要開(kāi)關(guān)燈具，就可以采用帶開(kāi)關(guān)電位器，不過(guò)這樣一來(lái)總共需要有5根線(xiàn)連接到燈具。如果要利用原來(lái)墻上開(kāi)關(guān)，就要再增加三根線(xiàn)，這是它的主要缺點(diǎn)。它的優(yōu)點(diǎn)是可以用一個(gè)控制器來(lái)控制5-10個(gè)燈具。

　　6.2 分段式開(kāi)關(guān)調光

　　為了利用現有的墻上開(kāi)關(guān)和墻內的兩根線(xiàn)，臺灣有一家公司推出了一種稱(chēng)之為EZ-Dimming的GM6182的四段開(kāi)關(guān)調光不失為一種好方案。它只利用墻上的普通電燈開(kāi)關(guān)就能實(shí)現4段調光，第一次開(kāi)為全亮，第二次快速開(kāi)關(guān)為60%亮度，第三次快速開(kāi)關(guān)為40%亮度，第四次快速開(kāi)關(guān)為20%亮度。這種系統的優(yōu)點(diǎn)是可以利用普通的墻上開(kāi)關(guān)實(shí)現調光。而且其功率因素高達0.92以上。沒(méi)有產(chǎn)生干擾信號之慮。缺點(diǎn)是無(wú)法連續調光。還有操作麻煩一些。它實(shí)際上可以和恒流源設計在一起（圖18）。

分段式開(kāi)關(guān)調光

        6.3 紅外遙控調光

　　LED吸頂燈作為一種高檔商品，采用紅外遙控調光更能凸顯其高檔性。不愧為一種理想的選擇。一個(gè)紅外遙控發(fā)射機電路如圖19所示。

紅外遙控調光

        雖然紅外遙控可以實(shí)現采用PWM連續調光，但在實(shí)際使用時(shí)，也可以用作分段調光。

        七、LED吸頂燈的指標和性能

　　一個(gè)LED燈具最重要的性能指標就是它的整體光效。所謂整體光效就是輸出光通量（以流明表示）和輸入電功率之比，單位是每瓦流明數lm/W。

　　它不但包括了LED本身的發(fā)光效率，也包括了恒流電源的效率和泡殼的透光率。

　　除此以外，還有它的色溫、顯色指數等。

　　為了測試LED吸頂燈的指標，我們通常把它放進(jìn)大型的積分球中，以便測量它所發(fā)出的全部光通量。并對它所發(fā)出的光譜進(jìn)行分析。

　　現在就拿圖7所示的紅外遙控LED吸頂燈為例，測試它的性能指標。這是一個(gè)采用168顆3014LED的紅外遙控吸頂燈。

　　在不加光罩時(shí)實(shí)測的結果如下。

　　1. 整體光效

　　總流明數1383lm，輸入交流功率=16.57W，所以整體光效=83.46 lm/W需要說(shuō)明的是其中包括了兩項效率，一個(gè)紅外接收器的效率，另一個(gè)是恒流電源的效率。而恒流電源的效率，單獨測試的結果是89.5%（圖8）。紅外接收器的功耗為0.5W左右，所以實(shí)際的輸入功率應該是16W。如果不用紅外遙控器時(shí)，它的整體光效應該是86.43lm/W。如果再考慮電源的效率，用在LED上的電功率只有14.32W。

　　這樣算下來(lái)可以得到96.5lm/W。這應該是LED本身的發(fā)光效率。如果改用發(fā)光效率為120lm/W的LED，那么它的整體光效就可以達到107lm/W，即使加上紅外接收器的功耗，整體光效也可以超過(guò)100lm/W。

　　2. 色溫：6171K，這完全是由所用的LED決定的，如果用戶(hù)要求低色溫，就可以改用低色溫的LED。

　　3. 顯色指數：Ra=76.2，這個(gè)指數相對較低。但是實(shí)際上目前所用的顯色指數是在15種單色光上的顯色指數加以平均的結果，它并不能完全代表它的顯色能力。因此照明信息委員會(huì )（CIE）不推薦用CRI來(lái)測定白光LED的顯色能力。

　　4. 如果加上光罩以后，它的整體光效當然會(huì )隨之降低。而且會(huì )降低相當多。因此選用高透光率的光罩是很重要的事。但是透光率過(guò)高，也會(huì )使用戶(hù)能夠看到其中的光珠，這也是不希望的是。尤其是如果采用1W的大功率LED，就更加明顯，所用采用小功率的LED（例如3014），允許用透光率高的光罩，這也是很重要的。

