臺燈是室內照明的輔助燈具，臺燈多被用在寫字臺、辦公桌上，也有用于床頭柜上。目前，傳統臺燈的光源主要有白熾燈（熱輻射光源）和熒光燈管（氣體放電光源）兩種：白熾臺燈一般用40w～60w，可以保證工作面上有足夠的照度，而熒光臺燈多用不透明而且能反光的金屬罩，表面噴漆，放射光線能增加工作的照度，金屬罩應有一定的遮光角度，這樣既使工作面上的照度比較均勻，又能使燈管發出的光線不致直接刺激眼睛。但上述臺燈的光源卻也存在如下的缺點：

a、白熾燈：缺點是發熱量大、耗電、發光效率較低、使用壽命短。

b、熒光燈管：缺點是顯色性較差（光譜是斷續的）特別是它的頻閃效應，容易使人眼產生錯覺，需要在設計上采取措施消除頻閃效應，另外燈管內存在著有毒的汞蒸汽，不環保。

本文提供了一種以半導體發光二極管（led）為光源的新型臺燈，其光源具有低壓直流驅動、無頻閃、極低功耗、光線集中、環保、使用壽命長、易于控制等諸多優點。具體的說，研制半導體環保節能臺燈的必要性主要有：

1.1 半導體led是綠色照明理想的光源

與傳統的照明工具相比，led照明工具，特別是gan基白光led照明，在功耗及壽命方面均有不可比擬的優越性。傳統白熾燈采用熱發光技術，浪費了90%的能源，而發光二極管的效能轉換率卻非常高。由于半導體照明具有節能、長壽命、免維護、環保等優點，業內普遍認為，如同晶體管替代電子管一樣，半導體燈替代傳統的白熾燈和熒光燈也是大勢所趨;半導體led越來越被認同是綠色照明的理想光源。

1.2 意義簡述

目前，涉足白光led的照明產品（如本文探討的半導體環保節能臺燈）的企業基本上處于產品的研發和試產的階段。我們與國外企業的差距并不大，只要從現在開始抓緊，我們在半導體光電子領域就一定能夠有所作為，這對我國照明傳統產業的技術轉型和提升照明產品的國際競爭力有迫切而實際的意義。led照明燈具包括半導體環保節能臺燈，從技術領域來看，也處于研發及小批量生產狀態。led照明燈的技術水平，國際水平和國內水平相差不大，基本可以說國內及臺灣的發展水平略處于國際水平，因為led照明燈的生產居于勞動密集型產品，在我國珠江三角洲地區正擁有世界上最豐富的燈具配套市場，因此擁有較好的技術基礎。

據分析，中國將可能是最大的led照明產品生產國及出口國。國內包括臺灣地區，各種led照明產品技術及產品質量良莠不齊，絕大多數都技術含量低，產品質量不高，產量小。而對如此大的市場，將led照明產業化是當務之急的大事。半導體環保節能臺燈將成為led照明燈具進入普通家庭的重要的產品之一。

國內許多地方都出現不同程度的用電緊張的情況，研究低功耗的半導體環保節能臺燈也是當務之急。

二、市場需求

2.1 發展契機

按照目前的技術水平和發展趨勢，半導體照明普通市場開始啟動的時間大約會在2006年前后，在未來的 5至10年內，這種半導體燈具很可能成為下一代照明的主流產品。 與此同時面對半導體照明的巨大商機，世界各國紛紛行動，以美國、日本、歐盟等國也紛紛開展半導體照明計劃，將半導體燈代入普通的日常照明領域。我國也于去年開始了國家半導體工程，led行業迎來春天。計劃到2005年年底之前的這段時間將是半導體照明工程項目的緊急啟動期，從2006年的“十一五”開始，國家將把半導體照明工程作為一個重大工程進行推動。這也為半導體環保節能臺燈的推廣應用提供了良好的發展契機。

2.2 半導體環保節能臺燈的吸引點

市場對于臺燈的要求可以從兩個方面劃分：一是追求個性化，由于書桌在居住環境中的地位越來越重要，因此，書桌上的重要擺放也成為主人個性及愛好的體現;二是多功能性及保健性，無頻閃。半導體環保節能臺燈將充分體現上述兩大賣點。

2.3 環境現狀的分析

目前國內缺電的現狀2～3年內不能徹底解決，電力供應緊張勢必造成電價的提高及節能電器產品的熱銷。半導體環保節能臺燈最重要的一個特點也即將會促成熱銷的一項便是其低耗省電性能。

三、主要技術特性與構造

3.1 光源分布

半導體環保節能臺燈作為局部照明如讀書寫字之用，要求的照度和照度均勻度比較高，需要把許多發光二極管串聯或者串、并聯結合使用，這就涉及到光源的分布問題。根據led的發光強度、發光角度以及體積小等的特性，可以把多顆led按照一定陣列（如矩形陣列、圓形陣列等、復合陣列等等）整合在一塊適當的電路板上，再安裝在相應的造型結構里，從表面上看整個平面就形成一個發光面，故把這樣的一個裝有led的平板式的結構稱之為led發光板。

可以把發光板看成是由一些規則的或專門設計的發光單元（模組）通過插接或別的聯結方式而構成。該發光單元可以由一顆、兩顆或多顆led按一定規律排列而組成，如4顆led可以設計成一個2×2led的矩形陣列的發光模組，這些發光模組可以很方便的拼裝成大的發光板。簡單的說，發光單元（模組）其實就是一個小的發光板。

