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摘要：本文在明确LED照明系统重要性的基础上，首先分析了LED的照明机理，其次重点研究了LED照明系统的设计原理、照明驱动选择、连接方式、模组连接等方面的设计，确保LED照明系统的稳定工作。
关键词：LED系统；照明驱动；模组连接
中图分类号：TB858
一、引言
LED光源研制的成功，为其以后在普通照明领域的应用发展创造条件，LED光源与白炽灯以及荧光灯等传统光源相比较，最吸引世界的目光就是节能和环保的特性。由于超高亮度LED近年来在技术上不断有新的突破，其应用领域不断扩展，已完全进入照明领域。我国超高亮度LED产业同样受到各级政府的高度重视和大力支持，设计有效的LED照明系统、推广“绿色照明”工程是我国非常必要的，它的宗旨是节约能源，保护环境，提高照明质量。
二、LED的照明机理分析
LED是由Ⅲ-Ⅴ族化合物，如GaAs、GaP、GaAsP等半导体制成的，其核心是PN结。所谓P-N结是指在P型半导体和N型半导体之间的一个过渡层。因此，它具有一般PN结的伏安特性，即：正向导通，反向截止，击穿特性。由于不同材料的禁带宽度不同，所以由不同材料制成的發光二极管可发出不同长的光。发光二极管所发出的光不是纯单色光，但是，除了激光外，它的谱线宽度都比其他光源所发出光的谱线窄。对于传统的LED，单个发光二极管通常是在厚度约为0.2-0.3mm的芯片上形成面积约为0.4*0.4mm2的PN结，并在P面和N面上分别做出电极，再用环氧树脂封装，封装后的发光二极管许多特性与基本PN结相同。
三、LED照明系统的设计
1、LED照明系统的设计原理
本文研究的LED照明系统由电源电路、LED恒流源驱动电路、光控电路、声控电路等组成。电源电路由整流二极管VD1-VD4、限流电阻R1、稳压二极管VS和滤波电容器C1组成；LED恒流源驱动电路由芯片HV9922和电容、电感组成；光控电路由光敏电阻器RG和数字集成电路IC内电路组成；声控电路由传声器BM、晶体管V和IC内电路组成。接通电源后，交流220V电压经VD1-VD4整流、R1限流降压、VS稳压及C3滤波后，产生+9电压供给V和IC，V进入导通状态。在白天，光敏二极管D2受光照射而呈低阻状态，CD4011的1脚边为低电平，11脚输出低电平，VT截止，照明灯不亮。当夜幕降临时，RG因无光照射而呈高阻状态，CD4011的1脚变为高电平。此时若有声音，则该声音信号经传声器BM转换为电信号后，再经电容器C4加至V的基极，使V瞬间截止，CD4011的2脚由低电平变为高电平，IC的3脚为低电平，4脚和11脚变为高电平，使VT受触发而导通，照明灯点亮，与此同时，CD4011第4脚输出的高电平经D3对延时电容器C5充电。
2、LED照明驱动芯片的要求
LED驱动器在本质上就是经过变换的LED电源，为满足不同输入电压、不同输入电流、不同数量的LED及不同应用的要求，对白光LED驱动器的基本要求如下：（1）驱动器应有升、降压功能，以满足LED的工作电压要求；驱动器应有高的功率转换效率，以保持LED光源的节能优势。目前高的功率转换效率可达80%～90%，一般可达到60～80%。（2）在多个白光LED并联使用时，要求各白光LED的电流相匹配，以使亮度均匀；同时具有低功耗，静态电流小，并且有关闭控制的功能。（3）有完善的保护电路，如低压锁存、过压保护、过热保护、输出开路或短路保护；同时具有小尺寸封装，并要求外围组件少而小，以使占印制板的面积小，对其他的电路干扰小、使用方便，价位低。
3、LED照明系统的连接方式
