摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展與科技力量的進(jìn)步，人們?cè)谡彰鞣矫娴馁Y源損耗數(shù)量也越來越大，照明所產(chǎn)生的能源消耗與環(huán)境污染問題也日漸引起了人們的重視?，F(xiàn)如今，LED節(jié)能燈所采用的白色發(fā)光二極管則以其高校、節(jié)能、環(huán)保等綠色理念進(jìn)入了人們的生活，半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)商機(jī)巨大，在市場(chǎng)上擁有著廣闊的發(fā)展前景，特別是LED節(jié)能燈的出現(xiàn)與發(fā)展，將會(huì)逐漸取代傳統(tǒng)日光燈、白熾燈來為人們的生活提供服務(wù)。本文以LED節(jié)能燈的發(fā)展歷史作為切入點(diǎn)，簡(jiǎn)要分析LED節(jié)能燈的優(yōu)勢(shì)與設(shè)計(jì)原理。

關(guān)鍵詞：LED節(jié)能燈；電路設(shè)計(jì)；元器件

節(jié)能減排是我國當(dāng)前首要關(guān)注問題，在全球生態(tài)環(huán)境日漸惡劣，能源危機(jī)逐漸加大的情況下，如何合理利用有效資源問題值得人類深思，就我國目前能源利用形勢(shì)而言，要想有效降低國家電能消耗，就要大力推廣使用綠色光源，LED節(jié)能燈正以其綠色環(huán)保的設(shè)計(jì)逐步進(jìn)入了人們的視野，贏得了人們的喜愛，為社會(huì)發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。LED節(jié)能燈與傳統(tǒng)的白熾燈不同，LED節(jié)能燈的發(fā)光二極管主要有三種光線混合產(chǎn)生，二極管通常由半導(dǎo)體、電極引線與管殼構(gòu)成，具有單項(xiàng)導(dǎo)電性，在照明產(chǎn)業(yè)中起著重要的作用。目前我國關(guān)于LED節(jié)能燈標(biāo)準(zhǔn)方案的出臺(tái)將進(jìn)一步推動(dòng)我國半導(dǎo)體照明體系的建立。

1 LED發(fā)光原理

LED節(jié)能燈采用的發(fā)光二極管是由GaP、GaAs等半導(dǎo)體組合而成，其核心構(gòu)造為pn結(jié)，發(fā)光二極管不僅具有一般pn結(jié)構(gòu)的特性，能夠進(jìn)行正、反向?qū)?，還可以在一定條件下產(chǎn)生光照。在正向電壓下，電子從N區(qū)進(jìn)入P區(qū)，空穴由P區(qū)進(jìn)入N區(qū)，進(jìn)入對(duì)方區(qū)域的少子與多子復(fù)合發(fā)光，產(chǎn)生光照，如圖1所示。

2 LED節(jié)能燈電路結(jié)構(gòu)及連接方式

2.1 電路結(jié)構(gòu)

如圖1所示，LED照明電路結(jié)構(gòu)主要由30-40個(gè)LED燈進(jìn)行串聯(lián)，燈的數(shù)量可以隨需求增加。

LED節(jié)能燈通常使用220V交流電，讓其經(jīng)過降壓電容降壓后進(jìn)行全橋整流，再通過濾波器經(jīng)限流電阻R3給LED燈提供恒流電源。經(jīng)降LED燈額定電流為18mA±，因此，LED節(jié)能燈的安裝也通常采用杯矩形式進(jìn)行，為其提供更好的散熱。

2.2 連接方式

LED節(jié)能燈采用全部串聯(lián)方式，如圖3所示，將多只LED正負(fù)極連接成串，串入限流電阻R，并且通過每只LED燈的工作電流相同。LED燈的串聯(lián)要求驅(qū)動(dòng)器能夠輸出較高的電壓，若LED的一致性相差較大，分配在其兩端的電壓也會(huì)有所差異，通過LED的電流相同，則LED燈亮度一致。通常有一顆LED燈因?yàn)橘|(zhì)量原因?qū)е露搪窌r(shí)，電路由于采用了穩(wěn)壓方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器的輸出電壓不變，在分配時(shí)剩余的LED燈兩端的電壓則會(huì)加大，容易引起損壞。但采用恒流串聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)LED燈電流，就可以有效避免剩下的LED燈被升高電壓損壞。

3 LED節(jié)能燈元器件的選擇

（1）LED節(jié)能燈一般選用高亮度白光二極管，電壓保持在3.0-3.6之間。圖1以40顆LED節(jié)能燈為了，每盞燈的電壓數(shù)為3V，總電壓數(shù)為120V。

（2）R1為電源進(jìn)線中的一個(gè)300Ω/2W-5W的串聯(lián)電阻，可以有效減少電路短路故障，避免故障擴(kuò)大化，還可以便于測(cè)量電壓計(jì)算電路消耗功率。

（3）C1為整個(gè)LED燈運(yùn)作帶去電容降壓，利用電容在交流信號(hào)的一定頻率下產(chǎn)生的容抗來限制LED等的最大工作電流，如在50Hz的工頻下，11uF電容產(chǎn)生的容抗大約為3180Ω，當(dāng)220V的電壓在電容器兩端進(jìn)行流通，其最大電流可產(chǎn)生至70mA，盡管有電流通過，但在電容器上不會(huì)進(jìn)行消耗，電容達(dá)到理想度，其流動(dòng)電流為虛部電流，所做功則為無功功率。

（4）R3為限流電阻，一般在5K左右，防止電路電壓和溫度升高，限制LED電流。C2為濾波電容，能夠?qū)腃1通過的充電電流產(chǎn)生緩沖作用，減少電流對(duì)LED電路的損耗，要采用耐壓250V以上的電容。C2是濾波電容，開燈的瞬間因?yàn)镃1的存在會(huì)有一個(gè)很大的充電電流，該電流將會(huì)對(duì)LED產(chǎn)生損傷，有了C2的介入，開燈的充電電流完全被C2吸收起到了開燈防沖擊保護(hù)，濾波電容要用耐壓250v以上。

4 結(jié)論

綜上所述，LED節(jié)能燈能夠有效節(jié)約能源、高效照明，其損耗小、使用壽命長(zhǎng)、綠色環(huán)保、安裝方便等特點(diǎn)也逐漸得到了人們的親睞，越來越多的人開始使用LED照明燈，為照明產(chǎn)業(yè)帶來了新的商機(jī)。而LED作為一種新型的節(jié)能環(huán)保的照明產(chǎn)品，其設(shè)計(jì)必定會(huì)成為未來照明產(chǎn)業(yè)主流發(fā)展的必經(jīng)之路。

[參考文獻(xiàn)]

[1]趙玲，朱安慶.智能LED節(jié)能照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].半導(dǎo)體技術(shù)，2008，33（2）：137-140.

[4]蘇建龍，張曉雷，陸文娟.LED路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].電氣技術(shù)，2009（10）.