LED光源工作原理及亮度穩定性
發布時間:2010-11-23
中心議題:
LED發光源工作原理及特性
發光二極管是半導體材料合成的二極管,由PN接口組成,當外加正向電壓時,電子與電洞結合以光子形式釋出能量,因此具有發光特性。而其光源在靠近PN接口毫米以內產生,發光的波長取決於材料之特性而有不同發光顏色,常見有紅、黃、綠、藍發光二極管。發光二極管發光亮度可以通過工作電壓(電流)的大小來調節。在很大的工作電流範圍內,發光二極管的亮度隨電流的增大而提高。
LED照明亮度穩定性
發光二極管的亮度隨電流的大小而不同,且製造出來的發光二極管,其電壓與電流曲線稍有差異,因而LED照(zhao)明(ming)的(de)亮(liang)度(du)常(chang)隨(sui)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)的(de)變(bian)動(dong)而(er)無(wu)法(fa)穩(wen)定(ding)。為(wei)維(wei)持(chi)亮(liang)度(du)穩(wen)定(ding)一(yi)致(zhi),需(xu)要(yao)發(fa)光(guang)二(er)極(ji)管(guan)恒(heng)流(liu)驅(qu)動(dong)器(qi)來(lai)實(shi)現(xian)。恒(heng)流(liu)驅(qu)動(dong)器(qi)可(ke)以(yi)使(shi)得(de)發(fa)光(guang)二(er)極(ji)管(guan)工(gong)作(zuo)在(zai)固(gu)定(ding)電(dian)流(liu)模(mo)式(shi),因(yin)而(er)亮(liang)度(du)穩(wen)定(ding)性(xing)高(gao)。恒(heng)流(liu)驅(qu)動(dong)器(qi)也(ye)讓(rang)發(fa)光(guang)二(er)極(ji)管(guan)長(chang)期(qi)工(gong)作(zuo)在(zai)一(yi)定(ding)電(dian)流(liu)下(xia),使(shi)其(qi)維(wei)持(chi)較(jiao)長(chang)壽(shou)命(ming)。
凱鈺科技的T6316是一個恒流驅動器,它是一個具有4個通道的定電流發光二極管驅動器,輸出電流可依照外置電阻而定。T6316具有±6%精度電流與通道間±3%匹配精度,可用於路燈、燈管等照明設備。為節能考慮,係統設計需考慮恒流驅動器的跨壓在0.5V~2V之間。由於發光二極管長時間工作在恒定電流下,其跨壓稍有下降,此項變動亦需考慮在係統設計中。
LED照明節能考慮
發光二極管照明優點是節能、安全,但由於恒定電流工作考慮,能耗亦相對增加,因此照明係統設計以低能耗為目標。前麵提到恒流驅動器的壓降在2V以內,即是考慮低能耗的設計,若係統的電源端電壓與串接發光二極管壓降超過2V以上,則需考慮以電壓轉換器來達到低能耗目標,但仍維持恒定電流工作模式。低能耗的電壓轉換器是以開關shifangshigongzuo,yijufankuidianlukongzhikaiguanzhouqi,dadaowendingshuchudianya。danweileweichifaguangerjiguanhengdingdianliugongzuozhuangtai,fankuidianlushiyishuchudianliulaikongzhizhuanhuanqikaiguanzhouqi。
凱鈺科技T6322是一個降壓恒流發光二極管驅動器,其電流依照外置電阻決定,可支持高達1.5A輸出電流,提供±5%精度電流及高功率效能(低能耗)及高電線路調整能力。
圖1對T6322與其它產品的功率轉換效率進行了對比。圖2是T6322與其他產品的線路調整能力的對比(低電流變動率即表示高線路調整能力)。

