LED燈的應用分析

1、LED 燈的應用分析20 世紀年代，英國科學家在實驗里發(fā)明了第一個（ ）發(fā)光二極管，在其后的年代里，每隔十年，技術就有一個新的突破， 科學技術的力量將推上一個新的舞臺。 把它從實驗室推到儀表指示燈，又從指示燈跨到照明領域， 其發(fā)展速度之快是空前絕后的， 灼灼逼人的姿態(tài)大有取代常規(guī)照明的氣勢。為什么頗受照明界青睞， 得到如此關注？其主要原因是它特有的優(yōu)點所致節(jié)能、高效、環(huán)保、壽命長、適用性好等。但是，任何事物都是一分為二的，具有無比的優(yōu)點，也是有不足之處，實踐是檢驗性能的標準。 近年來，竣工了很多照明工程， 在工程應用上發(fā)現(xiàn)一些問題，主要問題如下：（1）照明回路中，燈數(shù)量多，不易合閘。（2）照明

2、線路較長，燈發(fā)光不穩(wěn)定，有頻閃現(xiàn)象。（3）燈具壽命標稱萬小時這種說法不妥。既然發(fā)現(xiàn)了問題，就要解決問題，解決問題，就要找出問題的原因。要弄清以上問題的原因，首先要了解的特性，下面針對以上問題進行分析。1 具有半導體二極管的特征實際上是發(fā)光二極管， 它是半導體二極管的一種。 是由型半導體和型半導體晶體組成，它們之間形成一個結。當給加上正向電壓后，從區(qū)注入到區(qū)的空穴和由區(qū)注入到區(qū)的電子，在結附近分別與區(qū)的電子和區(qū)的空穴復合， 復核過程中，電子釋放能量， 在數(shù)范圍內激發(fā)出熒光，把電能轉換成了光能。電子和空穴復合時釋放出能量， 釋放出能量的多少， 決定了發(fā)光的波長， 能量釋放越多，光的波長越短，不同的

3、波長呈現(xiàn)出不同的顏色。1.1 具有半導體二極管的伏安特性（）正向特性在燈結上加上正向直流電壓， 電壓由逐步增大， 即電壓時，正向電壓小于觸發(fā)電流， 即外電場電動勢不足以克服結的內電動勢時，正向電流為零，不發(fā)光。當時，外電場電場增大，內電場電場相對減弱，產生正向電流，電流隨著電壓升高而增大， 其電流極限參數(shù)范圍內流過的電流越大， 它的發(fā)光亮度越高。但是，當電壓達到一定值時，電流不再增大。這個過程中，溫度隨著電流值的增大也增高。 當外加電壓超過額定電壓或超過允許最大的正向直流電流值時， 結就被燒壞。 不同顏色的燈， 額定電壓不同，白色；紅色；藍色；綠色；黃色 .一般工作電流選擇應不大于。普通的電流

4、一般為，大功率的電流一般為 .（）反向特性在燈結上加上反向直流電壓， 當時， 反向電流很小， 且基本不隨反向電壓的變化而變化，反向電流趨于飽和。當結的反向電壓增加到一定數(shù)值時 （），反向電流突然快速增加，超過此值發(fā)光二極管可能被擊穿損壞。此現(xiàn)象稱為結的反向擊穿。1. 溫度特性燈在正常工作環(huán)境溫度范圍內， 溫度越高，亮度越小，低于或高于此溫度范圍，燈將不能有效工作，效率會大大降低。在生產工藝中，芯片很脆弱，焊接溫度要求在以下， 時間控制在 s 之間。否則，芯片就被燒毀。2 燈具（1）額定電壓一般燈具額定電壓為和。 白色燈具的光源由三顆燈串接為一組。 白色燈具是由顆串接為一組。 為了能有效控制電路

5、中的電流，使電壓平穩(wěn)，須在電路中配置限流電阻，同時，使各并聯(lián)支路的亮度趨于均勻。（2）額定功率根據(jù)照明要求， 生產出不同功率的燈具， 燈具的功率的大小， 是由并聯(lián)的燈串決定，將數(shù)組燈串并聯(lián)，構成燈具的額定功率，并聯(lián)的燈串越多，功率越大。（3）開關電源燈工作電流為直流， 只有直流電源才能驅動點亮， 保證發(fā)光的連續(xù)性，然而，電力系統(tǒng)供照明電源為交流，因此，要想點亮燈具，必須將交流電變?yōu)榛蛑绷麟姡?這樣燈具須有一個開關電源供電，無論是球狀燈，還是其它形燈，都離不開開關電源，只不過是開關電源大小、形狀、安裝位置而異。所以，開關電源是燈具不可分割的附件。開關電源種類很多，有恒流式，穩(wěn)壓式，脈寬調制式（）

