LED照明系統及應用

舒東明

瓊州學院，海南三亞572022

摘要 本文介紹了LED燈具、LED的光源特點、LED驅動器及其驅動方式，在此基礎上實例探討了LED照明系統的應用。

關鍵詞 LED；發光原理；優點；光源特點；驅動器；車輛照明

中圖分類號TN248.4 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）61-0126-01

LED作為一種可以直接將電能轉化為可見光的固態半導體器件，具有著效率高、耗能小、光線質量好、使用安全、壽命長、綠色環保、控制靈活等特點，這是普通燈具不可比擬的優勢。因此，它被認為是21世紀的新一代照明光源。基于LED燈的巨大優勢，它被廣泛地應用于許多照明領域。包括建筑物外觀照明、景觀照明、標識與指示燈照明、室內空間展示照明、娛樂場所及舞臺照明、視頻屏幕、車輛指示燈照明等眾多領域。

1 LED燈具

1.1燈具的發光原理

LED，又稱發光二極管。它利用固體半導體芯片作為發光材料，當N級和P級兩端加上正向電壓時，半導體中的載流子發生復合，放出過剩能量而引起光子發射產生可見光，這就是其發光原理。當LED處于工作狀態時，電流從陽極流向陰極，半導體晶體就會發出從紫外到紅外變化不同顏色的光線。電子與空穴之間的帶隙越大，產生的光子能量也就越高。而LED燈具之所以能夠發出不同顏色的光，主要原因就是不同材料的燈具帶有不同的帶隙而造成的。其中以藍色光、紫色光的帶隙最大，其光子攜帶的能量也就最多。

1.2燈具優點

1）效率高、耗能小。由于LDE是冷光源，與普通燈具相比，其節能節電效率可達90%以上。據研究資料顯示，在同樣的光源亮度下，LED燈具的耗電量僅是普通白熾燈的10%，是熒光燈的50%。可見，其強大節能節電效率；2）健康、環保。眾所周知，大多數半導體的制作材料基本含有汞元素。汞是一種液態銀白色金屬有毒物質。失效后倘若不能及時回收處理，將對環境產生嚴重的污染效果。而LED燈具提倡采用水溶性樹脂，使用無毒、無溶劑樹脂與密封材料。可實現綠色生產和無污染排放，失效后的廢棄物還可回收，無環境污染等后顧之憂；3）藝術化。由于不同材料的使用材料可產生不同顏色的光，使得LED燈具在實用價值的基礎上，產生了強大的藝術效果。光色是構成視覺美學的基本要素，因而光源的選用直接影響著燈光的藝術效果。目前，顏色LED燈具能夠展示所有可見光的顏色，且顏色純度高。所以顏色LED燈具的應用，最大程度地向人們展示了視覺美學的藝術效果。打破了原有燈具形態的固有觀念，以藝術的角度去認識、理解和表達光的主題。

2 LED的光源特點

1）電壓。LED使用低壓電源，供電電壓在6V~3.6V之間，工作電流在0.02A~0.03A之間。同使用高電壓的燈具相比，具有更加安全的電源；2）耗能。由于LED的電壓低，電流小，消耗的電能也會相對較少。同普通白熾燈相比非常低，是白熾燈的90%；3）適用性。每個單元LED小片是3mm~5mm的正方形，通過多個LED小片能夠制成各種形狀的器件；4）穩定性。LED燈外部是利用環氧樹脂封裝而成，內部沒有松動的零部件，具有堅固耐用的使用特點。在正常使用情況下，使用壽命可達6萬到10萬小時，具有較長的使用期限，穩定性非常高；5）響應時間。LED燈的響應時間為納秒級，反應速度相當迅速；6）綠色照明光源。LED是由無毒、無溶劑樹脂與密封材料制作而成。由于采用特殊的制作材料，LED等既沒有過多的熱量也沒有輻射，所以屬于典型的綠色照明光源；7）顏色。不同材質的LED燈可以變幻出不同顏色的光。

3 LED驅動器及其驅動方式

LED燈具的額定電壓電流是低壓直流，在使用時就必須需要一個驅動器把高壓交流的輸入電流轉換為LED適用的低壓直流電流，才能保證其正常運行。所以在設計LED驅動器時，必須使其具有高度的可靠性和工作效率來滿足電壓的負載量，使其使用壽命與LED的壽命相適配。當前，LED驅動器的驅動方式主要包括兩種：一是一個恒壓源供多個恒流源，每個恒流源單獨給每路LED供電；二是直接恒流供電，LED串聯或并聯運行。第一種驅動方式的主要特點是一路LED故障，不影響其他LED的工作，且組合形式具有較高的靈活性。第二種驅動方式的特點則與第一種相反，不僅組合靈活性差，一旦某路LED發生故障，也會對其他路產生影響。

4 LED燈具的具體應用舉例

基于LED強大無比的實用功能和藝術效果，其被廣泛地應用于各種照明領域。下面將以車輛照明應用為例，具體說明LED的現實價值。由于白熾燈具有易損壞、壽命短、不耐震動撞擊等缺點，而LED燈則具有使用壽命長、堅固耐用等特點，所以被用作于汽車儀表板及其他照明部分。同時因為LED照明系統響應快，當發生汽車追尾等情況時，它可以及早提醒司機剎車。因此，使用LED制造的中央后置高位剎車燈已成為汽車的標準件。

5 結論

LED作為第四代綠色照明電源，具有普通燈具無法比擬的優勢，受到人們的一致認可和好評，廣泛應用于各種照明領域。通過本文對其照明系統的論述，使我們更加了解LED的相關知識，也認識到其強大的現實價值，讓我們對其發展前景充滿了期待。隨著LED技術的發展與成熟，以及強大的優勢，LED燈具必將成為未來燈具市場的主流產品，成為各項領域照明燈具的首選產品。

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