圖1

圖2
在目前充斥市場的LED照明產品中,它們的電源輸入係統為兩類:一類前端為AC電源輸入係統加上後端的定電流控製模塊,此類產品包括冷凍櫃燈條、室內燈具、路燈、台燈、MR16、AR111等。另一類為交流電源直接輸入係統整合AC/DC轉換器和恒定電流線路,此類產品包括E27和GU10等燈泡型LED燈、PAR燈、T5和T8LED燈管等。
diyileidianyuanshejichuleyingxuanzeqianduanxiaolvjiaojiadehengdingdianyadianyuangongyingqiwai,houduanhengdingdianyuankongzhidedianyuanmokuaizeyiqichanpintexingcaiyongxiaolvjiaojiadedianyuansheji。qiyoudianzaiyuqianduanAC/DC的電源供應器,如開關電源、DC適配器等恒定電壓電源,可選擇性高且多有安規認證的方案,從而降低設計的門檻。
第二類電源設計由於整合了AC/DC的電路和恒定電流電路,故可符合較小空間的機構設計,但從功率因子、電源效率和安規的考慮,設計也存在一些難度。因此,現今市場此類產品很少能達到高發光效率、高功率因子(>0.9)標準。
目前LEDzhaomingchanpinyaodadaogaofaguangxiaolv,jinerchengweixiayidaizhuyaoguangyuan,shouyaokaolvdeshidianyuanmokuaidesheji,zhenduibutongdedengjuchanpinxuanzezhengquedeshejijiagou。ciwai,dianyuankongzhiIC也必須提高電源效率、功率因子、可靠性,以開發適合LED照明需求的產品。
- LED發光源工作原理及特性
- LED照明亮度穩定性要素
- LED照明節能設計
LED發光源工作原理及特性
發光二極管是半導體材料合成的二極管,由PN接口組成,當外加正向電壓時,電子與電洞結合以光子形式釋出能量,因此具有發光特性。而其光源在靠近PN接口毫米以內產生,發光的波長取決於材料之特性而有不同發光顏色,常見有紅、黃、綠、藍發光二極管。發光二極管發光亮度可以通過工作電壓(電流)的大小來調節。在很大的工作電流範圍內,發光二極管的亮度隨電流的增大而提高。
LED照明亮度穩定性
發光二極管的亮度隨電流的大小而不同,且製造出來的發光二極管,其電壓與電流曲線稍有差異,因而LED照(zhao)明(ming)的(de)亮(liang)度(du)常(chang)隨(sui)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)的(de)變(bian)動(dong)而(er)無(wu)法(fa)穩(wen)定(ding)。為(wei)維(wei)持(chi)亮(liang)度(du)穩(wen)定(ding)一(yi)致(zhi),需(xu)要(yao)發(fa)光(guang)二(er)極(ji)管(guan)恒(heng)流(liu)驅(qu)動(dong)器(qi)來(lai)實(shi)現(xian)。恒(heng)流(liu)驅(qu)動(dong)器(qi)可(ke)以(yi)使(shi)得(de)發(fa)光(guang)二(er)極(ji)管(guan)工(gong)作(zuo)在(zai)固(gu)定(ding)電(dian)流(liu)模(mo)式(shi),因(yin)而(er)亮(liang)度(du)穩(wen)定(ding)性(xing)高(gao)。恒(heng)流(liu)驅(qu)動(dong)器(qi)也(ye)讓(rang)發(fa)光(guang)二(er)極(ji)管(guan)長(chang)期(qi)工(gong)作(zuo)在(zai)一(yi)定(ding)電(dian)流(liu)下(xia),使(shi)其(qi)維(wei)持(chi)較(jiao)長(chang)壽(shou)命(ming)。
凱鈺科技的T6316是一個恒流驅動器,它是一個具有4個通道的定電流發光二極管驅動器,輸出電流可依照外置電阻而定。T6316具有±6%精度電流與通道間±3%匹配精度,可用於路燈、燈管等照明設備。為節能考慮,係統設計需考慮恒流驅動器的跨壓在0.5V~2V之間。由於發光二極管長時間工作在恒定電流下,其跨壓稍有下降,此項變動亦需考慮在係統設計中。
LED照明節能考慮
發光二極管照明優點是節能、安全,但由於恒定電流工作考慮,能耗亦相對增加,因此照明係統設計以低能耗為目標。前麵提到恒流驅動器的壓降在2V以內,即是考慮低能耗的設計,若係統的電源端電壓與串接發光二極管壓降超過2V以上,則需考慮以電壓轉換器來達到低能耗目標,但仍維持恒定電流工作模式。低能耗的電壓轉換器是以開關shifangshigongzuo,yijufankuidianlukongzhikaiguanzhouqi,dadaowendingshuchudianya。danweileweichifaguangerjiguanhengdingdianliugongzuozhuangtai,fankuidianlushiyishuchudianliulaikongzhizhuanhuanqikaiguanzhouqi。
凱鈺科技T6322是一個降壓恒流發光二極管驅動器,其電流依照外置電阻決定,可支持高達1.5A輸出電流,提供±5%精度電流及高功率效能(低能耗)及高電線路調整能力。
圖1對T6322與其它產品的功率轉換效率進行了對比。圖2是T6322與其他產品的線路調整能力的對比(低電流變動率即表示高線路調整能力)。

圖1

圖2
在目前充斥市場的LED照明產品中,它們的電源輸入係統為兩類:一類前端為AC電源輸入係統加上後端的定電流控製模塊,此類產品包括冷凍櫃燈條、室內燈具、路燈、台燈、MR16、AR111等。另一類為交流電源直接輸入係統整合AC/DC轉換器和恒定電流線路,此類產品包括E27和GU10等燈泡型LED燈、PAR燈、T5和T8LED燈管等。
diyileidianyuanshejichuleyingxuanzeqianduanxiaolvjiaojiadehengdingdianyadianyuangongyingqiwai,houduanhengdingdianyuankongzhidedianyuanmokuaizeyiqichanpintexingcaiyongxiaolvjiaojiadedianyuansheji。qiyoudianzaiyuqianduanAC/DC的電源供應器,如開關電源、DC適配器等恒定電壓電源,可選擇性高且多有安規認證的方案,從而降低設計的門檻。
第二類電源設計由於整合了AC/DC的電路和恒定電流電路,故可符合較小空間的機構設計,但從功率因子、電源效率和安規的考慮,設計也存在一些難度。因此,現今市場此類產品很少能達到高發光效率、高功率因子(>0.9)標準。
目前LEDzhaomingchanpinyaodadaogaofaguangxiaolv,jinerchengweixiayidaizhuyaoguangyuan,shouyaokaolvdeshidianyuanmokuaidesheji,zhenduibutongdedengjuchanpinxuanzezhengquedeshejijiagou。ciwai,dianyuankongzhiIC也必須提高電源效率、功率因子、可靠性,以開發適合LED照明需求的產品。
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