3.2 電源

led屬于低壓直流器件，其正向導通電壓的典型值3.0v～4.0v，驅動電流為20ma。led作為一種電流型器件，根據led伏安特性可知道。為了使led正常在穩定、可靠的工作狀態，則必須為led提供恒定電流。

所以，恒流電源被認為是研發半導體環保節能臺燈的一項重要內容。照明臺燈所用到的led一般多為白光led，可以用作白光led驅動電源的集成器件品種較多，大致分屬恒流源、電荷泵和開關電源三種類型，但專為led照明系統配套的恒流電源目前還屬欠缺，主要存在幾個擬解決的技術難點及目標：電流檢測負反饋功能、較寬的電壓波動范圍、較高的電源轉換效率、高安全高可靠性以及較低的成本。

3.3 照度

led臺燈光源的方向性與傳統燈泡及熒光燈管的大面積照射不同。根據筆者所在的深圳市沃科半導體照明有限公司所研發的led臺燈檢測的結果顯示，led臺燈處于正常工作位置時，以光源光中心在桌面上的垂直投影點為中心，測量到正中心處的照度一般可以達到700lx以上。照射范圍也能夠滿足閱讀、寫字的要求;在有效的照射范圍之內，其照度均勻，無頻閃。照度和照射范圍跟采用的led的參數、數量和排布有關。

3.4 色溫

色溫是用來表示光源顏色的量。當光源發射光的顏色與黑體在某一個溫度下輻射的顏色相同時，黑體的溫度稱為該光源的顏色溫度。在閱讀時色溫偏高和偏低都會對人的眼睛產生不良影響。最適合閱讀的色溫一般在3300～5300k。半導體環保節能臺燈的色溫選擇范圍比較大，可以很方便的通過對led的選擇而設計成接近自然光的色溫。

采用三基色的半導體環保節能臺燈的色溫可以調節，色溫可調的半導體環保節能臺燈一可以作為閱讀燈具，此時的色溫應調節在3300～5300k的范圍之內;二可以作為家居燈光裝飾燈具，色溫可調節在3300k以內，此時的顏色特征屬于暖色，給臥室等環境增加一些浪漫的暖和舒適的氣氛。

3.5 功率

普通的半導體環保節能臺燈功率一般在3w以內，如一個采用了20顆led的臺燈，其所耗的功率也僅僅為1.6w左右，遠遠比白熾臺燈和熒光臺燈要低。 當然，單只大功率led器件的功率一般在0.9w～2w之間，也可以用在臺燈上，比如光源用了5顆大功率led，總的耗電功率也在10w之內，但其發光效率、發熱量卻不太理想，價格也相應要高很多，即綜合性價比不高。

3.5 構造

與傳統臺燈結構構造區別最大的是光的重新分布部件。傳統照明光源為白熾燈或熒光燈等，其發光特點是光輻射幾乎占據整個空間，因此需要用反射器將其它方向上的光收集起來，投向要求的區域。通常采用的是拋物面反射器形成近似于平行的光束。而半導體環保節能臺燈，往往根據led發光強度不同，在其中分布幾個至幾十顆led。

由于led發出的光線集中于一個較小的立體角范圍，在某些場所已經可以滿足局部照明的需要，但如果需要更大的照射范圍，那就要使這些led產生的光在通過一系統透鏡，而產生我們所要求的光分布。擬采用聚碳酸酯等新型材料制作光學透鏡做為研究創新突破點，目的和原則是在達到光學指標情況下，進一步降低半導體環保節能臺燈的成本，進一步提高半導體環保節能臺燈局部照明的經濟性。

四、結束語

隨著綠色照明概念的提出，研制新型的環保節能臺燈成為當務之急。深圳市沃科半導體照明有限公司立足于科技服務社會，不斷努力，業已研發出一系列半導體環保節能臺燈，成為國內將半導體led用于室內照明的最重要的先驅廠家。其推出的實用新型的臺燈，由于以發光二極管為光源，再配以專門設計的外形結構，可極大限度地利用光的效率，給人以溫馨或者恬靜的感覺，特別適用于家庭、賓館以及辦公室等環境的工作、學習、休息等照明與裝飾的需要，由于基本消除了頻閃，使得燈光對視力保健更有效果，同時，還具有節省電能的效能。

具體包括：

①采用恒流驅動，消除發光頻閃，能有效的保護視力，預防近視;

②專業的光學設計，獨特的結構設計，充足的照明空間，使學習、工作、居住環境更加舒適，更加安全;

③采用高品質的交直流轉換與3.5w以內的led矩陣的完美匹配，其光衰系數非常小，燈具使用壽命更長久;

④采用高顯性能led使得物體更亮麗、逼真、光線更柔和，適合于工作、閱讀、書寫等局部照明與娛樂之用;

⑤配置有儲電裝置，可反復充電，平時由市電供電，當市電供應斷開時，可轉為由儲電裝置供電。綜上所述，本實用新型臺燈提供的光線照度均勻、無閃爍，并且產品使用壽命長、省電、反應速度快、環保、防爆、冷光源、安全性高，適合一般的工作、學習、居住等局部照明之用。

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