淺談大功率LED燈的制作及其應(yīng)用

（福建省三明工貿(mào)學(xué)校，福建 三明365400）

一、背景

近年來(lái)，由于半導(dǎo)體光電子技術(shù)的進(jìn)步，又一代新光源----發(fā)光二極管的發(fā)光效率迅速提高，預(yù)示著一個(gè)新光源時(shí)代的到來(lái)。目前，國(guó)產(chǎn)商品化白光發(fā)光二極管的發(fā)光效率已經(jīng)達(dá)到50lm/w，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了15lm/w的白熾燈，光效和60lm/w的熒光燈相近。日本企業(yè)今年計(jì)劃量產(chǎn)100lm/w以上的白光發(fā)光二極管，這一指標(biāo)超過(guò)了80lm/w的稀土三基色熒光燈，逼近光效140lm/w的鈉燈，就發(fā)光二極管的技術(shù)潛力和發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，其發(fā)光效率將達(dá)到200lm/w以上，超過(guò)當(dāng)前光效最高的高強(qiáng)度氣體放電燈，成為世界上最亮的光源。因此，業(yè)界認(rèn)為，半導(dǎo)體照明將創(chuàng)造照明產(chǎn)業(yè)的第四次革命。

二、半導(dǎo)體發(fā)光二極管的應(yīng)用

半導(dǎo)體照明最大量的應(yīng)用將是普通照明領(lǐng)域，半導(dǎo)體燈用于普通照明一般要有比較大的功率。雖然就目前的技術(shù)狀態(tài)來(lái)看，商品化發(fā)光二極管的成本和光效還不太適合用于大功率的普通照明，但由于發(fā)光二極管有安全，長(zhǎng)壽命，顏色種類多，不怕閃爍，調(diào)控方便等優(yōu)點(diǎn)，在某些場(chǎng)合應(yīng)用能夠形成綜合成本優(yōu)勢(shì)，實(shí)際上已經(jīng)開始在大功率照明方面獲得應(yīng)用。

制造大功率半導(dǎo)體燈既可以用大功率發(fā)光管也可以用小功率發(fā)光管。但不管是用大功率管還是用小功率管，技術(shù)關(guān)鍵都是要解決好電源變換問(wèn)題和燈體的散熱問(wèn)題。下面分別給出用大功率發(fā)光管和用小功率發(fā)光管制做半導(dǎo)體燈的實(shí)現(xiàn)方案。

（一）大功率半導(dǎo)體燈的驅(qū)動(dòng)方法

發(fā)光二極管是電流驅(qū)動(dòng)的器件，因此，電源變換器的功能就是對(duì)原始電源做變換，為發(fā)光二極管提供穩(wěn)定的單向驅(qū)動(dòng)電流，保證發(fā)光管在比較高的發(fā)光效率和比較低的光衰下工作。

用大功率發(fā)光二極管制作半導(dǎo)體燈可以使用AP-2B320驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器用220伏交流市電供電，給發(fā)光二極管提供320mA穩(wěn)定的單向電流，可以串連驅(qū)動(dòng)10----40只1瓦的大功率發(fā)光二極管工作。適合制作10—40瓦的半導(dǎo)體燈。該驅(qū)動(dòng)器使用高頻變換技術(shù)保持輸出電流的穩(wěn)定性，效率高，體積小。這種驅(qū)動(dòng)器是模塊化結(jié)構(gòu)，無(wú)外圍元器件。驅(qū)動(dòng)器有四根引線，兩根線接交流市電，兩根線接發(fā)光管，通電即可工作。驅(qū)動(dòng)器的體積為：50x38x25mm。

用大功率發(fā)光二極管制作半導(dǎo)體燈用的發(fā)光二極管少，沒(méi)有外圍元器件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易。但目前大功率發(fā)光二極管價(jià)格相對(duì)較高，因此，燈的成本高。

（二）用小功率發(fā)光二極管制作大功率半導(dǎo)體燈用的管數(shù)很多，所以要用串/并聯(lián)結(jié)構(gòu)。目前有兩種比較好的技術(shù)方案：

方案1：是用ZL-220V/0.5A整流器將交流市電整流濾波，使之成為平滑的直流電，再使用多個(gè)DP-2B4驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)發(fā)光管，DP-2B4驅(qū)動(dòng)器是專用的小功率發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器，使用高頻變換技術(shù)保持輸出電流的穩(wěn)定性，效率高，體積小，高壓直流供電，輸入電壓范圍為直流240—350伏，72mA單向電流輸出，可以并聯(lián)驅(qū)動(dòng)4串小功率發(fā)光二極管，每串串聯(lián)管數(shù)為5—50只，最多驅(qū)動(dòng)200只小功率發(fā)光管。這種驅(qū)動(dòng)器是模塊化結(jié)構(gòu)，有4根引線，兩根線接電源，兩根線接發(fā)光管。通電即可工作。驅(qū)動(dòng)器體積為：24x21.5x16.mm。

小功率發(fā)光管輸入的功率只有大約50毫瓦，如果要制作30瓦的半導(dǎo)體燈需要用600只小功率發(fā)光二極管，600個(gè)小功率發(fā)光管需要3個(gè)驅(qū)動(dòng)器。另外還要配一個(gè)帶濾波的整流器。由于輸入電流小，配套的整流器連續(xù)工作電流大于300mA即可。

方案2：是使用前述的AP-2B320驅(qū)動(dòng)器直接并聯(lián)驅(qū)動(dòng)18--20串小功率發(fā)光管，沒(méi)串管數(shù)10--50只。最多可帶1000只小功率發(fā)光管。這種方案燈的結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，成本也比用多個(gè)小功率驅(qū)動(dòng)器加整流器的方案低。

發(fā)光管在制造時(shí)同一種管型正向壓降也不可能完全一樣，并且發(fā)光二極管的管壓降具有負(fù)溫度系數(shù)，這會(huì)導(dǎo)致多串發(fā)光管并聯(lián)使用時(shí)各串之間的電流不一致，因此，多串發(fā)光管并聯(lián)使用每串發(fā)光二極管要串聯(lián)一個(gè)電阻以平衡各串發(fā)光管之間的電流。

小功率發(fā)光管制做大功率半導(dǎo)體燈使用的元器件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配麻煩。但由于小功率發(fā)光管價(jià)格低，燈的生產(chǎn)成本低。