LED作为驱动电路的负载，要把几十个甚至上百个组合在一起，构成发光组件，LED负载的连接形式直接关系到可靠性和使用寿命。本文设计的LED照明系统采用混联方式。当某一串联支路上有一只LED品质不良而短路时，不管采用恒压式驱动方式还是恒流式驱动方式，该串联支路相当于少了一只LED，通过该串联电路的电流将增大，很容易损坏该串联支路中的LED。大电流通过损坏的这串LED后，由于通过的电流较大，多表现为断路。断开一个LED串联支路后，如果采用恒压式驱动方式，驱动器的输出电流将减小，而不影响余下的所有LED正常工作。如果采用恒流式LED驱动方式，由于驱动的输出电流保持不变，分配在余下的LED中的电流将增大，容易损坏所有的LED。
4、LED照明模组连接的设计
如果把LED模组只用串联或是并联都会造成不好的后果，为了使LED能够更好的工作，本文将采取交叉混联的方式，将并联3条支路，每条支路上有16个LED灯串联，并联支路上的等电位再相互连接。当有一个LED因为产品质量不好而断路，电路可以从并联的另一条支经过，这样整个模组只有一个LED灭灯，其他的继续工作；当一个LED因为产质量不好而短路，可能全部熄灭，也可能部分工作。
四、结语
照明系统中的LED是电流控制元件，通过流过的电流，直接将电能转变为光能，故也称光电转换器。因其不存在摩擦损耗和机械损耗，所以在节能方面比一般的光源的效率高，但是LED光源并不能像一般的普通光源一样可以直接使用电网电压，它必须配置一个电压转换装置，提供满足其额定的电压、电流，才能正常使用，即LED专用电源。但是各种不同的LED电源其性能和转换效率各不相同，所以选择合适、高效的LED专用电源，再加上合理的电路设计才能真正体现LED照明光源高效特性。
参考文献：
[1]谢兴华.国内LED封装技术的发展现状与趋势分析[J].广东科技，2009（19）.
[2]浅谈LED太阳能灯技术原理[J].电源世界，2009（09）.
[3]孙宏亮，杨晓光，安永生，聂鹏祥，厉梁.LED照明设计与选型若干问题的探讨[J].电气应用，2009（19）.
关键词：LED系统；照明驱动；模组连接
中图分类号：TB858
一、引言
LED光源研制的成功，为其以后在普通照明领域的应用发展创造条件，LED光源与白炽灯以及荧光灯等传统光源相比较，最吸引世界的目光就是节能和环保的特性。由于超高亮度LED近年来在技术上不断有新的突破，其应用领域不断扩展，已完全进入照明领域。我国超高亮度LED产业同样受到各级政府的高度重视和大力支持，设计有效的LED照明系统、推广“绿色照明”工程是我国非常必要的，它的宗旨是节约能源，保护环境，提高照明质量。
二、LED的照明机理分析
LED是由Ⅲ-Ⅴ族化合物，如GaAs、GaP、GaAsP等半导体制成的，其核心是PN结。所谓P-N结是指在P型半导体和N型半导体之间的一个过渡层。因此，它具有一般PN结的伏安特性，即：正向导通，反向截止，击穿特性。由于不同材料的禁带宽度不同，所以由不同材料制成的發光二极管可发出不同长的光。发光二极管所发出的光不是纯单色光，但是，除了激光外，它的谱线宽度都比其他光源所发出光的谱线窄。对于传统的LED，单个发光二极管通常是在厚度约为0.2-0.3mm的芯片上形成面积约为0.4*0.4mm2的PN结，并在P面和N面上分别做出电极，再用环氧树脂封装，封装后的发光二极管许多特性与基本PN结相同。
三、LED照明系统的设计
1、LED照明系统的设计原理
