LED燈的應(yīng)用分析

1、LED 燈的應(yīng)用分析20 世紀(jì)年代，英國科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)里發(fā)明了第一個(gè)（ ）發(fā)光二極管，在其后的年代里，每隔十年，技術(shù)就有一個(gè)新的突破， 科學(xué)技術(shù)的力量將推上一個(gè)新的舞臺。 把它從實(shí)驗(yàn)室推到儀表指示燈，又從指示燈跨到照明領(lǐng)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(guān)注？其主要原因是它特有的優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)，也是有不足之處，實(shí)踐是檢驗(yàn)性能的標(biāo)準(zhǔn)。 近年來，竣工了很多照明工程， 在工程應(yīng)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(biāo)稱萬小時(shí)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(jìn)行分析。1 具有半導(dǎo)體二極管的特征實(shí)際上是發(fā)光二極管， 它是半導(dǎo)體二極管的一種。 是由型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體晶體組成，它們之間形成一個(gè)結(jié)。當(dāng)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(jié)附近分別與區(qū)的電子和區(qū)的空穴復(fù)合， 復(fù)核過程中，電子釋放能量， 在數(shù)范圍內(nèi)激發(fā)出熒光，把電能轉(zhuǎn)換成了光能。電子和空穴復(fù)合時(shí)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(dǎo)體二極管的伏安特性（）正向特性在燈結(jié)上加上正向直流電壓， 電壓由逐步增大， 即電壓時(shí)，正向電壓小于觸發(fā)電流， 即外電場電動(dòng)勢不足以克服結(jié)的內(nèi)電動(dòng)勢時(shí)，正向電流為零，不發(fā)光。當(dāng)時(shí)，外電場電場增大，內(nèi)電場電場相對減弱，產(chǎn)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(nèi)流過的電流越大， 它的發(fā)光亮度越高。但是，當(dāng)電壓達(dá)到一定值時(shí)，電流不再增大。這個(gè)過程中，溫度隨著電流值的增大也增高。 當(dāng)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(shí)， 結(jié)就被燒壞。 不同顏色的燈， 額定電壓不同，白色；紅色；藍(lán)色；綠色；黃色 .一般工作電流選擇應(yīng)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(jié)上加上反向直流電壓， 當(dāng)時(shí)， 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(dāng)結(jié)的反向電壓增加到一定數(shù)值時(shí) （），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(jié)的反向擊穿。1. 溫度特性燈在正常工作環(huán)境溫度范圍內(nèi)， 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(huì)大大降低。在生產(chǎn)工藝中，芯片很脆弱，焊接溫度要求在以下， 時(shí)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(shí)，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(chǎn)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(gòu)成燈具的額定功率，并聯(lián)的燈串越多，功率越大。（3）開關(guān)電源燈工作電流為直流， 只有直流電源才能驅(qū)動(dòng)點(diǎn)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(diǎn)亮燈具，必須將交流電變?yōu)榛蛑绷麟姡?這樣燈具須有一個(gè)開關(guān)電源供電，無論是球狀燈，還是其它形燈，都離不開開關(guān)電源，只不過是開關(guān)電源大小、形狀、安裝位置而異。所以，開關(guān)電源是燈具不可分割的附件。開關(guān)電源種類很多，有恒流式，穩(wěn)壓式，脈寬調(diào)制式（）

6、，綜合比較，脈寬調(diào)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(guān)電源后，才導(dǎo)出功率因數(shù)概念。組成開關(guān)電源的電路將交流電，整流為直流或電，經(jīng)過降壓、整流、穩(wěn)壓的全過程，這個(gè)過程中，線路中的電感、電容元件進(jìn)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(dá)有用功、無用功、視在功率之間的關(guān)系，體現(xiàn)燈具效率的高低。目前，由于生產(chǎn)成本問題， 大多開關(guān)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(shù)的開關(guān)電源，才能有較高的功率因數(shù)，最高可達(dá)到。（5）高次諧波開關(guān)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(gè)電感、 電容元件，線路的結(jié)構(gòu)具備了產(chǎn)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(yīng)線圈和電容器回路的電路容易產(chǎn)生諧振， 電流諧振時(shí)， 高次諧波電流會(huì)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(shè)計(jì)規(guī)范 第條，照明回路過電流保護(hù)應(yīng)當(dāng)遵守以下規(guī)定：式中，線路計(jì)算負(fù)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(dǎo)體允許持續(xù)載流量（） ：保證保護(hù)電器可靠動(dòng)作的電流（） 。當(dāng)保護(hù)電器為低壓斷路器時(shí)，為約定時(shí)間內(nèi)的約定動(dòng)作電流；當(dāng)為熔斷器時(shí)，人為約定時(shí)間內(nèi)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(nèi)照明設(shè)計(jì)中，每個(gè)回路不超過個(gè)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(gè)或上百個(gè)燈時(shí)，就會(huì)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(guān)整定電流小于或等于計(jì)算電流的倍，室內(nèi)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(hù)值。但是，在外景照明回路中，燈較多，開關(guān)電源產(chǎn)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(jì)算電流值。其二，一般照明回路里，負(fù)載的功率因數(shù) ?值取，但在燈的回路里， 值達(dá)不到，如果按計(jì)算，計(jì)算電流小于實(shí)際電流。

9、綜上所述，回路中，實(shí)際電流要大于計(jì)算電流，就出現(xiàn)不能合閘的現(xiàn)象。如何避免這個(gè)問題呢？根據(jù)實(shí)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(guān)電源。2）減少照明回路等的數(shù)量。3）分段控制、分步啟動(dòng)。4）選用型曲線的斷路器。5）適當(dāng)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(fù)載，就會(huì)產(chǎn)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(diǎn)亮的觸發(fā)電壓是一個(gè)恒定值，低于其值燈就點(diǎn)不亮； 如果高于導(dǎo)通電壓值而低于額定電壓時(shí)， 在這個(gè)中間值時(shí)，燈雖可以點(diǎn)亮，但不能有效工作，會(huì)出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。另外，燈的開關(guān)電源雖然有穩(wěn)壓

10、的功能， 但是對電壓調(diào)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(guān)電源調(diào)壓幅度達(dá)不到要求時(shí)， 燈就不能正常工作，也會(huì)出現(xiàn)頻閃現(xiàn)象。其次，燈開關(guān)電源整流質(zhì)量也影響燈具的工作狀態(tài)， 開關(guān)電源電路為整流波形不平滑，燈也會(huì)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(dǎo)線截面，降低電壓降。）選用穩(wěn)壓功能好的開關(guān)電源。（3）燈具壽命燈具壽命是一個(gè)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(guān)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(guān)電源部分壽命長，理論計(jì)算萬小時(shí)是可能的， 但它的壽命不應(yīng)當(dāng)按其熄滅時(shí)算起， 如果發(fā)光強(qiáng)度將至，應(yīng)當(dāng)是壽終正寢了。開關(guān)電源是一個(gè)直流穩(wěn)壓線路， 構(gòu)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