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照明原理
LED光源的LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化鎵)、GaP(磷化鎵)、GaAsP(磷砷化鎵)等半導(dǎo)體制成的,其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的I-V特性,即正向?qū)ǎ聪蚪刂?、擊穿特性。此外,在一定條件下,它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下,電子由N區(qū)注入P區(qū),空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進(jìn)入對(duì)方區(qū)域的少數(shù)載流子(少子)一部分與多數(shù)載流子(多子)復(fù)合而發(fā)光。
假設(shè)發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的,那么注入的電子與價(jià)帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光,或者先被發(fā)光中心捕獲后,再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外,還有些電子被非發(fā)光中心(這個(gè)中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近)捕獲,而后再與空穴復(fù)合,每次釋放的能量不大,不能形成可見(jiàn)光。發(fā)光的復(fù)合量相對(duì)于非發(fā)光復(fù)合量的比例越大,光量子效率越高。由于復(fù)合是在少子擴(kuò)散區(qū)內(nèi)發(fā)光的,所以光僅在靠近PN結(jié)面數(shù)μm以?xún)?nèi)產(chǎn)生。
理論和實(shí)踐證明,光的峰值波長(zhǎng)λ與發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體材料帶隙Eg有關(guān),即 λ≈1240/Eg(mm)
式中Eg的單位為電子伏特(eV)。若能產(chǎn)生可見(jiàn)光(波長(zhǎng)在380nm紫光~780nm紅光),半導(dǎo)體材料的Eg應(yīng)在3.26~1.63eV之間。比紅光波長(zhǎng)長(zhǎng)的光為紅外光。已有紅外、紅、黃、綠及藍(lán)光發(fā)光二極管,但其中藍(lán)光二極管成本、價(jià)格很高,使用不普遍。
一家公司推出了一款可TRIAC調(diào)光的內(nèi)嵌了驅(qū)動(dòng)電源的13WLED燈泡,這款根據(jù)SSL2102的驅(qū)動(dòng)電源計(jì)劃選用了鋁電解電容。當(dāng)筆者問(wèn)及該燈泡的作業(yè)壽數(shù)時(shí),鋁電解電容的作業(yè)壽數(shù)難題肯定會(huì)影響到整個(gè)LED燈泡的壽數(shù),但能夠采納一些物理方法來(lái)減輕這個(gè)難題,如將鋁電解電容在PCB上方位接近燈尾,通常來(lái)說(shuō),接近LED光源有些的溫度高,可到達(dá)100-200℃,散熱金屬外殼有些其次,通常為100℃左右,燈尾有些低,通常為70℃左右,因而只需注重把鋁電解電容的方位接近燈尾,其壽數(shù)就不會(huì)衰減得太兇猛。咱們的試驗(yàn)標(biāo)明,它的壽數(shù)還可到達(dá)1萬(wàn)小時(shí)左右,相當(dāng)于10年使用時(shí)間,這關(guān)于通常家庭用戶(hù)來(lái)說(shuō),十年換一次LED燈泡基本上是能夠承受的。
(一)節(jié)約能源:LED的光譜幾乎全部集中于可見(jiàn)光頻段,其發(fā)光效率可達(dá)80―90%。筆者還將LED燈與普通白熾燈、螺旋節(jié)能燈及T5三基色熒光燈做了一番比較,結(jié)果顯示:普通白熾燈的光效為12lm/w,壽命小于2000小時(shí),螺旋節(jié)能燈的光效為60lm/w,壽命小于8000小時(shí),T5熒光燈則為96Alm/w,壽命大約為10000小時(shí),而直徑為5毫米的白光LED為20―28lm/w,壽命可大于100000小時(shí)。有人還預(yù)測(cè),未來(lái)的LED壽命上限將無(wú)窮大。
眩光:視野內(nèi)有亮度的物體或強(qiáng)烈的亮度對(duì)比,所造成的視覺(jué)不舒適稱(chēng)為眩光,眩光是影響照明質(zhì)量的重要因素。
同步性:兩個(gè)或兩個(gè)以上LED燈在不規(guī)定時(shí)間內(nèi)能正常按程序設(shè)定的方式運(yùn)行,一般指內(nèi)控方式的LED燈,同步性是LED燈實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)變化的基本要求。
