应用指南发光二极管试算工具的光通量试算例目录
1. 前言 ....................................................... 2
2. LED 日光灯设计例的试算.................... 2
3. LED 日光灯设计例的实测结果确认.... 5
4. LED 筒灯设计例的试算........................ 8
5. LED 筒灯设计例的实测结果确认...... 10
6. 最后 ..................................................... 13

本应用指南中记载的型号 NFSW757D-V1, NFSL757D-V1 是日亚产品的型号，和有（或可能有）商标权的其他公司产品不同（不类似）、也没有任何关联。

日本日亚化学工业株式会社
http://www.nichia.co.jp491 Oka, Kaminaka-Cho, Anan-Shi, TOKUSHIMA 774-8601, JAPAN
Phone: +81-884-22-2311 Fax: +81-884-21-0148

本文包括暂定内容，日亚公司有权不经公告对其进行修改。

1/14SP-QR-C2-210935-1
Oct. 7, 2021

应用指南
1. 前言
在本应用指南中，敝公司对使用光学特性试算工具“Easy Estimation Tool”试算光学特性（光通量、光效）的方法进行了介绍。另外本试算工具的操作方法请参照《Easy Estimation Tool Guide》。
在本应用指南中，敝公司将以 LED 日光灯和筒灯的设计为例，对试算工具的试算方法进行介绍。

2. LED 日光灯设计例的试算
2.1. 决定规格
首先需要决定灯具的目标光通量和消耗功率等规格。
在决定光通量和光效时，需要考虑到外壳造成的光通量低下。除此之外也需要考虑到适用的规格，在某些规格中对 LED 驱动电压和电流值进行了规定，因此在需要满足该规格时，应该选择符合该规格的 LED 驱动电源。
本设计例是在日本照明工业会规格《JEL801：一般照明用 CX16t-5 LED 插件日光灯系统》中规定的电源规发光二极管

格的基础上进行的。
□目标规格
日光灯外形：

长 1200mm

日光灯光通量：2,300lm 以上

日光灯光效：

145lm/W 以上

色温：5,000K

平均显色指数 Ra：

80 以上

驱动电源：

输出电压 DC45～95V
输出电流 DC350mA （规格 JEL801）

桥式整流器（有功率损失）光学外壳LED 安装电路板图 1. LED 日光灯 示意图

本文包括暂定内容，日亚公司有权不经公告对其进行修改。

2/14

SP-QR-C2-210935-1
Oct. 7, 2021应用指南2.2. 试算工具的试算
使用试算工具，在目标规格的基础上进行试算。

2.2.1. 输入 LED 型号
选择试算的 LED 的”Series”（系列）和”Type”（型号）。（参照图 2-蓝框①）虽然本次试算只使用了型号 NFSW757D-V1，但是本试算工具的 1 张工作表中最多可以对 5 个型号进行试
算、比较。因为本设计例的目标显色性 Ra>80，所以选择了显色性分档为 R8000 的 LED。

2.2.2. 试算参数的输入
输入试算中必要的参数。
（参照图 2-蓝框②）
表 1. 参数输入内容发光二极管

项目

内容设计例

输入例

Target Flux

目标光通量2,400lm （目标光通量 2,300lm＋余地）

Color Rank

LED 的色度分档因为目标值为 5,000K，所以选择分档 sw50

Junction Temperature Tj

推定的 LED 结点温度

参照相同功率和构造的 LED 日光灯，推定为 50℃

Optical Efficiency Loss

光学外壳等导致的光学损失

输入光学外壳导致的光通量低下率 10%

Electrical Efficiency Loss

LED 以外的消费的功率

输入桥式整流器的消费功率 3.7%

LED Multiple

灯具中使用的 LED 数量

输入 1 个大概的数字（之后可以变更）2.2.3. LED 数量的试算
在”Forward Current IFP” （图 2-蓝框③）中选择需要试算的电流值范围后，各电流值下的试算结果会被表示出来。
（如图 2-红框）请注意电流值是 1 粒 LED 的电流值。这时如果变更”LED Multiple”（LED 数量），可以试算出在此电流值下，要达到日光灯的目标光通量、消费功率和光效时所需的 LED 数量。
在此设计下的试算流程如下。
① 在试算结果（图 2-红框）中确认光效”lm/W” 达到 145lm/W 时的 1 粒 LED 所需要的电流值。根据试算结果（图 2-红框），在低于 IFP = 65mA 时光效可以达到 145lm/W。
另外根据 LED 的特性，驱动电流值越低，灯具的光效越高。
因为即使改变 LED 数量，日光灯的光效也不会有变化，所以这时”LED Multiple”（LED 数量）可以为任何值。
② 根据得出的低于 IFP = 65mA 的结果，加上驱动电源的规格（输出电流值流 350mA），决定 1 粒 LED 所
需的电流值 IFP = 35mA。因此计算出需要的并联电路数 350mA ÷ 35mA = 10 并联。
③ 因为电路为 10 并联，所以为了要试算出 IFP = 35mA 下达到目标光通量 2,400lm 时所需的 LED 数量，
需要在”LED Multiple”（LED 数量）中以 10 的倍数对数量进行增减。增减后确认到在 LED 的数量为160 粒时，光通量为 2,473.9lm，达到了目标光通量的 2,400lm。所以本设计的日光灯所需要的 LED 数
量是 160 粒（16 串联×10 并联）。

