藍(lán)光LED和LED的區(qū)別是什么？LED照明驅(qū)動(dòng)電源不能盲目選擇，詳細(xì)剖析如何選擇合適的電源

作者：時(shí)間：2017-10-22 來源：網(wǎng)絡(luò)

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　　藍(lán)光LED和普通LED有什么區(qū)別？藍(lán)光LED優(yōu)勢在哪里？

　　首先我們要知道，根據(jù)德布羅意的波粒二象關(guān)系，光子的能量等于光的頻率乘上普朗克常數(shù)，光的波長越短頻率越高，光子的能量越高。紅橙黃綠青藍(lán)紫，頻率是增高的，能量是增大的。藍(lán)光光子的能量大約是紅光光子的1.5倍還多。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201710/367454.htm

　　回到發(fā)光二極管，其產(chǎn)生光子的能量來源于導(dǎo)帶電子與滿帶中空穴的復(fù)合，也就是說，禁帶寬度越大的半導(dǎo)體，制成的LED光越偏向紫光。但是另一方面，禁帶寬度大的半導(dǎo)體難以制備，難以生長成薄膜，也難以加工成LED。1955年，發(fā)出紅外線的LED就誕生了，1962年，GE的工程師Nick HolonyakJr發(fā)明了紅光的LED，可此后一直花了整整三十年，制作藍(lán)光LED的努力都無法成功，直到1993年中村修二成功用GaN制作出了藍(lán)光LED。

　　為什么藍(lán)光LED比LED的發(fā)明更重要？我們一般照明或者制作顯示器都需要白光，白熾燈泡是靠發(fā)熱產(chǎn)生各種波長光的混合，日光燈是先產(chǎn)生能量最高的紫外線，再靠紫外線激發(fā)熒光劑，產(chǎn)生能量較低的各種可見光。LED單有紅光是無法得到白光的，只能用來做單色光源或者儀器上的信號(hào)燈。有了藍(lán)光LED，可以在藍(lán)光LED上涂一定比例的熒光粉，靠能量高的藍(lán)光激發(fā)出能量低的黃綠光，再加上紅光混合成白光（紅光LED不行，因?yàn)橹挥心芰扛叩墓饧ぐl(fā)出能量低的光，而紅光的能量最低）。所以藍(lán)光LED誕生前，無論是顯示器還是照明都無法用LED實(shí)現(xiàn)，而藍(lán)光LED發(fā)明后這些地方才大規(guī)模使用LED。

　　Q：有沒有資格拿諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)？

　　A：我覺得有資格，諾貝爾物理獎(jiǎng)本來就可以獎(jiǎng)給發(fā)明。這項(xiàng)發(fā)明不僅應(yīng)用廣泛，而且意義重大。我們現(xiàn)在用的點(diǎn)腦、手機(jī)顯示器基本都是用LED做背光的液晶顯示器，LED照明燈用的也相當(dāng)廣泛，還有在此基礎(chǔ)上做出的藍(lán)色半導(dǎo)體激光器是藍(lán)光存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。要是類比的話，我覺得它的意義可以與光纖相比，遠(yuǎn)大于生化獎(jiǎng)的那些XX蛋白質(zhì)之類的

　　Q：人選合適嗎？

　　A：我覺得好歹把天野和赤崎中踢一個(gè)，把當(dāng)年發(fā)明紅光LED的Nick HolonyakJr加進(jìn)來，老人家都快90多歲了再不領(lǐng)估計(jì)要嗝屁了。不過這么說的話，第一個(gè)用二極管放出紅外線的Rubin Braunstein是不是也該得呢？藍(lán)光LED是LED技術(shù)能否應(yīng)用的分水嶺，一屆三個(gè)全部給藍(lán)光LED也不是不可以

