1.5　高效LED照明灯

LED照明灯作为新一代“绿色环保”照明光源，具有发光效率高（是白炽灯的8倍，荧光灯的2倍多，并且还在不断提升）、耗电量少（相同照明效果下，其耗电量约为白炽灯泡的十分之一，约是荧光灯管的三分之一）、使用寿命长（一般在2万小时以上，是荧光灯寿命的3倍，是白炽灯的20倍）、安全可靠性强（其光谱中没有紫外线和红外线成分，既不会发热，也不会产生有害辐射）、有利于环保（其废弃物无因荧光灯管破裂而溢出汞所造成的二次污染）等优点。随着国家大力倡导绿色节能和实施“半导体照明”工程，LED照明灯已全面进入实用化阶段，开始由过去的彩灯装饰、路面照明等应用领域，陆续进入到千家万户的主照明。

用电子套件自己动手组装LED照明灯，不仅可以学习和掌握相关电子技术及绿色照明的知识，而且可以在家中实现节约用电，何乐而不为！所组装的LED照明灯实物外形如图1-38所示，其外形设计美观，灯头采用标准螺口（E27）设计，能与普通常用螺口灯座（即E27灯座）直接相接，适合在亮度要求不高、照亮区域不太大的地方作为照明灯使用。

1.5.1　工作原理

LED照明灯的电路如图1-39所示，它采用38颗高亮度LED作为光源，利用简单经典的电容降压和整流电路进行供电，具有电路原理简单、元器件种类少、安装方便等特点，非常适合电子初学者制作。

220V交流市电经电容器C1降压限流、晶体二极管VD1～VD4桥式整流、电容器C2滤波后，通过限流电阻器R3向串联起来的38颗高亮度发光二极管供电，驱动其发光。按图参数选择元器件，实测输入LED串联端头的直流电压为114V，流经LED的电流约为11.8mA。

电路中，R1为电容器C1的泄放电阻器。电容器C2除了具有滤波功能外，还与并联在其两端的泄放电阻器R2、串联在LED供电回路的限流电阻器R3配合，构成了LED保护电路，可防止开灯瞬间所产生的瞬间大电流对LED造成的冲击，有效延长照明灯的使用寿命。

1.5.2　元器件选择

图1-40给出了制作LED照明灯所用全部元器件和配件（即套件）的实物外形图。许多专门供应电子教学实训器材的商家都经销该套件，很容易购得。笔者所用套件是从淘宝网购来的，每套仅10元左右。

VD1～VD4采用1N4007型（最大整流电流1A，最高反向工作电压1000V）硅整流晶体二极管。VD5～VD42采用ϕ5mm×4.8mm超高亮度“草帽头”型白光发光二极管。需要进一步说明的是：该白光发光二极管的额定电压为3.0～3.2V，亮度为1400～1600mcd，额定工作电流为20mA。当工作电流较小一些时，发光效率较高一些，温升也较低一些，其有效的光源寿命可在2万小时以上。显然，这比节能荧光灯的最高使用寿命8000h、普通白炽灯泡的最高使用寿命1000h左右，都要高出许多。实际使用中，随着使用时间的增加，LED会因为光衰而导致其亮度逐渐降低。所谓有效光源寿命是指LED工作时能发出有效的、有利用价值的光的累计工作时间；超出这个时间，LED虽然还能点亮，但亮度过低，从而失去实用价值。

R1～R3均为RTX-1/8W型碳膜电阻器，标称阻值依次为470kΩ、200kΩ和680Ω。C1为CBB21-400V型聚丙烯电容器，标称容量为0.33μF；C2为CD11-400V型电解电容器，标称容量为4.7μF。

本制作有一方一圆两块印制电路板，分别是尺寸为30mm×20mm的电源电路板和ϕ44mm的LED电路板，其元器件安装面均已通过所印出的相关元器件电路符号、有关字母和示意图符号等，指定出了各元器件、引线的焊接脚孔，使得焊装工作变得轻松且不容易出现差错。焊接LED的圆形印制电路板，其安装面还加涂了白色漆，可增加反光效果。

照明灯外壳由塑料灯体壳、已焊接好引线的标准E27金属螺纹接头、半球形塑料磨砂灯罩三部分构成。由于采用与普通白炽灯一致的E27规格螺纹接头，因此便于安装使用。采用半球形塑料磨砂灯罩，可在保证较高透光率的同时，使得直视LED时不至于刺眼。

套件还配有长约60mm的普通红、黑色塑皮细焊接电线各1根，用于粘固电路板（可电烙铁加热熔化）的热熔胶1小块。

1.5.3　动手制作

整个LED照明灯的组装，可划分成在印制电路板上焊接元器件、进行整体组装和通电检验三大步骤来完成。

第一步：焊接元器件。

首先，对照图1-41所示焊接好电源电路板。由于电路板的元器件安装面上已经印有相关元器件的电路符号（注意：电解电容器符号被简化），因此焊装起来很方便。读者可对照前面电路图和套件实物外形图中的元器件标号，将元器件一一焊装在电路板上。焊接时还要注意，晶体二极管VD1～VD4、电解电容器C2的正负极性不可焊反。除两个电容器在电路板上采用立式安装外，其余元器件均采用卧式安装。

