LED照明原理和穩(wěn)定性極其節(jié)能效果
目前，我國已經(jīng)將LED照明等的研制和推廣放到了一個非常重要的位置。下面就從LED照明的原理、LED照明的亮度與穩(wěn)定性、LED照明的節(jié)能效果等幾個方面進行探討。
一、LED發(fā)光源工作原理及特性
發(fā)光二極管是半導體材料合成的二極管，由PN結組成，當外加正向電壓時，電子與電洞結合以光子形式釋出能量，因此具有發(fā)光特性。而其光源在靠近PN接口毫米以內產(chǎn)生，發(fā)光的波長取決于材料之特性而有不同發(fā)光顏色，常見有紅、黃、綠、藍發(fā)光二極管。發(fā)光二極管發(fā)光亮度可以通過工作電壓(電流)的大小來調節(jié)。在很大的工作電流范圍內，發(fā)光二極管的亮度隨電流的增大而提高。
二、LED照明亮度穩(wěn)定性
發(fā)光二極管的亮度隨電流的大小而不同，且制造出來的發(fā)光二極管，其電壓與電流曲線稍有差異，因而LED照明的亮度常隨電源電壓的變動而無法穩(wěn)定。為維持亮度穩(wěn)定一致，需要發(fā)光二極管恒流驅動器來實現(xiàn)。恒流驅動器可以使得發(fā)光二極管工作在固定電流模式，因而亮度穩(wěn)定性高。恒流驅動器也讓發(fā)光二極管長期工作在一定電流下，使其維持較長壽命。
一般來講，恒流驅動器的輸出電流可通過外置電阻來進行確定。至少應具有±6%精度電流與通道間±3%匹配精度，可用于路燈、燈管等照明設備。為節(jié)能考慮，系統(tǒng)設計需考慮恒流驅動器的跨壓在0.5V～2V之間。由于發(fā)光二極管長時間工作在恒定電流下，其跨壓稍有下降，在系統(tǒng)設計中，應考慮跨壓下降的影響。
三、LED照明節(jié)能考慮
發(fā)光二極管照明優(yōu)點是節(jié)能、安全，但由于恒定電流工作考慮，能耗會相應有所增加，因此照明系統(tǒng)設計應以低能耗為首要目標。前面提到恒流驅動器的壓降在2V以內，就是一種考慮低能耗的設計，若系統(tǒng)的電源端電壓與串接發(fā)光二極管壓降超過2V以上，則需考慮以電壓轉換器來達到低能耗目標，但仍維持恒定電流工作模式。低能耗的電壓轉換器是以開關式方式工作，依據(jù)反饋電路控制開關周期，達到穩(wěn)定輸出電壓。但為了維持發(fā)光二極管恒定電流工作狀態(tài)，反饋電路是以輸出電流來控制轉換器開關周期。
目前國內市場上的LED照明產(chǎn)品中，電源輸入系統(tǒng)為兩類：一類前端為AC電源輸入系統(tǒng)加上后端的定電流控制模塊，此類產(chǎn)品包括冷凍柜燈條、室內燈具、路燈、臺燈、MR16、AR111等。另一類為交流電源直接輸入系統(tǒng)整合AC/DC轉換器和恒定電流線路，此類產(chǎn)品包括E27和GU10等燈泡型LED燈、PAR燈、T5和T8LED燈管等。
第一類電源設計除了應選擇前端效率較佳的恒定電壓電源供應器外，后端恒定電源控制的電源模塊則依其產(chǎn)品特性采用效率較佳的電源設計。其優(yōu)點在于前端AC/DC的電源供應器，如開關電源、DC適配器等恒定電壓電源，可選擇性高且大多具有符合標準的方案，從而能夠降低設計的門檻。
第二類電源設計由于整合了AC/DC的電路和恒定電流電路，故可符合較小空間的結構設計，但從功率因子、電源效率和標準化的角度來說，設計也存在一些難度。因此，當前市場此類產(chǎn)品很少能達到高發(fā)光效率、高功率因子(>0.9)的標準。
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