交流市电供电的大功率LED节能灯
9页1、交流市电供电的大功率 LED 节能灯一、应用前景LED 发光二极管是一种高效固体发光器件,随着半导体制造技术的发展,LED已从早期的工作电流不过20mA,仅用于指示、显示等低亮度发光场合的小 功率 LED ,发展到现在的工作电流超安培,功率达 110W 的大功率白光 LED, 使之将其用于高亮度照明的普通发光领域成为可能。 LED 相比传统照明的白炽 灯、荧光灯、金卤灯等具有高效率、长寿命的显著优点。白光 LED 的光效一般 为40120ml/W,预计在未来几年内可达 200 ml/W以上,是白炽灯(815 ml/W) 的38倍,荧光灯(3060 ml/W)的12倍。更为可贵的是白光 LED的发光光 谱几乎全部集中在可见光范围, 而白炽灯在红外、 荧光灯在紫外范围还造成了大 量的能量(非可见光)损失,白光 LED 在可见光范围的实际发光效率是白炽灯 和荧光灯的 38 倍以上,实际节能效果非常显著。将 LED 发光二极管用于照明 是节能减排的一个重要研究方向, 目前,国际国内均在其实用化研究方面投入了 大量的人力物力。LED 应用于照明在国外研究、应用较早,发展较快。但我国的一些城市也
2、开始了大规模应用的尝试, 2008年奥运会,水立方照明工程就采用了 LED 照明 方案,比普通照明节电 60%以上;山东潍坊已安装 LED 路灯 11000 余盏,在保 证路面照度相同 (甚至更优)的前提下,实测比高压钠灯节电 69%,比金卤灯节 电 70%,每天节电超过 2.4 万度。据测算,如果美国 55%的白炽灯、荧光灯用 LED 照明替代,每年可节约电费 350 亿美元,减排二氧化碳 7.55 亿吨;日本计 划在 5 年内全国公共场所 50%的传统灯具用 LED 照明替代,每年可减少 60 亿公 升的原油消耗,相当于5座1.35*10A6kW核电站的发电量。我国也非常重视LED 的照明应用,目前已确定深圳、上海、南昌、厦门和大连 5 个国家级半导体照明 工程基地,上海世博会也确定以绿色节能为主题, 世界照明行业知名公司欧司朗、 飞利浦、西门子和 HP 等都争先与之合作,以促进 LED 在照明方面的应用。今 年,科技部批准了全国 16个省市的 21 个城市为 “十城万盏” 半导体照明应用工 程试点城市。这项工程的目标是到 2011 年,在试点城市市政工程推广应用 600 万盏半导
3、体照明产品, 直接拉动内需 150 亿元;到 20 1 5年,半导体照明进入 30%的通用照明市场。可以肯定,在未来的若干年间LED在照明领域的研究和应用是一个绝对的热门研究方向,应用前景十分广阔。灯具光源种类光源光效 (WW)灯具数率 (XI00%)灯具有議光效 (Im/W)LED光源90 - 13090%81 - 117HPS高压钠灯 100 - 13055%55 -12Halide金贞灯55%44CFL型节能灯-60-7060%36-42无极灯60 (大功率50)60%36 (30)白炽灯 15-普通荧光灯60 80-70%42 - 56表L各种灯具的效率二、电路原理1、大功率LED伏安特性100500.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.Q Vf - Forward Valtags (Volts j1从伏安特性上可以看出,电源电压的 10%的变化(3.4V-3.1V),就会引起 正向电流的3.5倍的变化(从350mA变到100mA)。2. 温度系数通常是-2mV/度(-1.52.5mV/ C)也就是随着温度的升高,其伏安特性左移,假如所加的电压为恒定
4、,那么显然电流会增加。而LED本身的效率很低,温升很高,加电以后,假如散热不好,其温度很容易上升到八、九十 度以上。假定采用3.3V恒压源常温下工作在20mA,而温度升高到85度时,电 流就会增加到35-37mA,而其亮度并不增加。电流增加只会使它的温升更高,这 样就会增加光衰,降低寿命。3. 任何市电供电的系统里,都需要一个 AC/DC的开关电源。一般有两种供电方法,一种是在开关电源里加上恒流反馈控制电路,保证输出电流恒定。但是这种方法大多只能单路大电流输出,而且恒流的精度不高。还有一种是,前面采用恒压电源,后面加很多路恒流模块,这种方案灵活性很高,恒流精度也高。2、驱动电路结构及原理图示电路为以反激式开关电源为基础设计的驱动 5个1W(350mA)大功率 LED的节能灯电路。开关电源电路的 AC输入电压为185265V,DC输出电压为 18V (3.5V*5=18V ),输出电流为350mA。IC1为ST公司生产的VIPer22A智能功 率开关电路芯片,内置PWM (工作频率约60kHz)控制电路和0.7A/730V的功率 MOSFET,在 20W以下中小功率开关电源电路中得到广泛
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