LED照明器具由光源制成

　　

led（LighTIng EmitTIng Diode）照明是发光二极管照明，是一种半导體(tǐ)固體(tǐ)发光器件。它利用(yòng)固體(tǐ)半导體(tǐ)芯片作為(wèi)发光材料，在半导體(tǐ)中通过载流子释放过多(duō)的能(néng)量，直接发出红、黄、蓝、绿、绿、绿、橙、紫、白光。LED使用(yòng)照明产品LED照明器具由光源制成。

1.1 LED概述 1.1.1 基本概念及照明原理(lǐ) LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物(wù)，如GaAs(砷化镓)，GaP(磷化镓)，GaAsP(磷砷化镓)等半导體(tǐ)的核心是PN结。所以它有(yǒu)一般性P-N结的I- N特性，即正向导通、反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有(yǒu)发光特性。在正電(diàn)压下，電(diàn)子从N區(qū)注入P區(qū)，空穴从P區(qū)注入N區(qū)。进入对方區(qū)域的少数载流子(少子)部分(fēn)与多(duō)数载流子(多(duō)子)复合发光。 所以只是靠近PN结面数 以内产生。所以光仅在靠近PN结面数 以内产生。 理(lǐ)论和实践证明，光的峰值波長(cháng) 半导體(tǐ)材料与发光區(qū)禁止带宽Eg有(yǒu)关，即 ??? （1.1） 式中Eg電(diàn)子伏特是单位（ev）。可(kě)见光(波長(cháng)380nm紫光～780nm红光)，半导體(tǐ)材料Eg应在3.26～1.63ev之间。比红光波長(cháng)的光是红外光。目前有(yǒu)红外、红、黄、绿、蓝光二极管，但蓝光二极管成本高，价格高，不常用(yòng)[2]。 1.1.2 LED照明的特性 1 极限参数 (1)允许功耗Pm:允许加于LED两端的正直流電(diàn)压和流过電(diàn)流的最大值。超过此值，LED发热、损坏。 (2)最大正直流電(diàn)流IFm：允许增加的最大正直流電(diàn)流。超过此值会损坏二极管。 (3)最大反向電(diàn)压VRm：允许的最大反向電(diàn)压。超过此值，发光二极管可(kě)能(néng)被击穿损坏。 (4)工作环境topm:发光二极管可(kě)正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能(néng)正常工作，效率大大降低。 2 技术特征 (1)发光效率高。LED发光效率高于传统灯具。传统灯具的大部分(fēn)功耗成為(wèi)热损失，LED有(yǒu)色可(kě)见光无需过滤，電(diàn)耗直接转化為(wèi)光效，发光效率高。 (2)耗電(diàn)量少。LED采用(yòng)

直接驱动，反应速度快，可(kě)高频操作。在相同的照明效果下，LED功耗是白炽灯的八分(fēn)之一，荧光灯管的一半，是节電(diàn)降耗的最佳选择。 (3)使用(yòng)寿命長(cháng)。LED 灯體(tǐ)积小(xiǎo)，重量轻，采用(yòng)环氧树脂包装，能(néng)承受高强度冲击和振动，不易破碎。LED灯具的平均使用(yòng)寿命比传统灯具長(cháng)。 (4)安全性强。LED低热量，无热辐射，冷光源，能(néng)安全接触；能(néng)准确控制光型、发光角度和发光颜色；不含汞、钠等可(kě)能(néng)危害健康的物(wù)质。 (5)绿色环保。LED废物(wù)可(kě)回收，对环境无污染，有(yǒu)利于环境保护。 1.1.3 LED与传统照明设备相比， (1)传统照明设备 （1.1)白炽灯:白炽灯是历史最悠久的灯，应用(yòng)广泛。其发光原理(lǐ)是基于真空或中性气體(tǐ)中的灯丝通过電(diàn)流加热到白炽状态引起的热辐射发光现象。其优点是结构简单，价格低廉，使用(yòng)方便，显色性好；缺点是发热大，发光效率低，使用(yòng)寿命短。如果電(diàn)源電(diàn)压增加5，灯的使用(yòng)寿命会缩短50%。 （1.2）荧光灯：荧光灯家族包括普通荧光灯和紧凑型荧光灯。其原理(lǐ)是利用(yòng)汞蒸气在外部電(diàn)压作用(yòng)下产生弧放電(diàn)，发出少量可(kě)见光和大量紫外線(xiàn)。紫外線(xiàn)还鼓励涂在灯管内壁上的荧光粉发出大量可(kě)见光。紧凑型荧光灯可(kě)逐渐取代白炽灯：节能(néng)高，15W紧凑型荧光灯亮度和75W白炽灯相当。寿命長(cháng)，平均寿命8000小(xiǎo)时，白炽灯最多(duō)只有(yǒu)1000小(xiǎo)时~2000小(xiǎo)时。 （1.3)放電(diàn)灯:密封在灯泡中的气體(tǐ)通过两个電(diàn)极放電(diàn)发光，所有(yǒu)这些灯都需要配备镇流器来限制電(diàn)弧。 (2)新(xīn)型照明设备LED 以光能(néng)的形式释放复合时获得的能(néng)量。PN发光原理(lǐ)[7]-[11]。复合时得到的能(néng)量以光能(néng)的形式释放出去这就是PN结发光的原理(lǐ)[7]-[11]。 1.1.4 LED灯具发光效率高 几乎所有(yǒu)光谱都集中在可(kě)见光上，频率效率可(kě)达80%-90%，光的单色性好 有(yǒu)色可(kě)见光无需过滤即可(kě)直接发出。 表1-1发光效率对比

