LED新能源論文

　　通用照明市場常用的光源包括白熾燈、緊湊型熒光燈（CFL）、線性熒光燈、高強(qiáng)度氣體放電燈（HID）以及新興的高亮度發(fā)光二極管（HBLED）等。隨著人們綠色環(huán)保意識的提高，通用照明市場也成為業(yè)界致力提高能效的重要目標(biāo)。

　　就能效（總輸出流明與輸入功率比，lm/W）而言，不同的通用照明光源中，白熾燈的能效相對較低，標(biāo)準(zhǔn)60 W白熾燈能效范圍介于10至13lm/W之間（總輸出為600至800 lm），而CFL的典型能效達(dá)55至60 lm/W（由于光損耗，55lm/W的CFL燈具的凈能效僅在28至50 lm/W之間）。其它的光源，如金屬鹵素HID燈能效約在80lm/W，但在燈光投射路徑上會有大量的損耗。相比較而言，LED擁有著越來越高的能效，業(yè)界近期宣稱的最強(qiáng)的白光LED研發(fā)能力達(dá)到了132至136lm/W，色溫達(dá)（4，500-6，000K）。實(shí)際上，LED的低壓、小體積、定向光、固態(tài)器件、長工作壽命等優(yōu)勢，對于通用照明特別具有吸引力。LED通用照明系統(tǒng)面臨的要求及挑戰(zhàn)對于LED在通用照明中的應(yīng)用，需要從系統(tǒng)的角度來分析其要求。

　　總的來看，LED通用照明系統(tǒng)涉及到LED光源（緊湊高效，提供寬廣范圍的色彩和輸出功率）、電源轉(zhuǎn)換（將交流墻式插座、電池、太陽能電池的電源高效地轉(zhuǎn)換至安全的低壓直流電源）、控制和驅(qū)動（采用電子電路對LED進(jìn)行穩(wěn)壓和控制）、熱管理（結(jié)點(diǎn)溫度控制非常重要，需要分析散熱，從而實(shí)現(xiàn)更長的工作壽命）及光學(xué)器件等。要開發(fā)高能效的LED通用照明解決方案，這幾方面的要求都非常重要。其中，本文主要討論LED的.控制和驅(qū)動，同時也會在下文的太陽能供電街燈照明示例中結(jié)合討論高效的電源轉(zhuǎn)換問題。

　　對于LED驅(qū)動而言，它面臨的主要挑戰(zhàn)就在于LED的非線性。體現(xiàn)在LED的正向電壓會隨著電流和溫度而變化，不同LED器件的正向電壓會有差異，LED“色點(diǎn)”會隨著電流和溫度而漂移，而且LED必須在規(guī)范要求的范圍內(nèi)工作從而實(shí)現(xiàn)可靠工作。而LED驅(qū)動器的主要作用，就是在工作條件范圍內(nèi)限制電流，而無論輸入條件和正向電壓如何變化。對于LED驅(qū)動電路而言，除了進(jìn)行恒流穩(wěn)流，還面臨著其它一些關(guān)鍵要求。例如，如果需要LED調(diào)光，通常采用的是脈寬調(diào)制（PWM）調(diào)光技術(shù)；而用于LED調(diào)光的典型PWM頻率是1至3kHz.此外，LED驅(qū)動電路的功率處理能力必須充足，且功能強(qiáng)固，可以承受多種故障條件，并且要易于實(shí)現(xiàn)。

　　通用照明電源轉(zhuǎn)換及LED驅(qū)動示例根據(jù)具體應(yīng)用的不同，LED可能會采用不同的電源來供電，如交流線路、太陽能板、12V汽車電池、直流電源或低壓交流系統(tǒng)，甚至是基于堿和鎳的電池或鋰離子電池等。采用寬輸入范圍的直流-直流（DC-DC）電源為LED供電許多高亮度LED應(yīng)用工作在高至40 VDC范圍的電源，如活動式照明、景觀和照明、汽車和交通照明、太陽能供電照明，以及陳列柜照明等。以太陽能電池板供電為例，提高太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換能效（目前僅為約30%）非常重要。太陽能電池板的電壓-電流（V-I）特性曲線呈現(xiàn)非線性和可變性，要從中析取最大量的電能非常困難。這需要太陽能LED街燈的充電控制器及其它相關(guān)電子電路（一般采用微控制器來實(shí)現(xiàn)）盡可能地提高能效，從而發(fā)揮最大優(yōu)勢。

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