1、LED光源的光学特性

目前使用的 LED 照明光源，绝大部分采用的是450nm左右的蓝光激发 YAG 荧光粉而产生的白光。荧光粉的配比和颗粒大小是影响白光 LED 的关键材料，它同时决定了光谱特性，也影响到成品的色温和光效。白光LED的光谱特性、显色指数和光效与 YAG 荧光粉、驱动电流相关，改变其中任意一项，都可以改变它的色温，其光谱特性曲线也就发生变化。

色温为3000K、4500K和6500K的白光LED光谱特性如图1所示，从这三份测试报告可见显色指数xx的为6500K色温产品；光效xx的也为6500K产品。而显色指数xx的为3000K色温产品，光效xx的是4500K测试样品。这一组测试参数，说明LED光源的情况与传统光源不同，荧光粉的颗粒粗细程度、电流驱动大小等都与光学参数相关，每一细小的变化都会影响到最终参数。

图1：不同色温白光 LED 的光谱特性。

为了进一步了解LED照明的特性，我们对部分照明用LED光源进行光输出能量与色温关系的分析，如图2所示。

图2：LED 光输出能量与色温的关系。

从图2我们可以看到，同样功率的LED照明产品，随着色温的提高，光输出能量也有所提高。

2、散热问题

LED 照明光源所产生的热量虽然小于传统光源所产生的热量，但是仍然有很大一部分转换为热量，根据测试数据统计分析，20W以下的 LED 照明产品大约70%~75%的电功率转换为热能，对于大功率 LED 照明灯，大约70%的功率转变为热能，并且发热集中，导致 PN结温度急剧升高。发热量与色温的关系如图3所示。

图3：发热量与色温的关系。

散热设计要对xx结温进行限制。为了保证 LED 的使用寿命、光谱特性及光衰等，需要将 LED 的结温控制在80℃以下。

3、电源驱动

图4为某型号蓝光 LED 的伏安特性曲线，通过曲线可以看到，如果采用稳压电源供电，当施加在发光二极管两端的电压在3.0~3.6V波动时，它的电流波动范围为12.5~35mA。假定该 LED 正常工作应为12.5mA@3V，驱动功率则为37.5mW。当电压波动到3.6V时，它的工作电流便会升高到35mA，这样功率就加大到了126mW，驱动功率提高了2.36倍，不但对电源的过载能力要求高，而且会损坏 LED，因此 LED 照明不能采用稳压电路供电，否则会造成 LED 的光衰加速或损毁。

图4：发光二极管伏安特性曲线。

采用恒流驱动方式，是比较理想的 LED 驱动方式，能避免由于 LED 正向电压的改变而引起电流变化。同时，恒定的电流使 LED 的亮度稳定，减少了驱动功率的冗余度。但是这会导致驱动器的成本大幅度增加。

4、灯具配光

随着 LED 照明产业的发展，白光 LED 照明产业领域的研发人员已经将照明用大功率 LED 结构（如图5所示）进行了改进。通过一次配光产生一定的光束角，再根据 LED 光源一次配光所产生的光束，对灯具进行设计，进行二次配光，最终使光束角得以扩大。

图5：LED 结构图。

从传统荧光灯和 LED 支架荧光灯照度均匀度对比测试（如图6所示）的(a)曲线可以看出，在1.6m高度情况下，LED 支架荧光灯中心的照度要高于1.95m处照度1.5倍以上，且随着高度的升高，均匀度提高，达到3m高度时，基本处于均匀状态。LED 支架荧光灯在经过不断改进后，解决了很大一部分初期产品的指向性问题和眩光问题，但是由于 LED 发光二极管的本身特性，在保证高光效和节能的前提下，指向性问题无法全部xx。在1.95m高度情况下，中心照度与边缘照度相差40lx左右，虽然人眼很难识别，但不可能xx达到传统荧光灯的无指向性水平，且垂直高度低于2m情况下更为明显。

图6：传统荧光灯和 LED 支架荧光灯照度均匀度对比测试。

以18W普通荧光灯作为对比，图6(b)从普通照明实际使用情况分析，无论是在办公场合还是商厦的普通照明，其垂直空间均在2m或2m以上，且不可能仅安装单只荧光灯，灯与灯之间的间隔，一般在2m左右，因此会有一个互补。

在不考虑灯具的情况下，以1.95m高度为例，无论是LED还是传统荧光灯，在与中心轴垂直1m处的照度与中心点照度差值均在15lx左右，利用灯与灯的照度互补，LED可以达到传统荧光灯照度的均匀水平。