防護(hù)等級(jí):IP防護(hù)等級(jí)是將燈具依其防塵、防濕氣之特性加以分級(jí),由兩個(gè)數(shù)字所組成,個(gè)數(shù)字代表燈具防塵、防止外物侵入的等級(jí)(分0-6級(jí)),第二個(gè)數(shù)字代表燈具防濕氣、防水侵入的密封程度(分0-8級(jí)),數(shù)字越大表示其防護(hù)等級(jí)越高。
光周期:自然界或人造的能夠影響生物有機(jī)體的亮暗循環(huán)。
光度測(cè)量:根據(jù)給定的光效函數(shù),如V(λ)和V’(λ),測(cè)量輻射量的方法。
光強(qiáng)分布:光源或者燈具在空間各個(gè)方向的光強(qiáng)分布。
光強(qiáng)曲線(xiàn)圖(表):光強(qiáng)由極坐標(biāo)或者圖表給出,表中的數(shù)值為光源在每1000流明光通時(shí)產(chǎn)生的光強(qiáng)。對(duì)于光強(qiáng)非對(duì)稱(chēng)分布的情況,可采用兩個(gè)不同平面內(nèi)的光強(qiáng)分布圖來(lái)表示該燈具的光強(qiáng)分布情況。
線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)應(yīng)用是一種為簡(jiǎn)單和為直接的驅(qū)動(dòng)應(yīng)用方式。在照明級(jí)白光LED應(yīng)用中,雖然存在著效率低、調(diào)節(jié)性差等問(wèn)題,但是由于其電路簡(jiǎn)單、體積小巧,能滿(mǎn)足一些特定的場(chǎng)合應(yīng)用較多。
開(kāi)關(guān)型驅(qū)動(dòng)可以獲得良好的電流控制精度和較高的總體效率,應(yīng)用方式主要分為降壓式和升壓式兩大類(lèi)。降壓式開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)是針對(duì)電源電壓LED的端電壓或者是多個(gè)LED采用并聯(lián)驅(qū)動(dòng)情況下的應(yīng)用。升壓式開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)是針對(duì)電源電壓低于LED的端電壓或者是多個(gè)LED采用串聯(lián)驅(qū)動(dòng)情況下的應(yīng)用。
一般認(rèn)為,隔離型驅(qū)動(dòng)安全但效率較低,非隔離型驅(qū)動(dòng)效率較高,應(yīng)按實(shí)際使用的要求來(lái)選。
設(shè)計(jì)一般的基本LED驅(qū)動(dòng)器照明應(yīng)用相對(duì)較簡(jiǎn)單,但是如果還需要其它功能如相位控制調(diào)光和功率因子校正(PFC),設(shè)計(jì)就變得復(fù)雜。無(wú)功率因子校正功能的非調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器通常包含一個(gè)離線(xiàn)式開(kāi)關(guān)電源,用于恒定電流下調(diào)節(jié)輸出。
LED驅(qū)動(dòng)器的后端架構(gòu)包含一個(gè)具有短路保護(hù)功能的電流調(diào)節(jié)電路??梢岳镁€(xiàn)性調(diào)節(jié)電路達(dá)到這一目的,然而這種方法本身效率低下,因此適用低輸出電流,通常不會(huì)應(yīng)用到多級(jí)架構(gòu)中去。替代方法是使用簡(jiǎn)單的、具有電流回饋功能的降壓穩(wěn)壓器電路,以便限制了輸出電流超過(guò)期望的LED驅(qū)動(dòng)電流。其抵消了總LED正向電壓隨溫度和器件容差的變化,還限制了出現(xiàn)短路或其它故障條件時(shí)的電流,從而能夠保護(hù)驅(qū)動(dòng)器免遭損壞。
當(dāng)前全球能源短缺的憂(yōu)慮再度升高的背景下,節(jié)約能源是我們未來(lái)面臨的重要的問(wèn)題,在照明領(lǐng)域,LED發(fā)光產(chǎn)品的應(yīng)用正吸引著世人的目光,LED作為一種新型的綠色光源產(chǎn)品,必然是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì),二十一世紀(jì)將進(jìn)入以L(fǎng)ED為代表的新型照明光源時(shí)代。LED球泡燈具與白熾燈比較,其大的發(fā)展動(dòng)力就是節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。前LED行業(yè)的快速發(fā)展,已經(jīng)使得部分LED照明產(chǎn)品價(jià)格低于白熾燈或等同的水平,使得普通百姓家都可以接受,而且亮度也優(yōu)于白熾燈泡。如:塑料球泡、貼片車(chē)鋁、筒燈等。如果做工程還是要選用一些的LED產(chǎn)品,在各方面它的穩(wěn)定性,當(dāng)然價(jià)格也會(huì)高一些。
北京旭輝照明工程有限公司 9年
9年
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