LED照明系统及应用

舒东明

琼州学院，海南三亚572022

摘要 本文介绍了LED灯具、LED的光源特点、LED驱动器及其驱动方式，在此基础上实例探讨了LED照明系统的应用。

关键词 LED；发光原理；优点；光源特点；驱动器；车辆照明

中图分类号TN248.4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）61-0126-01

LED作为一种可以直接将电能转化为可见光的固态半导体器件，具有着效率高、耗能小、光线质量好、使用安全、寿命长、绿色环保、控制灵活等特点，这是普通灯具不可比拟的优势。因此，它被认为是21世纪的新一代照明光源。基于LED灯的巨大优势，它被广泛地应用于许多照明领域。包括建筑物外观照明、景观照明、标识与指示灯照明、室内空间展示照明、娱乐场所及舞台照明、视频屏幕、车辆指示灯照明等众多领域。

1 LED灯具

1.1灯具的发光原理

LED，又称发光二极管。它利用固体半导体芯片作为发光材料，当N级和P级两端加上正向电压时，半导体中的载流子发生复合，放出过剩能量而引起光子发射产生可见光，这就是其发光原理。当LED处于工作状态时，电流从阳极流向阴极，半导体晶体就会发出从紫外到红外变化不同颜色的光线。电子与空穴之间的带隙越大，产生的光子能量也就越高。而LED灯具之所以能够发出不同颜色的光，主要原因就是不同材料的灯具带有不同的带隙而造成的。其中以蓝色光、紫色光的带隙最大，其光子携带的能量也就最多。

1.2灯具优点

1）效率高、耗能小。由于LDE是冷光源，与普通灯具相比，其节能节电效率可达90%以上。据研究资料显示，在同样的光源亮度下，LED灯具的耗电量仅是普通白炽灯的10%，是荧光灯的50%。可见，其强大节能节电效率；2）健康、环保。众所周知，大多数半导体的制作材料基本含有汞元素。汞是一种液态银白色金属有毒物质。失效后倘若不能及时回收处理，将对环境产生严重的污染效果。而LED灯具提倡采用水溶性树脂，使用无毒、无溶剂树脂与密封材料。可实现绿色生产和无污染排放，失效后的废弃物还可回收，无环境污染等后顾之忧；3）艺术化。由于不同材料的使用材料可产生不同颜色的光，使得LED灯具在实用价值的基础上，产生了强大的艺术效果。光色是构成视觉美学的基本要素，因而光源的选用直接影响着灯光的艺术效果。目前，颜色LED灯具能够展示所有可见光的颜色，且颜色纯度高。所以颜色LED灯具的应用，最大程度地向人们展示了视觉美学的艺术效果。打破了原有灯具形态的固有观念，以艺术的角度去认识、理解和表达光的主题。

2 LED的光源特点

1）电压。LED使用低压电源，供电电压在6V~3.6V之间，工作电流在0.02A~0.03A之间。同使用高电压的灯具相比，具有更加安全的电源；2）耗能。由于LED的电压低，电流小，消耗的电能也会相对较少。同普通白炽灯相比非常低，是白炽灯的90%；3）适用性。每个单元LED小片是3mm~5mm的正方形，通过多个LED小片能够制成各种形状的器件；4）稳定性。LED灯外部是利用环氧树脂封装而成，内部没有松动的零部件，具有坚固耐用的使用特点。在正常使用情况下，使用寿命可达6万到10万小时，具有较长的使用期限，稳定性非常高；5）响应时间。LED灯的响应时间为纳秒级，反应速度相当迅速；6）绿色照明光源。LED是由无毒、无溶剂树脂与密封材料制作而成。由于采用特殊的制作材料，LED等既没有过多的热量也没有辐射，所以属于典型的绿色照明光源；7）颜色。不同材质的LED灯可以变幻出不同颜色的光。

3 LED驱动器及其驱动方式

LED灯具的额定电压电流是低压直流，在使用时就必须需要一个驱动器把高压交流的输入电流转换为LED适用的低压直流电流，才能保证其正常运行。所以在设计LED驱动器时，必须使其具有高度的可靠性和工作效率来满足电压的负载量，使其使用寿命与LED的寿命相适配。当前，LED驱动器的驱动方式主要包括两种：一是一个恒压源供多个恒流源，每个恒流源单独给每路LED供电；二是直接恒流供电，LED串联或并联运行。第一种驱动方式的主要特点是一路LED故障，不影响其他LED的工作，且组合形式具有较高的灵活性。第二种驱动方式的特点则与第一种相反，不仅组合灵活性差，一旦某路LED发生故障，也会对其他路产生影响。

4 LED灯具的具体应用举例

基于LED强大无比的实用功能和艺术效果，其被广泛地应用于各种照明领域。下面将以车辆照明应用为例，具体说明LED的现实价值。由于白炽灯具有易损坏、寿命短、不耐震动撞击等缺点，而LED灯则具有使用寿命长、坚固耐用等特点，所以被用作于汽车仪表板及其他照明部分。同时因为LED照明系统响应快，当发生汽车追尾等情况时，它可以及早提醒司机刹车。因此，使用LED制造的中央后置高位刹车灯已成为汽车的标准件。

5 结论

LED作为第四代绿色照明电源，具有普通灯具无法比拟的优势，受到人们的一致认可和好评，广泛应用于各种照明领域。通过本文对其照明系统的论述，使我们更加了解LED的相关知识，也认识到其强大的现实价值，让我们对其发展前景充满了期待。随着LED技术的发展与成熟，以及强大的优势，LED灯具必将成为未来灯具市场的主流产品，成为各项领域照明灯具的首选产品。

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