1.4 LED灯具的基本组成
LED灯具是LED应用于照明领域的最主要形式，它是将输入电能转化为要求光输出的电光源装置。LED灯具主要由LED光源、二次配光、驱动电源、散热器、控制器和结构件等部分组成。
1.4.1 LED光源
常用的大功率LED器件单颗功率一般只有1W～数W，目前1W的LED光通量一般为100lm，而一般传统灯具的单灯光输出为1000lm以上，因此要达到传统灯具的光输出，LED灯具需要多颗LED器件组成光源。多颗LED器件焊接在基板上，并通过基板上布设的线路进行串并联连接，就制成了光源板。光源板一般根据灯具的类型设计成不同的形状，如图1-11所示。
图1-11 LED光源板
a）LED灯管光源b）LED吸顶灯光源c）LED筒灯光源
1.4.2 二次配光
LED器件在封装过程中会完成一次配光，产生如图1-5所示的发光强度分布曲线，一般单颗LED器件的光束立体角比较小，近似点光源和朗伯光源，但多颗LED芯片组成光源板后，其整体的光均匀度较差、配光曲线也有较大改变，因此需要二次配光。二次配光的主要任务是通过光学系统的设计对出光进行分散或会聚，重新分配LED的光输出，使LED灯具产生满足国家标准和用户要求的光输出（如配光曲线、均匀度、光束角等）。
LED灯具的二次配光主要通过光学透镜、反射器和混光腔等实现，如图1-12所示。光学透镜结构复杂、成本高，但可以设计出不同的配光曲线；反射器较难控制配光，一般以轴对称光输出为主，用于大角度照明产品；混光腔可使光源板上多颗LED的光线充分混合，从而使灯具出光均匀、减小眩光。经过二次配光后，LED灯具的光输出可以灵活调整，不仅可以得到传统光源的配光曲线，而且可以实现传统光源无法满足的特殊配光要求。
图1-12 二次配光组件
a）光学透镜与反射器 b）反射器
1.4.3 驱动电源
LED驱动电源是把输入电能转换为LED光源需要的特定电压和电流，以驱动LED发光的转换器。通常情况下，LED驱动电源的输入包括工频交流市电、低压高频交流电（如电子变压器的输出）、低压直流电、高压直流电等。由式（1-5）和式（1-7）可知，LED光输出与其正向电流成正比，正向电流与正向电压呈指数关系，因此LED驱动电源的输出一般为恒定电流，如图1-13所示。驱动电源有内置式和外置式之分，内置式安装于灯具壳体内部，外置式独立于壳体外部。驱动电源性能的高低将直接影响LED灯具的性能及寿命，因此一般需满足高可靠性、长寿命、高效率、高功率因数、良好的电磁兼容及保护功能等要求。
图1-13 LED驱动电源
1.4.4 散热器
大功率LED的很大一部分输入能量会转变成热能，如果不能及时散出，就会引起结温升高过快，严重影响LED性能甚至引起失效。因此，LED器件级要能将热量及时导出，且在灯具级需要将热量及时散掉。散热技术是LED灯具设计人员的主要手段，主要包括被动式散热和主动式散热两种方式。被动式散热主要包括自然散热和热管散热，前者是在LED灯具上加装散热片，通过自然对流、传导和辐射等方式将热量散发到环境中，适用于低功率LED灯具；后者采用传热效率较高的热管作为换热元件，通过热管内工作介质蒸发和冷凝的相变过程实现冷、热流体间的热量传递，适用于较大功率LED灯具。被动散热可以通过散热器材料、结构的优化及特殊涂层处理等提高散热效率，这是目前一般LED灯具常用的散热形式。主动式散热主要通过外加设备强迫性地将LED壳体的热量带走，包括风冷、液冷、半导体制冷、化学制冷等方式，主要用于大功率LED灯具。常见的几种LED散热器如图1-14所示。
1.4.5 控制器
LED控制器是对LED灯具的光输出按照要求进行自动调控的装置。控制器主要以单片机或微处理器系统为核心，还可包括传感器、通信模块、显示屏、按键、旋钮、触摸屏等外围单元，以及相应的控制软件。功能方面，主要控制输出的白光亮度、色温或彩色光的亮度、色坐标，实时显示工作参数，控制方式可以根据传感器的环境信息或时间表设定进行自动控制，也可以根据按键、旋钮、触摸屏等进行手动控制，还可通过手机、遥控器等无线控制，通过网络还可远程控制甚至与其他灯具或设备联动控制。LED控制器的结构和功能有很大的伸缩性，可以根据使用场合和用户需求组配，简单的控制器一般与驱动电源集成在一起，复杂的控制器有时需要外置。某款筒灯、驱动电源及其控制器如图1-15所示。
图1-14 常见的LED散热器
a）散热片 b）热管散热器 c）风冷散热器
图1-15 筒灯、驱动电源及其控制器
1.4.6 结构件
图1-16 LED灯具的结构件
LED灯具的结构件主要包括灯具外壳壳体及内部安装各功能部件的机械结构件，如图1-16所示。外壳壳体对内部各功能部件起支撑、固定作用，对外部环境起防潮、防水、防尘、防腐蚀、防冲击等保护作用，户外灯具壳体一般还要满足一定的IP防护等级。内部结构件用于将光源板、配光器、内置式电源、散热器等各功能部件连接固定到壳体上，也有很多灯具的散热器直接与外壳做成一体或安装于壳体外面以便于散热。结构件一般用塑料或钢、铁、铝等金属材料制作，结构设计对于LED灯具的散热性能、体积、可靠性等具有重要影响。