其次，对照图1-42所示焊接好LED电路板。焊接时注意，LED的长引脚是正极，短引脚是负极。而印制电路板安装面印出的圆形安装定位图标，带有阴影线的孔眼接负极，无阴影线的孔眼接正极，不可弄反了。由于LED是低压低电流的高敏感半导体器件，尤其是白光LED对静电十分敏感，如被静电损害，会出现一些不良现象，如漏电电流增加、在测试时不亮或发光不正常等，因此在焊接时一定要做好防静电保护，电烙铁外壳一定要良好接地，必要时操作者应佩戴防静电手环，以防止静电对LED造成损害。宜选用20W的尖头电烙铁焊接，可以先焊好LED的一个引脚观察LED的位置，如果不正可以熔化焊锡并扶正，确认位置正确后再焊接另一个引脚。焊接时要干脆果断，焊接时间不能过长，应控制在2s以内，否则有可能烫坏LED。

图1-43给出了业余条件下焊接发光二极管的最佳流程，其特点是可确保快速、可靠地完成每一个焊接点。该焊接法实际上采用的是最基本的电烙铁带锡焊接法（即单手焊接法），这样可腾出左手用来夹持电路板和从背面（元器件面）顶住所要焊接的发光二极管。焊接前，推荐先剪掉多余的引脚线（电路板伸出部分≤0.5mm），可利于焊接点尽快吃满锡，缩短焊接时间，防止电烙铁烫坏发光二极管，并且完成后的焊点光亮、圆而小。焊接时，电烙铁头应先蘸取松香和适量焊锡，再进行点焊。

第二步，整体组装。

首先，按照图1-44（a）所示，将塑料灯体壳上标准E27金属螺纹接头的两引出线（实际上是交流220V电源的输入端），不分顺序焊接到电源电路板上面均标有“R”字母的两个焊孔内。

其次，按照图1-44（b）所示，在电源电路板上标有“B”字母的焊孔内焊接长约60mm的红色塑皮电线，电线另一端焊接在LED电路板上靠近中心位置的焊接点上（即串联LED的正极端）；在电源电路板上标有“W”字母的焊孔内焊接长约60mm的黑色塑皮电线，电线另一端焊接在LED电路板上靠近周边位置的焊接点上（即串联LED的负极端）。

再次，应反复检查接线是否正确无误，确认没有问题后即可进行装壳。先按照图1-44（c）所示，将电源电路板装入灯体壳内，注意灯体壳内所给定的塑料固定柱应伸入电路板一角的小圆孔内（见虚线所示）；再按照图1-44（d）所示，将套件所带的热熔胶块用刀割成4小块，通过用电烙铁加热胶块的简便办法，将电源电路板的四角与灯体壳粘固。如果手头有热熔胶枪，可直接打胶固定电路板，效果是一样的。

接下来，按照图1-44（e）所示，将LED电路板放入塑料灯体壳内。

最后，按照图1-44（f）所示，将半球形塑料磨砂灯罩正对塑料灯体壳圆口，并两手配合用力对准推压，使灯罩口沿的凸起部分正好卡固在灯体壳圆口沿的凹槽内。这样，一个高效、实用的LED照明灯就算组装完毕。

第三步：通电检验。

组装好的LED照明灯，必须通过通电检测后，方可投入实际使用。具体方法：可按图1-45所示，将其接入一个带电源插头和开关的“一体化”标准E27螺口灯座内，并接上220V交流电，进行通电检测。正常情况下，只要元器件质量有保证、焊接正确无误，一般通电后即可正常发光。万一通电后LED不发光，应断开照明灯电源，打开外壳进行检测，重点应检查晶体二极管VD1～VD4和LED极性是否焊反，电容器C1和电阻器R3是否开路，电容器C2和电阻器R2是否短路等，发现问题应予以解决，直到通电后LED正常发光为止。

由于通电检测采用的是220V交流电直接供电，因此通电时注意不要用手去碰任何导电部分，谨防触电！为了确保安全，初学者一定要在电工或专业老师指导下进行通电检验，有条件者不妨采用1∶1隔离变压器进行供电。

1.5.4　投入使用

通过检测正常的LED照明灯，就可以像安装普通白炽灯泡或荧光节能灯那样，安装在家中普通螺口灯座内，开始享受既节能又环保的新型灯具所带来的不一样的体验了。但一定要注意：带有调光功能、声控功能的螺口灯座，不适合安装该LED照明灯。

该LED照明灯实测功耗约为1.4W。点亮后亮度强于15W白炽灯，与3W荧光节能灯的亮度相当，连续点亮24h，耗电也不足0.03度，具有显著的节能效果。该灯适合在照亮区域不太大、对亮度要求不太高的场所使用，如可用于书桌、床头、厨房、卫生间、公共楼道的一般照明等。