如何将卤素台灯转换为LED光源

据国际能源署估计，全球超过19％的电能需求用于照明。因此，全球各地都在努力用更高效的解决方案取代效率低下的白炽灯光源。

在消费者层面遏制电能需求的重点一直是推动采用紧凑型荧光灯的计划灯（CFL）。使用CFL的选择并非没有结果;每个灯泡都含有汞，如果处理不当，最终会进入垃圾填埋场。此外，外形尺寸并非适用于所有照明应用。一种备受关注的替代方案是磷光体转换的“白色”LED。 LED流明输出和功效 - 流明输出与输入功率的测量 - 继续逐年取得重大进展，同时，流明/美元的成本正在下降。除了节能之外，高亮度LED在正确设计和操作时的使用寿命可超过50，000小时，从而消除了更换灯泡的成本。

现成的卤素台灯被用作演示的基础。当今最新生产LED光源的真实世界表现。使用CreeXLAMP®MC-E LED作为光源。该产品在一个紧凑的封装中集成了四个LED，非常适用于MR-16和便携式工作灯等定向照明应用。原始灯具在改装前后进行了表征，以突出现实世界的性能差异。

图1：现成的50 W卤素便携式台灯。

图2：带有保护玻璃盖和手柄的灯泡外壳中的50 W灯泡。

图3：60 Hz铁芯变压器，2.4磅。

固态照明的DoE能源之星标准灯具（版本1.1 - 12/19/08）包括便携式住宅台灯的最小功率因数（PF）为0.7的要求。此功率级别的典型LED驱动器通常具有0.5-0.6的PF，低于要求。此处介绍的解决方案专门设计用于超出住宅ENERGYSTAR®PF要求，无需添加额外电路。

卤素白炽灯泡通常在250-350ºC的温度下工作，因此，灯具必须为用户提供安全保障。在这种情况下，玻璃盖板限制进入灯泡以保护使用者，并且塑料外壳在灯泡上方提供隔热罩。即使有这些安全措施，这款卤素灯具也包括一个杆端的手柄，使用户可以安全地瞄准灯。玻璃是特殊的，因为它结合了一个过滤器，以减少卤素灯泡产生的不必要的紫外线。这些台灯中使用的典型12伏卤素灯泡的效率范围为14至18 lm/W.请注意，如图3所示，这只是灯泡的额定功效，不包括灯具损耗或位于灯座底部的变压器损耗。

高亮度LED显示出明显更高的光转换效率，因此对于给定的光输出产生更少的废热。较少的废热意味着灯组件运行得更冷，并且不会使用户暴露在危险的高温下。灯泡组件经过重新设计，散热片（图4）安装在灯泡夹具的现有塑料外壳内。下面所示的铸铝插件安装在灯壳中。中性白色Cree MCE（代码 - 000-KE5 - 4000 K）安装在金属芯PCB子底座上以帮助组装。使用和不使用二次光学器件评估LED性能。选择该LED以满足能源之星相关色温（CCT）要求，并且具有足够的通量，远远超过了SSL家用台灯要求的灯具200流明的最低要求。 LED的额定电流为370至430流明，测试电流为350 mA，温度为25°C。考虑到实际驱动电流（630mA）和稳态工作温度，LED的估计流明输出范围为450至600流明，具体取决于散热器设计。二级光学元件是FRAEN的现成32度反射器（FRC-M1-MCE-0R），专为MC-E设计。

图4：灯的定制散热器shell。

图5：Cree MC-E安装在子底座上并连接到散热器。

图5a：Cree MC-E包括反射镜光学器件。 》 LED组件由安森美半导体NCP1014LEDGTGEVB LED驱动器评估板供电。这种高效驱动器可为LED阵列提供所需的电流隔离和调节驱动电流。它具有90至265 VAC的通用输入功率范围，允许一种设计用于多个区域，只需更换墙上插头的电缆。现有的卤素铁芯变压器不是这种情况，因为它专门针对一种线电压范围而设计。

图6：正常负载下NCP1014LEDGTGEVB的功率因数性能。

评估板支持使用电位计进行可变调光，电流调节范围为100至630 mA。 630 mA最大电流设置为安全地保持在Cree MC-E的700 mA最大工作电流以下。图6显示了作为输入线电压函数的NCP1014LEDGTGEVB LED驱动器功率因数校正性能的典型曲线。如图所示，对于美国线路电压范围，功率因数远高于0.8，远远超过ENERGY STAR住宅SSL灯具0.7的要求。该驱动器还满足IEC61000-3-2 Class C的谐波含量要求。容－源－电－子－网－为你提供技术支持