本文包括暂定内容，日亚公司有权不经公告对其进行修改。

3/14

SP-QR-C2-210935-1
Oct. 7, 2021

应用指南2.3. 任意光通量下的试算
本试算结果以 1 粒 LED 的标准值（规格书中的 Typ.）进行试算的。而在实际使用中，LED 的光通量和正向电压在各分档内存在偏差。
在试算结果”lm”或”VF”（图 2-蓝框④）中输入任意数值后，可以对指定的光通量和正向电压（额定电流驱动时）下的情况进行试算。这样即使特性值在分档范围内偏小或偏大，也可以对日光灯光通量和功率（光效）进行试算。
请一定确认最小值和最大值在灯具的容许范围之内。

②发光二极管①②③④

可以对１粒 LED
的任意电流值下的的情况进行试算⇒

試算結果抽出图 2. LED 日光灯 试算结果

本文包括暂定内容，日亚公司有权不经公告对其进行修改。

4/14

SP-QR-C2-210935-1
Oct. 7, 2021

应用指南2.4. LED 日光灯的制作
根据 2.1.中决定的规格和 2.2.中试算出来的 LED 数量制作了 LED 日光灯。
在制作中使用了光通量和正向电压分布如下的 LED。
□试制品 安装 LED 的规格
NFSW757D-V1

数量：

160 粒（16 串联×10 并联）

光通量：avg. 31.25lm （单粒 65mA 驱动时、抽取 n=50）

VF：

avg. 2.93V （单粒 65mA 驱动时、抽取 n=50）

色度分档：

sw50（5,000K）

显色性分档：

R8000（Ra>80）发光二极管型号：

图 3. 单粒安装 LED 的测量结果（抽取 n = 50pcs ）3. LED 日光灯设计例的实测结果确认对制作的 LED 日光灯进行实际测量，比较实际测量结果和试算结果之间是否有较大的差异。如果差异较
大，需要对测量条件进行修正，再次进行试算。

3.1. 电学和光学特性的测量
使用功率计测量日光灯的功率，使用积分球测量日光灯的光通量。
测量必须在日光灯达到热饱和的状态下进行。
□试制品 测量结果
日光灯功率：

16.1W

日光灯光通量：2,412lm

日光灯光效：

150lm/W

本文包括暂定内容，日亚公司有权不经公告对其进行修改。

5/14

SP-QR-C2-210935-1
Oct. 7, 2021应用指南3.2. 温度测量
3.2.1. 热分布
在日光灯达到热饱和状态下，使用热像仪等对安装有 LED 的电路板的热分布情况进行确认。如果热分布不均，不同位置上的 LED 的结温会出现差异。这样受 LED 的温度特性影响，LED 的亮度也会出现不均，对试算造成不良影响。从下图 4 的热分布测量结果，可以看出热量呈均匀分布。

发光二极管图 4. LED 日光灯 热分布测量结果

3.2.2. LED 的结温关于 LED 的结温 TJ，可以按照计算方程式 1 根据 LED 的焊点温度计算出来。而 LED 焊点温度的测量方
法，使用焊接或粘合的方法将电极端子固定后，在 LED 日光灯达到热饱和状态下，使用热电偶对电极端子的焊接部或粘合处进行测量。
在测量时应该让日光灯的筐体封闭，在日光灯处于完成品状态下进行。
在热设计中不让 LED 的结点温度超过绝对最大额定值。

