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LED燈如何替代傳統(tǒng)照明

作者: 時(shí)間:2012-12-26 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料,置于一個(gè)有引線的架子上,然后四周用環(huán)氧樹脂密封,起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用,所以 LED 的抗震性能好。LED是一項(xiàng)快速發(fā)展技術(shù),正在廣泛用于眾多通用照明領(lǐng)域,通常稱作固態(tài)照明。LED照明的典型應(yīng)用是:室內(nèi)照明(用于商業(yè)、工業(yè)及住宅環(huán)境)、室外照明(路燈、停車場照明)以及建筑、裝飾照明等,最初,發(fā)光二極管由于能夠發(fā)射整個(gè)頻譜的彩色而被用于裝飾照明。

  某些情況下,LED已經(jīng)成為建筑照明的有效方案。與其它照明技術(shù)相比,LED具有更優(yōu)異的性能,因而成為當(dāng)前通用照明市場的主流方案:

  1.與其它照明技術(shù)相比,LED具有更長的使用壽命。LED的工作壽命長達(dá)50,000個(gè)小時(shí),而白熾燈的使用壽命只有1,000至2,000個(gè)小時(shí),小型熒光燈(CFL)的使用壽命大約為5,000至10,000小時(shí)。使用壽命上的顯著優(yōu)勢(shì)使得LED非常適合那些需要投入較大人力成本更換照明燈的商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用。

  2.能效優(yōu)于白熾燈和鹵素?zé)?,等同于熒光燈。另外,LED的效率也在不斷提高;白光LED(WLED)的效率在隨后3至4年內(nèi)預(yù)計(jì)提高大約50%。

  3.更小的外形尺寸。的外形尺寸等同于MR16和GU10,而CFL無法滿足這類應(yīng)用。

  4.可以采用適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)器提供亮度調(diào)節(jié)。對(duì)于需要調(diào)節(jié)亮度的應(yīng)用,熒光燈在技術(shù)上具有局限性。盡管傳統(tǒng)的LED設(shè)計(jì)也遇到了類似問題,但是Maxim提供的LED驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新方案兼容于可控硅調(diào)光和后沿調(diào)光設(shè)計(jì)。

  5.具有較強(qiáng)的發(fā)光方向性。與其它照明技術(shù)不同,LED非常適合需要定向照明的應(yīng)用,例如:小角度反射燈。

  6.溫度較低時(shí)具有更高效率。熒光燈的工作效率在低溫時(shí)會(huì)下降。相比之下,LED非常適合低溫工作環(huán)境,例如:冰箱燈。

  7.可輕松更改發(fā)光顏色。這一優(yōu)勢(shì)使得RGBLED成為建筑和情景照明的理想選擇,能夠根據(jù)具體要求實(shí)時(shí)更改燈光顏色。

  總之,LED具有白熾燈和熒光燈所不具備的眾多優(yōu)勢(shì)?;谶@些優(yōu)勢(shì),設(shè)計(jì)人員也在不斷地發(fā)掘適合LED照明的更多應(yīng)用,但是,由于篇幅有限,我們不在此贅述。本文將主要討論LED照明換代產(chǎn)品,用于相同規(guī)格的白熾燈、鹵素?zé)艋驘晒鉄?。這些必須能夠安裝到現(xiàn)有規(guī)格尺寸內(nèi)并兼容現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施。

  LED換代燈

  許多人認(rèn)為LED換代燈是當(dāng)前LED照明增長最快的市場??焖僭鲩L的原因很簡單:這些照明燈不需要更新電氣基礎(chǔ)設(shè)施(即布線、變壓器、調(diào)光器和插座),這是LED技術(shù)的顯著優(yōu)勢(shì)。

  對(duì)于設(shè)計(jì)人員,將LED燈安裝到現(xiàn)有的基礎(chǔ)架構(gòu)上主要存在兩方面的挑戰(zhàn):

  1.外形尺寸。

  換代燈必須能夠安裝到前期燈源的框架內(nèi)。

  2.電氣兼容。換代燈必須能夠在現(xiàn)有的電氣架構(gòu)上正常工作,不會(huì)發(fā)生燈光閃爍。

  下面,我們將逐一討論每項(xiàng)挑戰(zhàn)。

  安裝到現(xiàn)有框架現(xiàn)有框架對(duì)換代燈提出了物理限制(即驅(qū)動(dòng)板必須足夠小)和熱限制要求。這些因素制約了設(shè)計(jì)人員更換照明方案的條件(例如PAR、R和A 型規(guī)格),尺寸越小的應(yīng)用所面臨的困難也越大,例如MR16和GU10。