6、，綜合比較，脈寬調制式是比較理想的電源。（4）燈具的功率因數(shù)燈本身不存在功率因數(shù)的問題，只是含有開關電源后，才導出功率因數(shù)概念。組成開關電源的電路將交流電，整流為直流或電，經過降壓、整流、穩(wěn)壓的全過程，這個過程中，線路中的電感、電容元件進行了一系列的能量的變換，由于電壓、電流的相位差，有功率角的存在，反映出有用功、無用功和視在功率功率的值。用功率因數(shù)來表達有用功、無用功、視在功率之間的關系，體現(xiàn)燈具效率的高低。目前，由于生產成本問題， 大多開關電源的功率因數(shù)比較低， 一般在左右，只有采用了功率因數(shù)校正技術的開關電源，才能有較高的功率因數(shù)，最高可達到。（5）高次諧波開關電源電路的整流二極管電流是

7、非線性的， 電路中含有多個電感、 電容元件，線路的結構具備了產生高次諧波的因素， 電容器對諧波電流起了放大作用， 可放大至倍，感應線圈和電容器回路的電路容易產生諧振， 電流諧振時， 高次諧波電流會放大很多倍，甚至數(shù)十倍。3 問題分析（1）照明回路中，燈數(shù)量多，不易合閘。根據(jù)低壓配電設計規(guī)范 第條，照明回路過電流保護應當遵守以下規(guī)定：式中，線路計算負載電流（） ；熔斷器熔體額定電流或斷路器額定電流或整定電流（）；導體允許持續(xù)載流量（） ：保證保護電器可靠動作的電流（） 。當保護電器為低壓斷路器時，為約定時間內的約定動作電流；當為熔斷器時，人為約定時間內的約定熔斷電流。照明回路一般選擇曲線型斷路器

8、，曲線脫扣電流為（），在室內照明設計中，每個回路不超過個燈具，這種情況下，不易出現(xiàn)合不上閘的問題，但在室外夜景照明中， 燈選用數(shù)十個或上百個燈時，就會出現(xiàn)合不上閘的問題。通過以上對具的分析，原因如下：其一，一般照明回路里，開關整定電流小于或等于計算電流的倍，室內照明回路中，燈數(shù)量少， 回路中高次諧波電流和基波電流疊加成的電流不足超過斷路器瞬間合閘電流的保護值。但是，在外景照明回路中，燈較多，開關電源產生電流的高次諧波之和較大， 高次諧波電流和基波電流疊加后的電流值， 大于倍的計算電流值。其二，一般照明回路里，負載的功率因數(shù) ?值取，但在燈的回路里， 值達不到，如果按計算，計算電流小于實際電流。

9、綜上所述，回路中，實際電流要大于計算電流，就出現(xiàn)不能合閘的現(xiàn)象。如何避免這個問題呢？根據(jù)實際情況，可選擇以下方法：1）選用功率因數(shù)高、高次諧波含量少的開關電源。2）減少照明回路等的數(shù)量。3）分段控制、分步啟動。4）選用型曲線的斷路器。5）適當增大斷路器整定值。（2）照明線路較長，燈發(fā)光不穩(wěn)定，有頻閃現(xiàn)象。在電路中，只要有負載，就會產生電壓降，線路越長，線路本身的電阻值也越大，電壓降也越大。從燈伏安特性曲線可看出， 使燈點亮的觸發(fā)電壓是一個恒定值，低于其值燈就點不亮； 如果高于導通電壓值而低于額定電壓時， 在這個中間值時，燈雖可以點亮，但不能有效工作，會出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。另外，燈的開關電源雖然有穩(wěn)壓

10、的功能， 但是對電壓調節(jié)范圍是有限的， 如果照明回路電壓偏離燈的額定電壓， 開關電源調壓幅度達不到要求時， 燈就不能正常工作，也會出現(xiàn)頻閃現(xiàn)象。其次，燈開關電源整流質量也影響燈具的工作狀態(tài)， 開關電源電路為整流波形不平滑，燈也會出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。解決燈頻閃現(xiàn)象辦法有：1）加大電纜、導線截面，降低電壓降。）選用穩(wěn)壓功能好的開關電源。（3）燈具壽命燈具壽命是一個總體概念， 它包括三部分， 一部分是光源部分， 另一部分是開關電源部分，第三是燈具部分， 三部分合起來稱其燈具的壽命。 光源部分比起開關電源部分壽命長，理論計算萬小時是可能的， 但它的壽命不應當按其熄滅時算起， 如果發(fā)光強度將至，應當是壽終正寢了。開關電源是一個直流穩(wěn)壓線路， 構成線路的元器件中，元器件的壽命也是致命的一條，特別是電解