本文研究的LED照明系统由电源电路、LED恒流源驱动电路、光控电路、声控电路等组成。电源电路由整流二极管VD1-VD4、限流电阻R1、稳压二极管VS和滤波电容器C1组成；LED恒流源驱动电路由芯片HV9922和电容、电感组成；光控电路由光敏电阻器RG和数字集成电路IC内电路组成；声控电路由传声器BM、晶体管V和IC内电路组成。接通电源后，交流220V电压经VD1-VD4整流、R1限流降压、VS稳压及C3滤波后，产生+9电压供给V和IC，V进入导通状态。在白天，光敏二极管D2受光照射而呈低阻状态，CD4011的1脚边为低电平，11脚输出低电平，VT截止，照明灯不亮。当夜幕降临时，RG因无光照射而呈高阻状态，CD4011的1脚变为高电平。此时若有声音，则该声音信号经传声器BM转换为电信号后，再经电容器C4加至V的基极，使V瞬间截止，CD4011的2脚由低电平变为高电平，IC的3脚为低电平，4脚和11脚变为高电平，使VT受触发而导通，照明灯点亮，与此同时，CD4011第4脚输出的高电平经D3对延时电容器C5充电。
2、LED照明驱动芯片的要求
LED驱动器在本质上就是经过变换的LED电源，为满足不同输入电压、不同输入电流、不同数量的LED及不同应用的要求，对白光LED驱动器的基本要求如下：（1）驱动器应有升、降压功能，以满足LED的工作电压要求；驱动器应有高的功率转换效率，以保持LED光源的节能优势。目前高的功率转换效率可达80%～90%，一般可达到60～80%。（2）在多个白光LED并联使用时，要求各白光LED的电流相匹配，以使亮度均匀；同时具有低功耗，静态电流小，并且有关闭控制的功能。（3）有完善的保护电路，如低压锁存、过压保护、过热保护、输出开路或短路保护；同时具有小尺寸封装，并要求外围组件少而小，以使占印制板的面积小，对其他的电路干扰小、使用方便，价位低。
3、LED照明系统的连接方式
LED作为驱动电路的负载，要把几十个甚至上百个组合在一起，构成发光组件，LED负载的连接形式直接关系到可靠性和使用寿命。本文设计的LED照明系统采用混联方式。当某一串联支路上有一只LED品质不良而短路时，不管采用恒压式驱动方式还是恒流式驱动方式，该串联支路相当于少了一只LED，通过该串联电路的电流将增大，很容易损坏该串联支路中的LED。大电流通过损坏的这串LED后，由于通过的电流较大，多表现为断路。断开一个LED串联支路后，如果采用恒压式驱动方式，驱动器的输出电流将减小，而不影响余下的所有LED正常工作。如果采用恒流式LED驱动方式，由于驱动的输出电流保持不变，分配在余下的LED中的电流将增大，容易损坏所有的LED。
4、LED照明模组连接的设计
如果把LED模组只用串联或是并联都会造成不好的后果，为了使LED能够更好的工作，本文将采取交叉混联的方式，将并联3条支路，每条支路上有16个LED灯串联，并联支路上的等电位再相互连接。当有一个LED因为产品质量不好而断路，电路可以从并联的另一条支经过，这样整个模组只有一个LED灭灯，其他的继续工作；当一个LED因为产质量不好而短路，可能全部熄灭，也可能部分工作。
四、结语
照明系统中的LED是电流控制元件，通过流过的电流，直接将电能转变为光能，故也称光电转换器。因其不存在摩擦损耗和机械损耗，所以在节能方面比一般的光源的效率高，但是LED光源并不能像一般的普通光源一样可以直接使用电网电压，它必须配置一个电压转换装置，提供满足其额定的电压、电流，才能正常使用，即LED专用电源。但是各种不同的LED电源其性能和转换效率各不相同，所以选择合适、高效的LED专用电源，再加上合理的电路设计才能真正体现LED照明光源高效特性。
参考文献：
[1]谢兴华.国内LED封装技术的发展现状与趋势分析[J].广东科技，2009（19）.
[2]浅谈LED太阳能灯技术原理[J].电源世界，2009（09）.
[3]孙宏亮，杨晓光，安永生，聂鹏祥，厉梁.LED照明设计与选型若干问题的探讨[J].电气应用，2009（19）.