  尺寸是制約換代方案的關(guān)鍵因素,而熱限制往往更加關(guān)鍵。LED只發(fā)射可見光,與其它技術(shù)不同,它們不產(chǎn)生紅外波輻射能量。因此,白光LED比白熾燈或鹵素?zé)舻哪苄Ц?,絕大多數(shù)熱量通過燈內(nèi)導(dǎo)體耗散。

  散熱是制約燈管所能產(chǎn)生的光強(qiáng)的關(guān)鍵因素,目前在照明換代產(chǎn)品中使用的LED技術(shù)很難達(dá)到主流市場所能接受的亮度水平。為了突破亮度限制,需要解決散熱問題,這也是產(chǎn)品成功地走向商業(yè)化必不可少的條件。

  散熱問題還直接影響到驅(qū)動(dòng)板的使用壽命。為了發(fā)出更高光強(qiáng),照明燈必須工作在相當(dāng)高的溫度下(+80°C至+100°C)。這種溫度下,驅(qū)動(dòng)板的壽命會(huì)限制整個(gè)照明燈的工作,特別是電解電容成為設(shè)計(jì)面臨的一個(gè)棘手問題。因?yàn)殡娊怆娙菰诟邷叵聲?huì)很快干燥,在這樣的條件下,這種電容的工作壽命不會(huì)超過數(shù)千小時(shí),這也成為制約整個(gè)照明燈使用壽命的因素。較長的工作壽命是LED燈的一個(gè)主要賣點(diǎn),對(duì)于設(shè)計(jì)者來說,壽命相對(duì)較短的電解電容成為設(shè)計(jì)的主要屏障。

  Maxim針對(duì)120VAC/230VAC輸入和12VAC輸入換代燈推出了獨(dú)特的LED驅(qū)動(dòng)方案。這些LED驅(qū)動(dòng)方案可以省去電路板上的電解電容,使LED燈的壽命從通常的低于10,000小時(shí)延長到90,000小時(shí)。由于省去了電解電容,還有助于縮小方案尺寸,使驅(qū)動(dòng)板能夠安裝到小尺寸換代燈框架內(nèi)。

  兼容于電氣基礎(chǔ)架構(gòu)

  LED換代燈必須在現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施下正常工作,包括切角(三端雙向可控硅和后延)調(diào)光器和電子變壓器。

  接入120VAC/230VAC電源時(shí),照明燈可以首先通過三端雙向可控硅調(diào)光器調(diào)節(jié)。三端雙向可控硅調(diào)光器的設(shè)計(jì)能夠很好地配合白熾燈和鹵素?zé)艄ぷ?,這些燈都是純阻性負(fù)載。但是,使用LED改造燈時(shí),LED驅(qū)動(dòng)器通常為非線性、非純電阻負(fù)載,輸入橋式整流器通常在交流輸入電壓處于正向和負(fù)向峰值時(shí)瞬態(tài)吸收大電流。三端雙向可控硅調(diào)光器無法保障LED的這一需求,因?yàn)樗炔荒芴峁┧璧膯?dòng)電流,也不能提供保持電流。從而使調(diào)光器不能正常啟動(dòng)或在工作時(shí)正常關(guān)閉,而且還會(huì)造成LED閃爍,這也是系統(tǒng)無法接受的現(xiàn)象。

  作為換代產(chǎn)品,其電氣架構(gòu)更加符合12VAC輸入照明燈的設(shè)計(jì),因?yàn)殡娮幼儔浩骱秃笱卣{(diào)光器可以連接到照明燈的輸入。但是,12VAC 輸入照明燈的驅(qū)動(dòng)器采用的是傳統(tǒng)的橋式整流器和DC-DC轉(zhuǎn)換器拓?fù)?,由于變壓器和調(diào)光器的不兼容性,同樣也會(huì)產(chǎn)生閃爍。橋式整流器是由四只整流硅芯片作橋式連接,在這里橋式整流器起到了很大的作用。

  Maxim的120VAC/230VAC和12VAC輸入照明燈的解決方案采用單級(jí)轉(zhuǎn)換。

  通過對(duì)輸入電流整形,可以使照明燈在調(diào)光狀態(tài)下也不會(huì)發(fā)生閃爍,這些方案兼容于雙向三端可控硅和后沿調(diào)光器及電子變壓器設(shè)計(jì)。目前,還沒有一款MR16方案具備這一特性,也很少有PAR、R和A型燈方案具備這一特性。此外,我們的解決方案還具有優(yōu)于0.9的功率因數(shù)修正,需要極少的外部元件。無需電解電容,這些電容在高溫環(huán)境下會(huì)嚴(yán)重制約驅(qū)動(dòng)電路的工作。120VAC/230VAC和12VAC解決方案均采用MAX16834IC,可以供用戶* 估并投入批量生產(chǎn)。這些都是Maxim的獨(dú)有方案,Maxim也是唯一能夠提供這種優(yōu)勢(shì)組合的供應(yīng)商。

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