LED 结点温度 TJ = TS + RθJS W（方程式 1）TS =焊点温度: °C

RθJS =

从芯片到 TS 测量点的热阻: °C/W

W=

1 粒 LED 的输入功率（IF×VF): W□试制品 测量结果LED 焊点温度 TS：46.2℃

LED 结点温度 TJ：

46.2℃ ＋ 13℃/W × 0.1W = 47.5℃
RθJS = 13°C/W ※LED 规格书标准值W = 2.9V × 35mA = 0.1W

3.3. 实测结果和试算结果的比较和再试算将测量所得到的结果和试算结果相比较。
表 2. 试算结果和实测结果的比较
试算结果实测结果

差

日光灯光通量2,474lm

2,412lm

-2.5%

日光灯光效

155lm/W

150lm/W-3.2%

本文包括暂定内容，日亚公司有权不经公告对其进行修改。

6/14

SP-QR-C2-210935-1
Oct. 7, 2021

应用指南根据上表，虽然光通量和光效都达到了目标值，但是实测结果都比试算结果低，而且在光效上相差的 5lm/W
会对日光灯性能造成较大的影响。因此需要对试算条件进行修正，使用更相近的条件进行再试算。
关于 LED 的结点温度，修正为实测结果的“47.5℃”。另外关于单粒 LED 的光通量和 VF，修正为 2.4 中的
实测结果的平均值的“31.25lm”和“2.93V”。
表 3. 试算参数和实测值的比较
试算参数

实测值

1 粒 LED 的电流值

35mA35mA

LED 结点温度

50.0℃

47.5℃

光学损伤

10%

10%

电学损失3.7%

3.7%LED 数量

160 粒160 粒单粒 LED 的光通量32.0lm (标准值)31.25lm

2.90V

2.93V(标准值)发光二极管单粒 LED 的 VF

图 5. LED 日光灯 再试算结果
本文包括暂定内容，日亚公司有权不经公告对其进行修改。

7/14

SP-QR-C2-210935-1
Oct. 7, 2021

应用指南再次将图 5 的再试算结果和再测量结果进行比较，得到结果如下。
表 4. 再试算结果确认试算结果实测结果

差

日光灯光通量2,424lm

2,412lm

-0.5%

日光灯光效

151lm/W

150lm/W-0.7%

可以看出实测结果和再试算结果的差异很小，可以说是按照试算进行了设计。

4. LED 筒灯设计例的试算
4.1. 决定规格
按照以下的规格，对 LED 筒灯进行了设计。

发光二极管□目标规格
日光灯光通量：370lm 以上

色温：

2,700K

平均显色指数 Ra：

80 以上

LED 电路：驱动电源：12 粒 LED（4 串联 3 并联）输出电流 DC330mA（LED 电路为 3 并联，因此流入 1 粒 LED 的电流值为 110mA）

灯盖扩光板反光罩LED 安装电路板图 6. LED 日光灯 示意图

4.2. 试算工具的试算
按照和 LED 日光灯相同的试算方法进行试算（参照 2.2 中的内容）。

4.2.1. 输入 LED 的型号
使用只是色调和日光灯设计例中不同的产品（NFSL757D-V1）。因为目标显色性为 Ra>80，因此选择了显色性分档为 R8000 的 LED。

本文包括暂定内容，日亚公司有权不经公告对其进行修改。

8/14

SP-QR-C2-210935-1
Oct. 7, 2021

应用指南4.2.2. 输入试算参数
输入试算需要的参数。
表 5. 输入参数项目内容设计例输入例

Target Flux

目标光通量370lm

Color Rank

LED 的色度分档因为目标值为 2,700K，所以选择分档 sw27

Junction Temperature Tj

推定的 LED 结点温度

参考同等性能的灯具，推定为 50℃

Optical Efficiency Loss

光学外壳等导致的光学损失

输入光学外壳导致的光通量低下率 19.3%

Electrical Efficiency Loss

LED 以外的消费的功率

没有电学损失LED Multiple

灯具中使用的 LED 数量12 粒4.2.3. 试算结果发光二极管根据图 7 的试算结果，可以确认到在试算规格下达到了目标光通量 370lm。

因为驱动电源的输出电流为 330mA,
而且是 3 并联，所以算出 1 粒 LED
的正向电流为 110mA，对 1 粒 LED
为 110mA 时的试算结果进行确认。