　　國外的一些大功率吸頂燈的性能如下：

大功率吸頂燈的性能

    　八、吸頂燈的成本和價(jià)格

　　在推廣LED燈具中遇到最大的問(wèn)題就是價(jià)格問(wèn)題。最突出的就是在采用LED球泡燈來(lái)取代白熾燈時(shí)，二者的價(jià)格會(huì )相差20-50倍之多，普通白熾燈的零售價(jià)大約在1-2元人民幣，而且和瓦數基本無(wú)關(guān)，而一個(gè)相同流明數的LED球泡燈的價(jià)錢(qián)就大約要50元到100元。例如可以取代60瓦白熾燈的LED球泡燈至少要10W以上，它的價(jià)錢(qián)大約為100元以上。然而，在LED吸頂燈中，情況就完全不同了。普及型的LED吸頂燈的價(jià)格可以做到和中檔的普通吸頂燈的價(jià)格相當。

吸頂燈的成本和價(jià)格

　　所以說(shuō)，可以預計，在中國家庭，最快能夠普及的LED燈具就是LED吸頂燈。這也說(shuō)明了，LED吸頂燈的市場(chǎng)商機是最大的。

        九、吸頂燈的市場(chǎng)

　　各個(gè)國家的生活習慣有所不同，對吸頂燈的需求也有所不同。一般來(lái)說(shuō)，美國幾乎完全不用吸頂燈，美國的住房從來(lái)沒(méi)有在房間中間安裝燈具，很多燈具都是一種立式的大型燈具，采用插銷(xiāo)插到墻角的插座上，有一個(gè)墻上開(kāi)關(guān)來(lái)開(kāi)關(guān)一個(gè)專(zhuān)門(mén)的墻上插座。而在洗手間則完全靠鏡上燈來(lái)照明。所以可以認為吸頂燈在美國是沒(méi)有市場(chǎng)的。而日本則和中國差不多，很多人家都采用吸頂燈。他們也稱(chēng)為天花燈。歐洲則比較喜歡華麗的吸頂燈，只是廚房和廁所會(huì )采用普及式的吸頂燈。

　　目前日本的市場(chǎng)發(fā)展最快。2011年5月日本的LED吸頂燈的銷(xiāo)售額已經(jīng)超過(guò)了普通吸頂燈。

吸頂燈的市場(chǎng)

市場(chǎng)預估日本吸頂燈每年有超過(guò)300萬(wàn)臺的需求，如果以每臺100元人民幣計，該市場(chǎng)超過(guò)每年3億人民幣。但目前導入LED的比率僅2成（按數量）。東芝照明（Toshiba Lighting）在日本LED吸頂燈的市場(chǎng)占有率為第1大。

　　在國內，吸頂燈被廣泛采用。國內普通熒光燈式吸頂燈的產(chǎn)量如下圖所示：

吸頂燈的市場(chǎng)

   　2010年的產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)6000萬(wàn)支，預計2011年產(chǎn)量將會(huì )超過(guò)7000萬(wàn)支。假如在2012年產(chǎn)量為8000萬(wàn)支，其中的十分之一被LED吸頂燈所取代，那么將會(huì )達到800萬(wàn)支。假如以每支100元計，那么其市場(chǎng)規模將達到8億元。

　　LED吸頂燈的市場(chǎng)份額如下圖所示：

吸頂燈的市場(chǎng)

        其中LED吸頂燈還沒(méi)有單獨列出，可能算到其他LED燈具里，可見(jiàn)LED吸頂燈還是有很大的市場(chǎng)潛力。

　　十、普及LED吸頂燈對節能減排的意義重大

　　采用LED吸頂燈來(lái)取代普通熒光燈式吸頂燈可以大大節約電能，從而減少二氧化碳的排放。一般來(lái)說(shuō)，每節省1度電可以減少0.272公斤二氧化碳。從實(shí)測的結果可知，一個(gè)8W的LED吸頂燈大約可以取代16W的普通熒光燈式吸頂燈，所以可以節電8W。假定平均每天開(kāi)燈3小時(shí)，那么每年可以節電8.76度電，相當于減排2.38公斤二氧化碳。假定2012年可以生產(chǎn)800萬(wàn)只LED吸頂燈，那么總共可以節電7億度電，（相當于三峽水電站一年所發(fā)的電量847億度電的82%）。減少了19萬(wàn)噸二氧化碳的排放！

　　據美國國家大氣和海洋管理局（NOAA）最新報告，大氣中二氧化碳平均濃度已由工業(yè)革命前的280ppm（ppm：百萬(wàn)分之一）左右升高到了2010年的389ppm。而中國在1992年的排放量約占全球的11%，2008年則占全球的23%，位居世界第一。2010年全球二氧化碳排放量大幅增加，創(chuàng )下歷史新高。2010年全球二氧化碳排放量為335億噸，比上年增加18.8億噸，約5.9%。中國2010年二氧化碳的排放量約為75億噸。中國在德班氣候大會(huì )上承諾計劃在2015年的碳排放要比2010年減少15%。如果要在2015年減少15%，就是11.25億噸。如果到2015中國能夠采用8000萬(wàn)只LED吸頂燈，就可以減少19萬(wàn)噸二氧化碳的排放，占承諾總數的8.4%。這是一個(gè)極為可觀(guān)的數字。