新型照明光源及LED的特性与应用

近年来，经过科学家的技术攻关，一种新型光源技术-LED照明技术正在趋于成熟，LED即发光二极管，用砷化镓、磷化镓等化合物制成的。当它通过电流时，电子空穴直接复合，释放出大量能量，并发出红、澄、黄、绿、蓝等颜色的光芒。由于它具有工作电压低、耗电少、亮度高，投光远、工作温度范围宽(-30～85度)、机械强度高、既安全又环保的特点，成为了新一代固体冷光源，是全球新兴产业，LED照明灯具有巨大节能作用，每年以50%的速度增长，将会取代传统光源，从而引发人类照明史上的第四次革命，极大地改善人类的生存环境，缓解全球日益严峻的能源危机。

1 LED的特性

1.1 LED是单向导电器件，由于这个特点，就要用直流电流或者单向脉冲电流给LED供电。

1.2 LED是一个具有PN结结构的半导体器件，具有势垒电势，这就形成了导通门限电压，加在LED上的电压值超过这个门限电压时LED才会充分导通。

1. 3 LED的电流一电压特性是非线性的，流过LED的电流在数值上等于供电电源的电动势减去LED的势垒电势后再除以回路的总电阻(电源内阻、引线电阻和LED体电阻之和)。因此，流过LED的电流和加在LED两端的电压不成正比。

1. 4 流过LED的电流和LED的光通量的比值也是非线性的。LED的光通量随着流过LED的电流增加而增加，但却不成正比，越到后来光通量增加得越少。

1. 5 由于生产工艺和材料特性方面的差异，同样型号的LED的势垒电势以及LED的内阻也不完全一样，这就导致LED工作时的管压降不一致。

1. 6 LED的PN结的温度系数为负，温度升高时LED的势垒电势降低。由于这个特点，所以，LED不能直接用电压源供电，必须采取限流措施，否则随着LED工作时温度的升高，电流会越来越大，以致损坏LED。

2 新型照明光源的应用

LED由于环保、寿命长、光电效率高等众多优点，近年来在各行业应用得以快速发展，LED的驱动电源成了关注热点，理论上，LED的使用寿命在10万小时以上，根据LED具有可以勾勒轮廓、模拟任何色彩、制作线条灯具、光通量损耗小、维护费用低、体积很小、安全可靠，经久耐用等特点，LED的使用范围异常广泛。从理论上说，它可以应用到大型商业广告显示屏、城市重点建筑物夜景照明、公共道路交通照明、煤矿采煤掌子面隔爆照明，以及指示方向、地灯、步道和隧道照明。LED以其固有的优势取代传统光源霓虹灯，已经是照明器具系列发展的必然趋势。

当前，LED新型光源照明，主要用于商业装饰性的照明。特别是大功率LED的出现以后，由特殊的商业照明迅速发展到特种照明领域。比如汽车照明、城市夜景照明，楼体亮化工程、博物馆文物艺术品照明，以及背光照明等等。从LED照明灯具的底灯，吊灯，投射灯等结构装饰上，LED照明灯具可以完全适用于任何场合，包括美术馆，博物馆等对颜色度要求较高的场所。LED太阳能路灯，LED投光灯，LED吊顶灯，LED日光灯都已经批量生产，大力推行使用LED照明灯的时代已经到来，像10瓦的LED日光灯可以替换40瓦的普通日光灯或者节能灯，节能灯及白炽灯必然会被LED照明灯所取代。

3 LED驱动电源发展趋势

现在，LED的研究、开发和应用，虽然取得了举世瞩目的成就，但是也有不尽人意的地方。由于LED芯片发出的光是直线，发散性不好，平均照度较差，规模较大的商场，写字楼应用起来比较困难;LED灯管型照明灯具排列过密，设计成本过高，失去节能效果;LED照明灯具大面积室内照明在技术上还不够成熟，这些问题有待今后认真研究，切实加以解决。

未来的趋势是，先恒压，再线性恒流整合方式。电压保证在一定范围内适应负载需要，按LED有不同的Vf值3～3.6V之间，可按LED实际数量乘于3V计算出最低值，再按3.6V电压乘于数量计算出最大可能电压值，最终确定电源部分需要调整的电压范围，再线性恒流源后端恒流，可以多路恒流源并联使用，也可以单路多个恒流源增加电流使用。此外，LED 按照驱动电流的大小，又分为小功率LED和大功率LED。小功率LED多应用于以视看对象为主的显示屏等场合，而大功率LED才是照明用光源的发展方向。

参考文献：

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