图 7． LED 筒灯的试算结果
本文包括暂定内容，日亚公司有权不经公告对其进行修改。

9/14

SP-QR-C2-210935-1
Oct. 7, 2021

应用指南4.3. LED 筒灯的制作
在制作 LED 筒灯时，使用光通量和正向电压如下的 LED。
□试制品 安装 LED 的规格
NFSL757D-V1

数量：

12 粒 （4 串联×3 并联）

光通量：avg. 27.18lm（单粒 65mA 驱动时）VF：

avg. 2.93V（单粒 65mA 驱动时）色度分档：sw27（2,700K）

显色性分档：

R8000（Ra>80）发光二极管型号：

图 8. 单粒安装 LED 的测量结果（n = 12pcs 全数）

5. LED 筒灯设计例的实测结果确认
5.1. 电学和光学特性测定对制作的 LED 筒灯进行电学和光学特性测定。
□试制品 测量结果
筒灯功率：

4.0W

筒灯光通量：

409lm

筒灯光效：

101lm/W

5.2. 温度测量
使用热电偶测量焊接部温度，由此计算出 LED 的结温。
□试制品 测量结果LED 焊点温度 TS：

47.4℃

LED 结点温度 TJ：

47.4℃ ＋ 13℃/W × 0.32W = 51.6℃
RθJS = 13°C/W ※LED 规格书标准值W = 2.9V × 110mA = 0.32W

本文包括暂定内容，日亚公司有权不经公告对其进行修改。

10/14

SP-QR-C2-210935-1
Oct. 7, 2021

应用指南5.3. 实测结果和试算结果的比较和再试算将测量所得到的结果和试算结果进行比较。
表 6. 试算结果和实测结果的比较
试算结果实测结果

差

日光灯光通量

391lm

409lm

+4.6%

日光灯光效

99lm/W

101lm/W+2.0%

从上表可以看出实测结果和试算结果之间有若干的差异。因此需要对试算条件进行修正，再次进行试算后对试算结果进行确认。根据实测结果，将 LED 结温修正为“51.6℃”。另外关于单粒 LED 的光通量和 VF，修正为 4.3 的实测结果的平均值的“27.18lm”和“2.93V”。

发光二极管

表 7. 试算参数和实测值的比较
试算参数实测值

1 粒 LED 的电流值

110mA110mA

LED 结点温度50.0℃

51.6℃

光学损伤

19.3%

19.3%

电学损失0%0%

LED 数量12 粒

12 粒

单粒 LED 的光通量25.9lm (标准值)27.18lm

2.90V

2.93V

单粒 LED 的 VF(标准值)

本文包括暂定内容，日亚公司有权不经公告对其进行修改。

11/14

SP-QR-C2-210935-1
Oct. 7, 2021发光二极管应用指南图 9. LED 筒灯 再试算结果
再次将图 9 中的再试算结果与实测结果相比较。
表 8. 再试算结果确认
试算结果

实测结果

差

日光灯光通量

409lm

409lm

0%

日光灯光效

102lm/W

101lm/W-1.0%

根据上图，筒灯的再试算结果和实测结果的光通量完全一致，光效的差异也很小，因此可以说是按照试算进行了设计。

本文包括暂定内容，日亚公司有权不经公告对其进行修改。

12/14SP-QR-C2-210935-1
Oct. 7, 2021

应用指南6. 最后
在 LED 灯具的设计中，为了确认 LED 设计的适当性，请按照本应用指南中的方法对试算值和实测值进行比较。
关于本试算工具的正确性，所得结果和在电路板安装状态下的试算结果基本一致，但是灯具状态下试算结
果有可能出现差异，这是因为灯具的材料和构造可能导致光学损失和电学损失，因此在试算前应该对各损失量进行调查。
另外灯具构造等导致测量受到影响时，最好在电路板安装状态下进行试算和测量。
在本应用指南的 LED 结温计算中，热阻 RθJS 使用了规格书中的标准值，但是在实际使用中产品的特性存在偏差。通常情况下 LED 具有结温越高光输出越低的特性，因此在灯具设计中，将目标光通量设定为即使热阻为最大值（热量的最大条件）时也可以达到的数值。另外在设定正向电压和光通量时，也不一定使用各发光二极管分档的标准值，让设计达到即使 LED 特性在分档内偏小或偏大，灯具特性也不会超过容许范围的目的。

本文包括暂定内容，日亚公司有权不经公告对其进行修改。

13/14

SP-QR-C2-210935-1
Oct. 7, 2021

应用指南免责声明本应用指南由日亚提供，是日亚制作及管理的技术参考资料。
在使用本应用指南时，应注意以下几点。

发光二极管˙ 本应用指南中的内容仅供参考，日亚并不对其做任何保证。
˙ 本应用指南中记载的信息只是例举了产品的代表性能和应用例，并不代表日亚对日亚及第三者的知识产权及其他权利进行保证，也不代表同意对知识产权授权。
˙ 关于本应用指南内容，虽然日亚有注意保证其正确性，但是日亚仍然不能对其完整性，正确性和有用性进行保证。
˙ 因本应用指南的利用、使用及下载等所受的损失，日亚不负任何责任。
˙ 本应用指南的内容可能被日亚修改，并且可能在变更前、后都不予通告。
˙ 本应用指南的信息的著作权及其他权利归日亚或许可日亚使用的权利人所有。未经日亚事先书面
同意，禁止擅自转载、复制本应用指南的部分或所有内容等（包括更改本应用指南内容后进行转载、复制等）。

本文包括暂定内容，日亚公司有权不经公告对其进行修改。

14/14

SP-QR-C2-210935-1
Oct. 7, 2021