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电子信息技术在LED照明中的应用

作者:时间:2012-07-16来源:网络收藏

基于的这些特性,大体可以给出了三种模型,分别针对LED的通用照明、的智能控制、与太阳能风能的结合设计,说明技术在LED照明中一些应用。

  模型一:电源+光源

  现代电光源的工作本质就是将电能转化为光能,同时伴随一定的散热。所以,LED的通用照明模型中就只包括电源和光源两部分。在这种模型下,只能实现照明的开关控制,不能实现照明的调光、通信、反馈等功能。

  电源具体是指AC-DC恒流型开关电源。AC-DC是指交流到直流的转换,因为LED实际上是一个半导体二极管,它是在直流电压下工作的。LED还有一个特性就是其工作电流近似值是工作电压的指数函数,电压的微小波动就会引起电流的巨大变化,严重时会直接烧毁LED,所以要保证LED的安全工作,必须使其工作电流恒定。通常家用电器的电源都是恒压的,LED的特性决定了它要采用恒流电源。为了提高LED工作的可靠性,我们一般要采用隔离型的开关电源,实现LED与市电电网的有效隔离。和开关电源相对应的,还有一类叫线性电源,现在已经很少使用了,因为开关电源在效率和体积上更占优势。现在的开关电源技术,能将转换效率做到85%甚至更高,功率因数0.95以上,总谐波在15%以内。这些指标也是我们选择开关电源的基本要求。

  光源就是LED芯片,这是LED照明的核心元件。除了工作电流、管压降等电学参数外,我们更关心的是它的光学指标,如光通量、光效、色温、显色指数、光衰等等。LED的光学性能与其温度密切相关,温度的升高会引起光效降低、色温漂移、寿命下降等问题,因此散热技术在LED照明中尤为重要。热力学知识告诉我们,物体的散热只有三种方式:传导、对流和辐射。由于LED芯片只是固定的发出某种波长的可见光,所以不存在红外辐射散热。在LED中,主要是传导散热,同时伴随一定的对流散热。减少LED的热传导环节和降低每个环节的热阻,必要时采用强制风冷,都是散热设计中的考虑因素。

  模型二:电源+控制+光源

  模型二比模型一多了一个控制模块,这就大大丰富了LED照明的功能。如果说模型一只是一个照明产品,那么模型二可以说是一个照明系统了。由于加入了控制模块,电源就变成恒压型开关电源了,但是LED光源的工作还是需要恒流型电源,这部分(恒流驱动)我们放在控制模块中一起实现了。下面,我们重点分析一下LED照明的控制系统。

  LED照明的控制系统,可大可小,功能丰富。如:无线遥控调光系统、色温可调照明系统、RGB调光调色系统、模拟日光照明系统、带DALI协议的智能照明系统、基于ZigBee和GPRS的无线路灯控制系统等。透过现象看本质,所有这些照明控制系统,都是利用电子技术领域中的嵌入式技术、通信技术、传感器技术、计算机技术以及电力电子技术等发展建立起来的。看似纷繁复杂化,其实有据可循。

  为了理清脉络,我们可以将LED照明控制系统分为8个层次,逐层阐述。如果我们能够把每个层次的技术方案做好,那么任何复杂的控制系统我们都可以像“搭积木”一样,轻松的实现。

  LED照明控制系统的8个层次由底向上依次为:供电层、驱动层、光层、感器层、议层、信层、作层、统实现层。

  供电层

  供电层为整个控制系统提供高效稳定的直流电源。与LED光源工作需要的恒流电源不同,控制系统的工作需要的是恒压电源。供电层的电源获得有两个途径:一是从LED照明灯具上的恒压电源上获取,这是一个DC-DC(直流到直流)转换,因为灯具上的恒压电源的电压通常很高,而控制系统的电压很低,所以要做一个从直流到直流的降压转换;二是从交流市电获取,这是一个AC-DC(交流到直流)转换,为了安全,通常也要做成隔离型的开关电源,因为控制系统的功耗通常很低,所以这里的恒压电源对转换效率的要求就不是很高。

  驱动层


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关键词: 电子信息 LED照明

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