白色發光LED照明特點及其驅動器類型

　城市照明對改善城市人居環境、提高城市整體素質、推動內需、拉動城市夜間經濟發揮了積極作用，為城市的社會效益、環境效益、經濟效益做出了巨大貢獻。目前城市照明（指景觀照明和功能照明的統稱）的年用電量約占全國總發電量的4-5%,城市照明節電，具有重要意義。普通的節能燈，壽命比較短，導致節電卻不省錢。半導體照明（semi-conductor lighting）是未來照明領域重要的發展方向。半導體照明與一般光伏電源配用的節能燈泡相比具有節能、長壽、安全、環保、色彩豐富、體積小、耐閃爍、可靠性高、調控方便等諸多優點。發光二極管作為一種新型照明光源正在獲得越來越廣泛的應用。

　　一、半導體照明特點

　　電子元件二極管中半導體發光二極管是常用的一種類型。發光二極管又稱為光發射二極管（Light Emitting Diode,簡寫為LED），是一種可將電能變為光能的一種器件，屬于固態光源。LED是半導體器件通過PN結實現電光轉換，它有如下的特點：

　　（一）壽命長，相應快

　　一般來說，普通白熾燈的壽命約為1000h,熒光燈壽命約10000h,而LED的壽命可達2--10萬h,可見壽命長的多。LED發光的相應快，它的相應時間為納秒級，熒光燈為0.1ms,日光燈一般為毫秒級。

　?。ǘw積小，結構牢固

　　LED是用環氧樹脂封裝固態光源，其結構既不像白熾燈有玻璃泡、燈絲等易損壞部件，也不象熒光燈有體積大的燈管和附件，它是一種全固態結構，因此能經得起震動、沖擊而不至損壞，而且體積也相對減小，重量也輕，成本低。綜上所述，LED是一種符合綠色照明要求的光源。

　?。ㄈ┌踩⒐澞?、不引起環境污染

　　發光二極管的正向工作電壓低，為（1.5-3.0）V,工作電流小，為（5-150）MA,由此工作安全性好。LED在發光過程中，只有很少一部分的電能變為熱能，大部分都變為了光能，半導體燈采用發光二極管作為新光源，在與普通白熾燈保持同樣亮度下，其耗電量僅為后者的十分之一，因此能耗小。隨著技術的進步，它將成為一種新型的照明光源。目前白光LED的光效已經達到401m/W,優于白熾燈，次于熒光燈（60lm/w~200lm/W）。此外，現在使用的白熾燈工作的過程中，發出過多的熱量，影響環境溫度；而廣泛使用的熒光燈、汞燈等光源中含有危害人體健康的汞。這樣在發光過程和廢棄的燈管都會對人體的人身健康和環境造成危害。而LED則沒有這些問題，是一種無污染的光源。

　　二、控制電路主要功能和結構

　　控制電路要實現的主要功能是：第一通過控制，實現能量的傳遞，要求保證兩個晶體管的驅動脈沖寬度要高等，使正、反向平均磁通相等，不產生偏磁；起動時，一定要限制脈寬，即必須要軟起動，使脈寬在啟動最初若干個周期中慢慢上升；防止直通；第二輸入與輸出要隔離；第三輸出電壓穩定；第四電路的過流保護；

　　
　　控制電路結構框圖如圖1所示，PWM控制部分實現占空比大范圍可調，即輸出電壓大范圍可調，為了防止晶體管直通，占空比要小于45%.因此選擇TL494做為控制電路的主要元件。

　　三、驅動方式

　　實際制作半導體燈時，常常使用多只發光管，這就有個發光管的連接方式問題。對于發光管來說，應該優先選用串聯連接，如圖2.

　　發光管的管壓降呈現負的溫度系數，直接并聯。各并聯發光管管壓降不可能完全相同，這樣并聯管之間的電流就會略有差異，使用時管壓降略低的管電流略大，其溫升就會比其他相并聯的管高，溫升高的管管壓降會降低的比較多，這樣就導致其電流進一步加大，電流大引起更大的溫升，使其管壓降進一步降低，如此熱/電正反饋使電流逐漸向管壓降小的發光管偏移，最終導致其失效。因此，應該優先串聯使用發光管。串聯使用只有一個問題，即一只LED不亮導致此路其他發光管都不亮。但實際使用證明，在驅動電流正常的情況下，即使發光管自身發生故障一般也保持通路狀態，其他發光管照樣亮。如果驅動器損壞大電流沖擊燒毀發光管，常常會使發光管內部引線燒斷開路，但是，驅動器都壞了就是發光管并聯整個燈也不亮了。所以還是應該優先選用發光管串聯結構。如果使用的管數較多時全部串聯不可能，也只好連串帶并，但各串并聯管之間必須要有均流措施，最簡單的均流措施就是在每一串并聯管中串聯一個電阻n牽制電流的偏移。電阻上的壓降太大，使功耗增加，壓降太小則均流效果不好，一般可以取串聯LED燈總壓降的5%左右。