灯具种类 光效/(流明/瓦) 白炽灯 5-10 卤钨灯 5-10 荧光灯 40-80 钠灯 40-110 LED灯 60-250 低功率的LED在相同的照明效率下，光源可(kě)以替代高功率的普通能(néng)灯。例如，20W的LED灯可(kě)替代100W普通能(néng)灯30W的LED灯可(kě)替代150W普通能(néng)灯40W的LED灯可(kě)替代200W普通能(néng)灯LED单管采用(yòng)直流驱动，耗電(diàn)量小(xiǎo)，可(kě)大幅降低電(diàn)费60%左右(具體(tǐ)能(néng)耗对比表2-2)。LED灯具也可(kě)升级為(wèi)太阳能(néng)供電(diàn)，适用(yòng)于供電(diàn)困难的环境。智能(néng)控制开关可(kě)采用(yòng)光控和时间控制，必要时可(kě)打开光源，减少自然光充足时开灯造成的電(diàn)力浪费。 表2-2路灯電(diàn)耗对比 每天照明小(xiǎo)时 年電(diàn)量(千瓦时/年) 電(diàn)费单价(元/千瓦时) 年電(diàn)费/元 3年電(diàn)费/元 高压钠灯 10 54750 0.8 43800 131400 LED照明灯 10 21900 0.8 17520 52560

1.2 声光控電(diàn)路概述 声控延迟开关是一种节能(néng)電(diàn)子开关[12]，可(kě)以在特定环境光下激发拾音器进行声電(diàn)转换，控制電(diàn)器的开启，延迟后自动断开電(diàn)源。 特点及功能(néng)： (1)发声启控:用(yòng)其他(tā)方式(或吹口哨、喊叫等)在开关附近发出一定声音，即可(kě)立即打开灯光和電(diàn)器，得心应手。 (2)自动测光:采用(yòng)光敏控制，白天或光線(xiàn)强时不会因声音而打开電(diàn)器。 (3)延迟自关:开关一旦控制开启，将延迟几十秒(miǎo)后自动关闭，减少不必要的電(diàn)能(néng)浪费，实用(yòng)方便。 (4)延長(cháng)電(diàn)器使用(yòng)寿命。 (5)用(yòng)途广泛:本产品可(kě)用(yòng)于各种走廊、走廊、卫生间、阳台、地下室車(chē)库等场所的自动延时照明。 2 方案论证 2.1 電(diàn)源控制

2-1 整流稳压電(diàn)路

首先，我们可(kě)以看到我们每天使用(yòng)的220V220由四个二极管组成的单向桥式整流電(diàn)路V整流后，交流電(diàn)送至R電(diàn)阻，通过R電(diàn)路限制流量，電(diàn)容器过滤和稳压管稳定压力，获得直流稳定電(diàn)压，保持后電(diàn)路正常运行。 （1）整流： 对于四个二极管，从左到右，从上到下，我们将其分(fēn)為(wèi)VD1，VD2，VD3，VD4.交流信号半周时，二极管VD2，VD3导電(diàn)，VD1，VD4截止日期；当信号变為(wèi)负半周时，VD1，VD4导電(diàn)，VD2，VD3.截止日期。正负半周有(yǒu)電(diàn)流流过后面的负载電(diàn)阻，无论是正半周还是负半周，流过后面负载電(diàn)阻的電(diàn)流方向都是一致的，因此，输出電(diàn)压的直流成分(fēn)增加，脉冲成分(fēn)降低。 （2）滤波： 无论哪种整流電(diàn)路，其输出電(diàn)压都含有(yǒu)较大的脉动成分(fēn)。除了在某些特殊情况下可(kě)以直接用(yòng)作放大器的電(diàn)源外，通常还应采取一定的措施，一方面尽量减少输出電(diàn)压中的脉动部分(fēn)，另一方面尽量保留直流成分(fēn)，使输出電(diàn)压接近理(lǐ)想的直流電(diàn)压。这种措施是过滤器。 并联電(diàn)容器后，在信号的正半周，当二极管VD2、VD当3导電(diàn)时，当二极管导電(diàn)时，除了一个電(diàn)流到负载外，还有(yǒu)一个電(diàn)流到電(diàn)容器充電(diàn)。電(diàn)容器電(diàn)压的极性為(wèi)上、正、下、负。如果忽略了二极管的内阻，输出電(diàn)压等于输入電(diàn)压。当信号达到最大值时，電(diàn)容器上的電(diàn)压也会因放電(diàn)而逐渐下降。当信号小(xiǎo)于電(diàn)容器電(diàn)压时，二极管VD2，VD3被反向偏置，因而不导電(diàn)，于是電(diàn)容電(diàn)压以一定的时间常数按指数规律下降，直到下一个半周，当信号的绝对值大于電(diàn)容電(diàn)压的时候，二极管VD1，VD4导通。 以下结论可(kě)用(yòng)于電(diàn)容滤波： ①電(diàn)容滤波后，输出電(diàn)压的直流成分(fēn)增加。 ②添加電(diàn)容滤波器后，输出電(diàn)压中的脉动成分(fēn)降低。这是由電(diàn)容器的储能(néng)功能(néng)引起的。当二极管导電(diàn)时，電(diàn)容器充電(diàn)并储存能(néng)量，然后逐渐放電(diàn)并将能(néng)量传输到负载，因此输出波形相对光滑。 ③電(diàn)容放電(diàn)时间常数