LED照明技术的研究与设计

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摘要：LED照明是目前应用最为广泛的照明系统之一，不仅能够进一步提高照明的质量，也能够让LED照明在使用过程中实现能量损耗的降低，延长灯具的使用年限。因此，进一步深入LED照明技术的研究，不断优化LED照明技术中存在的缺陷，有利于推动LED照明技术的升级，让照明的稳定性和亮度都得到有效的保障。

关键词：LED；照明技术；设计

白炽灯长期以来作为我国照明系统的主要形式之一，在进入新的时代后面对节能减排的客观要求，已经逐渐被LED照明技术所取代。LED照明技术不仅让光照的质量得到进一步提升，也能够保证光照过程中的稳定效果，减少使用过程中的电能消耗，这对于我国经济的健康可持续发展有积极的促进作用，能够进一步降低照明过程中对环境的影响。本文针对LED照明技术展开了研究，分析LED照明设计的有效方式。

一、LED发光源工作原理和特性

LED照明系统的主要发光源是二极管，制作这一产品的主要原材料是半导体，其中PN是最为常见的发光二极管的制作原材料。此时对发光二极管输入正向电压，就会使电子转变为光子的形式，从而实现有效的能量释放，以此来产生发光的效果。在PN结处附近的位置上往往会出现光源，而所使用的具体材料能够决定光的波长，并且不同的材料也会产生不一样颜色的光，目前常见的发光源色彩包括黄色、绿色和蓝色，由此也产生了相应的三种颜色的发光二极管。当工作电压出现变化时，发光二极管中的发光亮度就会产生相应的变化；同时，如果工作电流不断增大，也会让发光二极管中的发光亮度呈现出不断增长的现象[1]。

随着技术的不断发展，LED照明产品也开发出了太阳能源的利用方式，打造出了太阳能型光电转换装置，从而实现光能的有效存储，并且实现电能的自动控制，让LED灯能够在环境的变化中实现自动的开启和关闭。这种LED灯具通过数字式和模拟式技术的有效融合，能够在非黑夜状态下实现对照明工作的有效智能化处理，同时该系统往往具备更高的集成性，能够在统一的光电照明系统中完成不同LED灯的有效控制。另外，在太阳能装置的有效应用下，系统可以自动追踪太阳能的变化情况，以便进一步提高能量的存储效率，还能够实现对内部蓄电池的有效管理，从而进一步提高管控的灵活性。

太阳能光伏不仅具有较高的安全性和可靠性，同时也能够实现无机械传动，在使用过程中不会产生较大的噪声，出现故障的概率相对较低，维护起来相对简单便捷，同时配合第四代半导体技术的不断发展，为LED照明技术的进一步升级创造了良好的环境。在相同的条件之下，LED照明所使用的电能远远低于白炽灯所使用的电能，寿命也超出白炽灯正常使用寿命的100倍左右，照明的效率也提升了15倍，因此在未来的照明市场中会发挥更大的作用[2]。

二、LED照明亮度稳定性

从发光二极管的发光原理上来看，输入的电流强度会直接影响到它自身的发光亮度。同时，不同的发光二极管会存在一些差异，因此对应的电流曲线和电压曲线也并不完全相同，这就会使得不同的发光二极管出现亮度不一致的现象。为了确保发光二极管能够在相对稳定的电流输送下保证稳定的亮度，需要在发光二极管中增加相应的恒流驱动器，这样就能够确保发光二极管在工作的过程中能够处于相对稳定的电流和电压之中，从而确保发光二极管的发光亮度维持在稳定的状态之中[3]。同时，恒流驱动器还能够确保发光二极管在相对恒定的电压和电流之中保持较长的工作时间，这样就能够有效地延长发光二极管的使用寿命，也有利于进一步提高LED照明的使用寿命。