　　不過話說回來，在希格斯玻色子被發(fā)現(xiàn)，由數(shù)百位物理學(xué)家數(shù)十年建立起的標(biāo)準(zhǔn)模型基本完成，強(qiáng)、弱、電三種相互作用統(tǒng)一的今天，又有什么理論創(chuàng)新敢說自己比有技術(shù)發(fā)明更有資格得獎(jiǎng)呢？現(xiàn)在真的有點(diǎn)像20世紀(jì)初那個(gè)時(shí)代，別說電報(bào)這種應(yīng)用發(fā)明，就連“發(fā)明用于控制燈塔和浮標(biāo)中氣體蓄積器的自動(dòng)調(diào)節(jié)閥”這種玩意也能得個(gè)獎(jiǎng)。直到邁克耳孫帶著他的邁克耳孫干涉儀，普朗克帶著黑體輻射。愛因斯坦帶著光電效應(yīng)來到諾貝爾獎(jiǎng)的領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)前，一個(gè)由普朗克、愛因斯坦、德布羅意、海森堡、薛定諤、狄拉克、泡利，乃至后來的朗道、楊振寧-米爾斯、希格斯帶領(lǐng)的長達(dá)數(shù)十年的物理學(xué)的突飛猛進(jìn)開始了，直到現(xiàn)在才差不多告一段落。不知我有生之年能否看到它又一次突破的開始。

　　如何正確選擇LED驅(qū)動(dòng)電源：

　　為了節(jié)能省電，LED得到了很大的推廣，但LED都需要有個(gè)電源驅(qū)動(dòng)，其好壞會(huì)直接影響LED的壽命，因此如何做好一個(gè)LED驅(qū)動(dòng)電源是LED電源設(shè)計(jì)者的重中之重。本文介紹了一些LED驅(qū)動(dòng)電源的問題，希望能夠?qū)こ處熖峁┮稽c(diǎn)幫助。

　　1、驅(qū)動(dòng)電路直接影響LED壽命

　　我們所說的LED驅(qū)動(dòng)包括數(shù)碼驅(qū)動(dòng)和類比驅(qū)動(dòng)兩類，數(shù)碼驅(qū)動(dòng)指數(shù)字電路驅(qū)動(dòng)，包括數(shù)字調(diào)光控制，RGB全彩變幻等。類比驅(qū)動(dòng)指類比電路驅(qū)動(dòng)，包括AC恒流開關(guān)電源，DC恒流控制電路。驅(qū)動(dòng)電路由電子元件組成，包括半導(dǎo)體元件，電阻，電容，電感等，這些元件都有使用壽命，任何一個(gè)器件失效都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電路的失效或者部分功能失效。 LED的使用壽命是5-10萬小時(shí)，按5萬小時(shí)算，連續(xù)點(diǎn)亮，有近6年的壽命。開關(guān)電源的壽命是很難達(dá)到6年的，市面上出售的開關(guān)電源質(zhì)保期一般是2-3年，達(dá)到6年質(zhì)保的電源是軍品級(jí)別的，價(jià)格是普通電源的4-6倍，一般的燈具廠是很難接受的。所以LED燈具的故障多為驅(qū)動(dòng)電路故障。

　　2、散熱問題

　　LED為冷光源，工作結(jié)溫不能超過限值，設(shè)計(jì)時(shí)還要留一定余量。整個(gè)燈具的設(shè)計(jì)要考慮外形美觀，安裝方便，配光，散熱等很多方面問題，要在眾多因素中尋求平衡點(diǎn)，這樣整體的燈具才是最好的.LED燈具的發(fā)展時(shí)間不長，可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)不多，很多設(shè)計(jì)都是不斷完善的。有些LED燈具廠家所用電源為外協(xié)或者外購，燈具設(shè)計(jì)師對(duì)電源了解不多，給LED的散熱空間較大，給電源的散熱空間較小。一般是設(shè)計(jì)好燈具后再找合適的電源來配套，這樣就給電源的配套帶來一定的難度。經(jīng)常碰到因燈具內(nèi)部空間較小或者內(nèi)部溫度較高，而且成本控制較低，無法配到合適電源。有些LED燈具廠有電源研發(fā)能力，在開始設(shè)計(jì)燈具初期進(jìn)行評(píng)估，電源的設(shè)計(jì)同步進(jìn)行，就能解決以上問題。在設(shè)計(jì)中要綜合考慮LED的散熱和電源的散熱，整體控制燈具的溫升，這樣才能設(shè)計(jì)出較好的燈具。

