1、LED介绍

　　1.1 LED发光原理和发展历史

　　LED无论在结构上还是在发光原理上，都与传统的白炽灯有着本质的不同。被用于照明的发光二极管主要是发出白光的二极管，由红、黄、蓝三种光“混合”后产生。二极管是电子线路中的常用元件，它由半导体PN结，加上电极引线和管壳制成，二极管具有单向导电性。发光二极管通常用砷化镓、磷化镓、氮化镓等半导体材料制成，它在通过正向电流时会发光。

　　产业照明技术在IT及BIO革命中起着举足轻重的作用，LED是21世纪的新光，其应用及研究并迅速发展，韩国及东亚的LED技术领先于世界市场（占世界市场的70%），LED技术的巨大浪潮将是人类照明史的第二次革命，在未来五年，LED技术将迈向白热灯，日光灯，卤素灯的替代地位。2010年LED灯将占世界照明市场的16%。广东LED路灯地方标准的出台，将进一步促进我国半导体照明标准体系的建立，为地方的应用示范工作发挥重要作用，当前，在国家政策鼓励和支持下，广东正在通过开展“十城万盏”、“千里十万”等LED照明应用工程。

　　1.2 LED发光二极管优势多

　　（1）环保灯具、无公害

　　传统的灯中含有大量的水银蒸汽，如果破碎水银蒸汽对到大气中有危害。但LED日光灯则不使用以上有害有毒的原理，对环境起到保护作用。LED日光灯公认为目前绿色照明。

　　（2）高效率、发热少

　　传统灯热能大，LED灯具把电能全都转换为光能，不会造成能源的浪费。

　　（3）清静舒适、没有噪音LED灯具没有噪音，对于使用精密电子仪器的场合为上佳之选，适合于图书馆，办公室之类的场合。

　　（4）柔和光线、有利眼睛

　　传统的日光灯会产生100～120次的频闪。LED灯具是把交流电直接转换为直流电，不会产生闪烁现象，保护眼睛。

　　（5）不产生紫外线

　　LED灯具不会产生紫外线，因此不会象传统的灯具那样，有很多蚊虫围绕在灯源旁。室内会变得更加干净卫生整洁。

　　（6）电压可调范围大

　　传统的日光灯是通过整流器释放的高电压来点亮的，当电压降低时则无法点亮。而LED灯具在一定范围的电压之内都能点亮，还能调整光亮度。

　　（7）省能源、长寿命

　　LED日光灯的耗电量不到日光灯的三分之一，寿命比日光灯长10倍，可以长期使用而无需更换，减少人工费用，更适合于难于更换的场合。

　　（8）固牢可靠、使用年限长

　　LED灯体是环氧树脂制作，更坚固牢靠，不会轻易损坏，比较放心使用。

　　图1发光二极管结构

2、LED节能照明电路设计

　　2.1 LED照明电路结构

　　该电路结构简单，由30～40个LED灯串联组成，也可以增加更多的LED灯串联组成，亮度增加了，同时成本也会增加。

　　图2电路原理图

　　图2是LED灯矩的实用电路图，使用220V电源供电，220V交流电经降压电容降压后经全桥整流再通过滤波后经限流电阻R3给串联的40颗LED提供恒流电源。LED的额定电流为18mA上下，所以抛开传统的灯杯安装形式，采用杯矩的形式，方便热量的散出。

　　2.2 LED节能灯元器件的选择及作用

　　（1）LED要选用高亮度的白光二极管，电压3.0～3.6v电流18mA上下。一般的LED的脚都很长的，为了方便焊接先用尖嘴钳或斜口钳预剪脚留有2～3mm的引脚就可以了。以40颗LED为例，每颗灯的电压为3V，总电压为120V。

　　（2）R1是保护电阻，在电源进线中串联一个300Ω2W～5W的电阻，一来保护电路(若万一电路中有未查出的短路故障，有了电阻可避免故障扩大)，二来可测量电阻上的电压以算出电路消耗的电流和功率。

　　（3）C1起到电容降压的作用，他的工作原理是利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流。例如，在50Hz的工频条件下，一个1uF的电容所产生的容抗约为3180欧姆。当220V的交流电压加在电容器的两端，则流过电容的最大电流约为70mA。虽然流过电容的电流有70mA，但在电容器上并不产生功耗，应为如果电容是一个理想电容，则流过电容的电流为虚部电流，它所作的功为无功功率，R2是电容C1的卸放电阻。在设计时降压电容要采用耐压在400V以上的涤纶电容或CBB电容。

　　（4）R3是限流电阻，防止电压升高和温度升高LED的电流增大，根据灯的数量，应选择在5K左右。C2是滤波电容，开灯的瞬间因为C1的存在会有一个很大的充电电流，该电流将会对LED产生损伤，有了C2的介入，开灯的充电电流完全被C2吸收起到了开灯防冲击保护，滤波电容要用耐压250v以上。

　　2.3 LED节能原理和维修方便

　　LED耗电计较小。以30支5mm的LED灯测试，一个小时耗电约3W，大约是25W白炽灯的十分之一，但亮度比白炽灯亮、寿命长。以LED灯每天点亮24小时算，可使用10年。

　　整个电路满足恒流源，电源功耗和体积小，维修方便，如果电路中LED灯有短路现象，不会影响电路的照明，电路可以正常工作；如果LED灯是有开路，将其短路，电路照常可以使用。

2.4 LED节能灯电路的安装及注意事项

　　（1）LED安装和焊接

　　电路板安装时要检查是否有瑕疵，将电路板安装面朝上，注意长脚是正极，短脚是负极，草帽型的帽沿有平面的是负极圆的一面的是正极，切勿装反因为LED是单向导电性而此电路采用的是串联电路，有一只装反整组灯就不会亮。装好了LED后将电路板焊接面朝上就可以进行焊接了，焊接要用30W的烙铁并接地线，焊接温度控制在230℃内，时间在2秒内。焊好后再用指甲剪修掉长出的引脚，完成灯板的组装。

　　图3 LED节能灯外型结构

　　（2）供电安装

　　组装供电电路，供电的焊接更加简单焊接成功如图4，因为灯矩里空间有限，元件要做一下整理以减少体积方便安装。

　　图4 供电电路

　　（3）供电和灯板测试

　　图 5

　　电源的测试，使输出电压在220V左右的直流电。在测试灯板的过程中，按要求选出阻值大致相同的电阻串入电路，并且将电流表串入电路，测试电流为18mA上下，可以满足要求，并注意在给电源做好绝缘。

　　（4）静电注意事项

　　静电很容易对LED造成损害，轻则光照度下降，重则造成LED短路，所以在接触LED时一定要佩带防静电手环，使用的电烙铁要防静电，烙铁一定要有接地线，最好使用防静电台垫。

　　3、结论

　　综上所述，LED具有节能、高效、长寿命、绿色环保、无辐射等显著特点，并且LED节能灯安装简单，方便。LED光源是21世纪光源市场的希望，众多优点预告其未来将逐步取代传统光源，奥科委指出高亮度LED将是人类继爱迪生发明白炽灯泡之后，最伟大的发明之一，当前全球能源危机的时候，能源是一种宝贵的资源，所以节约能源是未来面临的问题。

很明显，只要LED灯的成本随led技术的不断提高而降低。节能灯及白炽灯必然会被LED灯泡所取代。目前国家越来越重视照明节能及环保问题，已经在大力推行使用LED灯泡了。LED作为一种新型的节能、环保的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势。

转自：节能网 http://emc.ofweek.com     编辑：创选宝 S