LED照明器件與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素:兼容性和可靠性

一　引言

　　隨著人類科技的不斷發(fā)展，我們星球的夜晚變得越來越明亮，越來越絢爛，在這些變化的背后，是不斷發(fā)展的照明技術(shù)。在照明技術(shù)的開發(fā)及制造中使用的電子系統(tǒng)和元器件改變了照明設(shè)備及系統(tǒng)的未來?？v觀照明技術(shù)的發(fā)展歷史，大致經(jīng)歷了四個(gè)時(shí)代的跨越式變遷，并得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。早期具有代表性的是它通過二極管和晶體管對(duì)交流電進(jìn)行整流，隨后發(fā)展為內(nèi)置直流逆變產(chǎn)生高頻交流，高效驅(qū)動(dòng)T8燈具的電子熒光燈照明鎮(zhèn)流器。如今，設(shè)計(jì)者已不再僅僅設(shè)計(jì)電子鎮(zhèn)流器，而致力于AC-DC智能$變換器的設(shè)計(jì)，有些內(nèi)部還含基于微處理器構(gòu)成的用以照明控制和調(diào)光的復(fù)雜控制系統(tǒng)。

　　設(shè)計(jì)者們給發(fā)光二極管—led和陣列作光源設(shè)計(jì)的供電電源，稱之為L(zhǎng)ED電子驅(qū)動(dòng)器。對(duì)于LED照明器件和系統(tǒng)而言，LED光源本身就是其電子封裝組成的一部分。這種給LED陣列提供能源并對(duì)其進(jìn)行控制的電子驅(qū)動(dòng)器，LED陣列的規(guī)模少則由十幾個(gè)、幾十個(gè)，多則上百個(gè)甚至更多的發(fā)光二極管組成。這種動(dòng)態(tài)的光源驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過原先各種氣體放電輝光管鎮(zhèn)流器。這個(gè)全新的領(lǐng)域，給LED照明器件及系統(tǒng)設(shè)計(jì)者和制造廠商帶來了新的挑戰(zhàn)。輝光放電管鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)只需關(guān)注鎮(zhèn)流器內(nèi)部的電子組件設(shè)計(jì)是否合理、可行。而LED照明器件及系統(tǒng)設(shè)計(jì)則必須額外考慮LED光源的問題。設(shè)計(jì)者必須考慮驅(qū)動(dòng)器會(huì)給由若干LED芯片組成的陣列與其他電子元器件串、并或混聯(lián)構(gòu)成的電路模塊帶來各種干擾。

　　二　電源系統(tǒng)的兼容性

　　向LED或LED陣列提供電功率是LED照明器件與系統(tǒng)從設(shè)計(jì)到實(shí)施，以及保證終端用戶都可靠的工作狀態(tài)，并與供電源系統(tǒng)有良好兼容性必須考慮的重要問題。電源系統(tǒng)包括了人們?nèi)粘Ｉ钪械母鞣N電氣基礎(chǔ)設(shè)施和市電電網(wǎng)公共設(shè)施。

　　研究表明，通常情況下，用戶具備并操作的電源設(shè)備通常會(huì)存在種種不太合理的連線或者接地處理錯(cuò)誤。當(dāng)外部公共電源設(shè)施發(fā)生普遍電流干擾時(shí)，不合理甚至錯(cuò)誤的連線或接地處理會(huì)加劇干擾的程度，增加用戶電子照明器件的損壞幾率，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成器件的永久性破壞。LED照明器件和系統(tǒng)必須具有能在日常電氣環(huán)境下正常工作的能力。典型的日常電氣環(huán)境包括室內(nèi)外照明、商場(chǎng)和工廠等建筑內(nèi)外的照明設(shè)施以及市政電線桿上的LED路燈、探照燈等。

　　電氣照明已經(jīng)成為人們白天及黑夜生活必不可少的一部分。當(dāng)照明器件及系統(tǒng)意外失效時(shí)，商業(yè)運(yùn)作、生產(chǎn)作業(yè)和日常生活都會(huì)被迫終止，如果一段時(shí)間內(nèi)照明不能恢復(fù)，人們會(huì)感到極為不便甚至不知所措。造成電氣意外故障的原因有很多種，包括雷擊、交通事故破壞電線桿、建設(shè)施工工人破壞地下供電設(shè)施，甚至是動(dòng)物爬到供電變壓器及高壓電纜上所帶來的影響，這些都在日常生活中并不偶然發(fā)生的事例了。諸如此類的事故，都會(huì)造成供電系統(tǒng)暫時(shí)性的故障，使得照明器件及系統(tǒng)遭受電氣干擾，嚴(yán)重的還存在中斷的困擾。

　　目前全世界范圍內(nèi)能源問題得到了廣泛的關(guān)注，提高能效以及節(jié)約能源對(duì)于凈化我們的星球和建設(shè)綠色社會(huì)環(huán)境是極其重要的。如今，照明約占電網(wǎng)總負(fù)荷的23%，人們都把目標(biāo)制定在發(fā)展和使用高效的，能夠在用電高峰時(shí)段減少負(fù)荷量的電子照明器件上。當(dāng)然，如果照明器件在沒有達(dá)到預(yù)期使用壽命之前就失效或完全不能發(fā)光了，那么所有提高能效以及節(jié)約能源的初衷就變得毫無意義。

　　綜上所述，自然引出了關(guān)于討論LED照明器件和系統(tǒng)的可靠性及兼容性相關(guān)的重要問題。