　　3、電源設(shè)計(jì)中的問題

　　A、功率設(shè)計(jì)。雖然LED光效高，但是還有80-85%的熱能損耗，致使燈具內(nèi)部有20-30度的溫升，如果室溫25度情況，燈具內(nèi)部就有45-55度，電源長時(shí)間在高溫環(huán)境下工作，要保證壽命就必須加大功率余量，一般留到1.5-2倍的余量。

　　B、元件選型。燈具內(nèi)部溫度45-55度情況下，電源內(nèi)部溫升還有20度左右，則元件附近的溫度要達(dá)到65-75度。有些元件在高溫情況參數(shù)會(huì)飄移，還有些壽命會(huì)縮短，所以器件要選擇能在較高溫度長時(shí)間使用的，特別注意電解電容和導(dǎo)線。

　　C、電性能設(shè)計(jì)。開關(guān)電源針對(duì)LED的參數(shù)設(shè)計(jì)，主要是恒流參數(shù)，電流的大小決定LED的亮度，如果批量電流誤差較大，則整批燈的亮度不均勻。而且溫度的變化也能致使電源輸出電流偏移。一般是批量誤差控制在+/-5%以內(nèi)，才能保證燈的亮度一致.LED的正向壓降有偏差，電源設(shè)計(jì)的恒流電壓范圍要包含LED的電壓范圍。多個(gè)LED串連使用時(shí)候，最小壓降乘以串連數(shù)量為下限電壓，最大壓降乘以串連數(shù)量為上限電壓，電源的恒流電壓范圍要比這個(gè)范圍稍寬些，一般上下限各留1-2V余量。

　　D、PCB布板設(shè)計(jì)。LED燈具留給電源的尺寸較?。ǔ鞘请娫赐庵玫模栽赑CB設(shè)計(jì)上要求較高，要考慮的因素也多。安全距離要留夠，要求輸入和輸出隔離的電源，一次側(cè)電路和二次側(cè)電路要求耐壓1500-2000VAC，在PCB上至少要留夠3MM的距離。如果是金屬外殼的燈具，則整個(gè)電源的布板還要考慮高壓部分和外殼的安全距離。如果沒有空間保證安全距離情況下就要利用其他措施保證絕緣，比如在PCB上打孔，加絕緣紙，灌封絕緣膠等。另外布板還要考慮熱量均衡，發(fā)熱元件要均勻分布，不能集中放置，避免局部溫度升高。電解電容遠(yuǎn)離熱源，減緩老化，延長使用壽命。

　　E、認(rèn)證問題。目前國內(nèi)還沒有針對(duì)LED燈具的標(biāo)準(zhǔn)，國家相關(guān)部門正在研究制訂，國內(nèi)銷售的燈具認(rèn)證是參照照明燈具的標(biāo)準(zhǔn)，外銷的是做CE或UL等認(rèn)證，還有些參照國外的LED燈具標(biāo)準(zhǔn)來做。所以針對(duì)這種情況，開關(guān)電源的設(shè)計(jì)要同時(shí)滿足以上的這些標(biāo)準(zhǔn)是比較困難的，我們只能針對(duì)不同的要求滿足不同的認(rèn)證。

　　4、使用參數(shù)

　　外購電源在選擇上主要看恒流和恒流的電壓范圍。恒流值選擇為LED的標(biāo)準(zhǔn)電流偏下。電壓范圍的選擇要適中，盡量不要選擇較大范圍，避免功率的浪費(fèi)。

　　具體選擇方案推薦：

　　在LED照明設(shè)計(jì)中，驅(qū)動(dòng)方案一般來說有兩種：線性驅(qū)動(dòng)和開關(guān)型驅(qū)動(dòng)。

　　線性驅(qū)動(dòng)應(yīng)用是一種最為簡單和最為直接的驅(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)性差等問題，但是由于其電路簡單、體積小巧，能滿足一些特定的場合應(yīng)用較多。

　　而開關(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。降壓式開關(guān)驅(qū)動(dòng)是針對(duì)電源電壓高于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)際使用的要求來選。

　　目前設(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)離線式開關(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€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。