前言。最近，家電數(shù)量增多，家里的電力供應(yīng)迅速減少，這也是一個(gè)大問題。有些家庭購買LED照明只是為了節(jié)省能源。然而，當(dāng)我們實(shí)際體驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)LED照明的耗電量不但沒有增加，也沒有減少，反而超出了預(yù)期。 “為什么我的LED燈耗電這么大？”網(wǎng)友“andf老師”提出這樣的問題。

本期《科學(xué)大白話》我們來解釋一下為什么大家都認(rèn)為LED照明需要消耗更多的電量。

1.恒流、恒壓。在LED照明這個(gè)話題中，我們首先來了解一下LED照明的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。 LED 是發(fā)光二極管的縮寫。它是一種半導(dǎo)體材料，只有在正向電壓和正向電流作用下，芯片結(jié)構(gòu)內(nèi)才會發(fā)出光或發(fā)光現(xiàn)象。 LED 還具有正向工作電流限制，超過該電流，芯片會迅速升溫并縮短LED 燈的使用壽命。為了發(fā)出穩(wěn)定的LED光，通常需要外部電源。這種電源通常分為兩類：恒流型和恒壓型。恒流型是指只要電流不變，輸出電壓就會根據(jù)芯片的電壓特性自動調(diào)節(jié)，以保持穩(wěn)定的LED亮度。恒壓型是指只要輸出端口電壓不變，即使電流增大，芯片電流也會在一定范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。

照明設(shè)備中經(jīng)常使用恒流驅(qū)動電源，因?yàn)闆]有穩(wěn)定的電流，LED的亮度就不穩(wěn)定。這兩種電源的選擇對LED的功耗也有很大的影響。例如，如果將相同的10W LED發(fā)射器連接到恒流7W和恒壓7W驅(qū)動電路，則功耗將有很大差異。對于恒流型，LED的電壓會隨著溫度的升高而降低，但我們的電路會自動提供相應(yīng)的電壓以保持穩(wěn)定的電流。假設(shè)室溫下LED 上的電壓為3V，則電路將提供4.5V 的電壓。在25度時(shí)，這款LED燈的功率為7W，但當(dāng)溫度升至60度時(shí)，LED功率可達(dá)11W。但此時(shí)電路會自動輸出4.8V的電壓，這樣電流就不會太大，不會燒壞LED。另外，如果LED驅(qū)動電源采用恒壓電路，則無需擔(dān)心溫度的影響。隨著溫度升高，LED的電阻減小，電流增大。然而，恒壓電路始終保持相同的電壓，因此電路輸出的電流始終保持在相同的水平。這就造成了恒流LED溫度升高、電壓降低、功耗降低的情況，而恒壓LED無論熱還是冷，輸出電壓始終保持恒定。功耗也是如此。另外，零售商在產(chǎn)品宣傳中經(jīng)常將這兩種類型的燈混淆，或者將它們標(biāo)記為“兼容恒壓/恒流電源”，使用戶難以理解。事實(shí)上，用戶可以根據(jù)輸出端口電壓來區(qū)分它們。

