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LED灯的应用分析 20世纪５０年代，英国科学家在实验里发明了第一个ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）发光二极管，在其后的年代里，每隔十年，ＬＥＤ技术就有一个新的突破，科学技术的力量将ＬＥＤ推上一个新的舞台。把它从实验室推到仪表指示灯，又从指示灯跨到照明领域，其发展速度之快是空前绝后的，灼灼逼人的姿态大有取代常规照明的气势。 ＬＥＤ为什么颇受照明界青睐，得到如此关注？其主要原因是它特有的优点所致－节能、高效、环保、寿命长、适用性好等。 但是，任何事物都是一分为二的，ＬＥＤ具有无比的优点，也是有不足之处，实践是检验ＬＥＤ性能的标准。近年来，竣工了很多ＬＥＤ照明工程，在工程应用上发现一些问题，主要问题如下： （1）照明回路中，ＬＥＤ灯数量多，不易合闸。 （2）照明线路较长，ＬＥＤ灯发光不稳定，有频闪现象。 （3）灯具寿命标称１０万小时这种说法不妥。 既然发现了问题，就要解决问题，解决问题，就要找出问题的原因。要弄清以上问题的原因，首先要了解ＬＥＤ的特性，下面针对以上问题进行分析。 1 ＬＥＤ具有半导体二极管的特征 ＬＥＤ实际上是发光二极管，它是半导体二极管的一种。ＬＥＤ是由Ｐ型半导体和Ｎ型半导体晶体组成，它们之间形成一个ＰＮ结。 当给ＬＥＤ加上正向电压后，从Ｐ区注入到Ｎ区的空穴和由Ｎ区注入到Ｐ区的电子，在ＰＮ结附近分别与Ｎ区的电子和Ｐ区的空穴复合，复核过程中，电子释放能量，在数μｍ范围内激发出荧光，把电能转换成了光能。 电子和空穴复合时释放出能量，释放出能量的多少，决定了ＬＥＤ发光的波长，能量释放越多，光的波长越短，不同的波长呈现出不同的颜色。 1.1 ＬＥＤ具有半导体二极管的伏安特性 （１）正向特性 在ＬＥＤ灯ＰＮ结上加上正向直流电压Ｖｆ，电压由０Ｖ逐步增大，即电压０＜Ｖｆ＜Ｖｓ时，正向电压小于触发电流，即外电场电动势不足以克服ＰＮ结的内电动势时，正向电流为零，不发光。 当Ｖｆ≥Ｖｓ时，外电场电场增大，内电场电场相对减弱，产生正向电流Ｉｆ，电流随着电压升高而增大，其电流极限参数范围内流过ＬＥＤ的电流越大，它的发光亮度越高。但是，当电压达到一定值Ｖｔｈ时，电流不再增大。 这个过程中，温度随着电流值的增大也增高。当外加电压超过ＬＥＤ额定电压或超过允许最大的正向直流电流值时，Ｐ－Ｎ结就被烧坏。不同颜色的ＬＥＤ灯，额定电压不同，白色３．０～３．３Ｖ；红色１．８～２．２Ｖ；蓝色３．０～３．２Ｖ；绿色２．９～３．１Ｖ；黄色１．８～２．０Ｖ. 一般ＬＥＤ工作电流选择应不大于０．６ＩＦ。普通的ＬＥＤ电流一般为２０ｍＡ，大功率的ＬＥＤ电流一般为４０ｍＡ～３５０ｍＡ. （２）反向特性 在ＬＥＤ灯ＰＮ结上加上反向直流电压，当ＶＢＲ＜Ｖ＜０时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，反向电流趋于饱和。 　当ＰＮ结的反向电压增加到一定数值时（ＶＤ≤ＶＢＲ），反向电流突然快速增加，超过此值发光二极管可能被击穿损坏。此现象称为ＰＮ结的反向击穿。 1.２ 温度特性 ＬＥＤ灯在正常工作环境温度范围内，温度越高，亮度越小，低于或高于此温度范围，ＬＥＤ灯将不能有效工作，效率会大大降低。在生产工艺中，ＬＥＤ芯片很脆弱，焊接温度要求在２５０℃以下，时间控制在３～５s之间。否则，ＬＥＤ芯片就被烧毁。 2 ＬＥＤ灯具 （1）额定电压 一般ＬＥＤ灯具额定电压为１２Ｖ和２４Ｖ。１２Ｖ白色ＬＥＤ灯具的光源由三颗ＬＥＤ灯串接为一组。２４Ｖ白色ＬＥＤ灯具是由６颗ＬＥＤ串接为一组。为了能有效控制电路中的电流，使电压平稳，须在电路中配置限流电阻，同时，使各并联支路的亮度趋于均匀。 （2）额定功率 根据照明要求，生产出不同功率的灯具，灯具的功率的大小，是由并联的ＬＥＤ灯串决定，将数组ＬＥＤ灯串并联，构成灯具的额定功率，并联的灯串越多，功率越大。 （3）开关电源 ＬＥＤ灯工作电流为直流，只有直流电源才能驱动ＬＥＤ点亮，保证ＬＥＤ发光的连续性，然而，电力系统供照明电源为交流２２０Ｖ，因此，要想点亮ＬＥＤ灯具，必须将２２０Ｖ交流电变为１２Ｖ或２４Ｖ直流电，这样ＬＥＤ灯具须有一个开关电源供电，无论是球状ＬＥＤ灯，还是其它形ＬＥＤ灯，都离不开开关电源，只不过是开关电源大小、形状、安装位置而异。所以，开关电源是ＬＥＤ灯具不可分割的附件。 开关电源种类很多，有恒流式，稳压式，脉宽调制式（ＰＷＭ）……，综合比较，脉宽调制式是比较理想的ＬＥＤ电源。 （4）ＬＥＤ灯具的功率因数 ＬＥＤ灯本身不存在功率因数的问题，只是含有开关电源后，才导出功率因数概念。组成开关电源的电路将交流２２０Ｖ电，整流为直流１２Ｖ或２４Ｖ电，经过降压、整流、稳压的全过程，这个过程中，线路中的电感、电容元件进行了一系列的能量的变换，由于电压、电流的相位差，有功率角的存在，反映出有用