一般情况下，在进行恒流驱动器安装时，先要进行有效的外置电阻设计，并且确保通道内电流的匹配度差在6%以内，这样才能够让恒流驱动器更好的在LED照明灯管之发挥应有的作用。同时，为了进一步提高LED灯具的节能效果，在进行安装设计的过程中应该对恒流驱动器的快压进行科学的参数设置，使其维持在1.5V~2V之间。除此之外，在恒流驱动器的帮助下，发光二极管在工作的过程中往往处于相对稳定的恒流状态之下，因此所产生的跨压可能出现下降的问题，所以在进行照明设计的过程中还需要充分考虑跨压下降的现象，分析其产生的影响，并采取有效的措施进行弥补，这样才能够进一步提高LED照明设计的质量，提高照明的效果和稳定性。

三、LED照明节能方法

发光二极管不仅具有较高的节能效果，同时也具有较好的稳定性和安全性。在设计了相应的恒流驱动器之后，LED照明系统在使用的过程中很有可能出现耗能增加的现象，因此在设计的过程中同样需要采取有效的措施，进一步减少照明过程中的能源消耗。设计人员在进行恒流驱动器的设计工作室，需要分析发光二极管出现的压降问题，确定压降幅度没有超过2V，如果超出了这一数值，此时就需要借助优质的电压转换器减少压降产生的影响，

从而进一步使发光二极管的能耗得到有效降低，这样也能够确保发光二极管能够处于相对稳定的恒流工作模式下[4]。在设计电压转换器的过程中，是将电压转换器作为LED照明系统的重要开关对其进行有效控制，同时借助反馈电路中的相关数据明确开关工作的具体周期，这样能够进一步提高开关工作的质量和效率，从而确保LED照明系统中的电压保持稳定。一般情况下，在进行开关设计的过程中，会通过以下两种电源来完成设计目标：

第一种电源类别是恒压电源供应器，在进行设计使用的过程中会参考电源模块中具体的产品特性来进行有效的调整，从而确保输入电源的功率能够保证LED照明系统的正常运行。在进行设计的过程中，应该立足于国家的相关标准和LED照明系统的具体要求来挑选合适的设计方案，从而进一步提高设计的质量，为LED照明系统的正常运行奠定良好的基础。

第二种电源设计思路是联合恒定电流电路和AC/DC电路，因此能够在结构设计上进行有效的优化，使电源设计能够更好的在小空间的限制下发挥应有的作用。但是这种电源设计方式同样存在一定的缺陷，对电源效率和功率因子提出了更高的要求，同时在实现标准化的设计方面也存在一定的难度。因此从目前的实际应用情况来看，这种电源设计并没有得到相应的推广，主要是因为在现有的设计水平下很难进一步提高发光的效率，也很难达到高

功率因子所需要的标准，仍然需要通过有效的技术升级和研究不断突破瓶颈，从而找到解决问题的有效方式，进一步推动LED照明系统的有效完善，让LED照明系统的节能环保效果得到最大程度的发挥。

结语：

目前，随着绿色可持续发展理念的不断深入，人们进一步加强了对节能环保型产品的开发，LED照明系统不仅能够进一步降低照明过程中的能源消耗，也能够进一步延长照明系统的使用寿命，是目前照明市场中极具发展前景的产品类型。LED照明产品经过技术升级，目前已经能够满足基本的照明需求，达到了应有的发光效率，正在逐渐取代白炽灯作为主要光源。在对LED照明系统进行设计时，首先需要分析照明的需求来进行有效的模块设计，进一步提高电源模块的设计质量，同时根据不同灯具的具体性质来进一步优化照明系统的结构设计。除此之外，还可以通过电源控制IC的方式确保电源在工作的过程中能够具有较高的效率，提高LED照明系统的安全性和可靠性。

参考文献：

[1]薛媛.LED照明技术的创新发展和智能化应用[J].光源与照明,2022(02):54-56.

[2]孙佳甲.智慧城市背景下智能LED照明技术的应用[J].光源与照明,2021(09):21-23.

[3]陈世雄,郑春玲,陈翔,邵祥松,闫茂亭,郑兴.户外LED照明技术的发展研究[J].光源与照明,2021(S1):91-92.

[4]宋如锋.室内LED照明控制策略及技术研究进展[J].光源与照明,2021(03):28-29.

作者简介：郭大雄 1970年10月男广东广州汉族本科

职务职称：电子技术工程师研究方向:LED照明技术及驱动电源

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