恒壓型LED的輸出電壓一般在30V左右，而恒流型LED的輸出電壓在350V左右。從長遠(yuǎn)來看，恒流LED燈更加節(jié)能。正常使用時(shí)，我們無法保證LED燈每秒都處于相同的溫度環(huán)境，因此當(dāng)LED的溫度降低時(shí)，電壓也會相應(yīng)升高。當(dāng)采用恒流驅(qū)動電路時(shí)，隨著LED電流的增加，亮度也隨之增加，但電路會自動調(diào)節(jié)電壓，使LED的亮度保持在合適的范圍內(nèi)。當(dāng)使用恒壓驅(qū)動電路時(shí)，即使溫度變化，輸出電壓也保持恒定，因此LED的亮度也保持恒定。隨著LED溫度的降低，電流增加，從而增加LED的發(fā)光強(qiáng)度。隨著溫度升高，電流減小，LED的亮度也降低。這種靈活的亮度調(diào)節(jié)方式最大限度地發(fā)揮了LED的節(jié)能效果。借助此功能，iLED 亮度會自動適應(yīng)環(huán)境溫度的變化，確保亮度不會太亮或太暗。 LED燈具的節(jié)能效果大大提高。相比之下，LED 的高溫壽命更長。由于磨砂熱管不斷散熱，可以使LED保持在較低的溫度，顯著延長LED的使用壽命。因此，到了夏季，氣溫持續(xù)保持相對穩(wěn)定且較高的狀態(tài)，因此LED燈的溫度也相對較高。溫度過高會進(jìn)一步縮短LED燈的壽命。因此，在選擇燈具時(shí)，要考慮在散熱過程中能夠盡可能通過熱管散熱的燈具。這可以在一定程度上延長LED照明的使用壽命，更好地利用LED的節(jié)能效果。單只LED節(jié)能燈的節(jié)能效果從高處看可能不明顯，但從長遠(yuǎn)來看，其節(jié)能效果是明顯的。在LED的使用壽命內(nèi)，LED的總發(fā)光強(qiáng)度是恒定的，價(jià)格也不高。因此，在購買LED燈時(shí)，應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)惠性和長期可靠的亮度。

3. LED 燈消失。無論是LED燈還是任何其他類型的燈，損失都是不可避免的。所謂損耗是指芯片發(fā)光時(shí)，能量以熱量的形式散失。例如，在100W的白熾燈中，只有10%的能量轉(zhuǎn)化為光能，其余90%以熱能的形式損失掉。在LED 照明中，這種損耗率要低得多，僅為20% 左右。其中，損耗率低的LED燈相比損耗率高的白熾燈泡，在節(jié)能方面具有決定性的優(yōu)勢。

即便如此，即使綠光的損失很小，它的部分能量也會轉(zhuǎn)化為熱量而損失掉，所以不存在無損失的光。當(dāng)LED進(jìn)入高溫環(huán)境時(shí)，芯片的電阻下降，導(dǎo)致電流不知不覺地增大，損耗增大，最終導(dǎo)致LED燈熔化。例如，在空調(diào)房間或陽光直射的室外環(huán)境中，只使用LED照明是可以的，以節(jié)省能源。但如果長期置于高溫環(huán)境下，其壽命會明顯縮短。那么為什么很多人認(rèn)為LED燈不節(jié)能呢？其實(shí)，這和普通的儀表線有很大關(guān)系。大多數(shù)功率計(jì)都是機(jī)械式的，傳動裝置以瞬時(shí)功率作為計(jì)算依據(jù)。 LED燈的亮度和功率不一定成正比。白熾燈僅提供瞬時(shí)高功率，而LED 照明提供持續(xù)低功率。因此，用機(jī)械儀表測量時(shí)，LED燈的輸出明顯更高。為此，很多人認(rèn)為LED照明耗電量更大，但實(shí)際測量時(shí)，兩者的耗電量并無差異。 LED燈的點(diǎn)亮還需要一個(gè)“恒流穩(wěn)壓器”。這實(shí)際上是一個(gè)用來“壓縮電壓”的調(diào)節(jié)電路。簡單來說，就是將電源的電壓與當(dāng)前所需的電壓相匹配，而無需重新配置。現(xiàn)在許多家用電器都內(nèi)置了“恒流電壓調(diào)節(jié)器”，電腦屏幕就是一個(gè)很好的例子。

一般來說，采用恒流穩(wěn)壓器的LED照明更耐用，光效也更好。亮度過高或長期暴露在高溫環(huán)境下也會影響LED燈的壽命。此外，當(dāng)LED 本身的質(zhì)量如此差時(shí)，LED 的好處也是不言而喻的。因此，為了節(jié)省電費(fèi)，在選擇燈具時(shí)，不僅要注意燈泡的功率，還要注意燈具的設(shè)計(jì)是否符合日常生活的需要。所購燈具的質(zhì)量和制造商。