1、會計學(xué)1LED照明路燈技術(shù)調(diào)研照明路燈技術(shù)調(diào)研1.LED芯片（燈珠）-發(fā)光2.LED透鏡-改變光的方向，打出特殊的光學(xué)效果3.燈板-LED的載體4.驅(qū)動（電源）-使LED發(fā)光（發(fā)動機(jī)） 5.燈體殼-美觀，防水防塵，散熱6.分控器-控制燈的變化方式 LED是一種固體光源，當(dāng)它兩端加上正向電壓，半導(dǎo)體中的少數(shù)載流子和多數(shù)載流子發(fā)生復(fù)合，放出的過剩能量將引起光子發(fā)射。采用不同的材料，可制成不同顏色有發(fā)光二極管 OA段：正向死區(qū) VA為開啟LED發(fā)光的 電壓。比如紅色（黃色）LED的開啟電壓一般為0.20.25V。 AB段：工作區(qū)在這一區(qū)段，一般是隨著電壓增加電流也跟著增加，發(fā)光亮度也跟著增大。但在這

2、個區(qū)段內(nèi)要特別注意，如果不加任何保護(hù)，當(dāng)正向電壓增加到一定值后，那么LED的正向電壓會減小，而正向電流會加大。如果沒有保護(hù)電路，會因電流增大而燒壞發(fā)光二極管。 OC段：反向死區(qū) LED加反向電壓是不 發(fā)光的（不工作），但有反向電流。這個反向電流很小，一般在幾A之 內(nèi)CD段：反向擊穿區(qū) LED的反向電壓一般不要超過10V，最大不得超過15V，否則就會出現(xiàn)反向擊穿，導(dǎo)致LED報廢。LED伏安特性曲線（1）單向?qū)щ?；?）LED有門限電壓。 LED的門限電壓和正常工作時的正向壓降與LED的光色有關(guān)；（3）具有非線性的伏安特性曲線，電流與電壓不成正比；（4）LED光通量隨電流增大而增加，但不成正比；（

3、5）對溫度敏感，結(jié)溫升高時，光輸出減少，正向電壓降低； LED的伏安特性并不是固定的，是隨著溫度而變化的，所以在恒壓供電時，LED電流隨溫度變化而變化，因?yàn)長ED的伏安特性具有負(fù)溫度系數(shù)的特點(diǎn)。溫度系數(shù)通常是-2mV/度（-1.52.5mV/C）,也就是隨著溫度的升高，其伏安特性左移，假如所加的電壓為恒定，那么顯然電流會增加。而LED本身的效率很低，溫升很高，加電以后，假如散熱不好，其溫度很容易上升到八、九十度以上。假定采用3.3V恒壓源常溫下工作在20mA，而溫度升高到85度時，電流就會增加到35-37mA，而其亮度并不增加。電流增加只會使它的溫升更高，這樣就會增加光衰，降低壽命。而且如果不

4、用恒流源而用恒壓源供電時，常溫下工作在20mA時,到了-40度時,電流就會降低至8-10mA,亮度會降低。 可以說，除了散熱問題以外，采用恒壓電源供電是引起光衰的主要原因。所以原則上來說，LED是禁止采用恒壓電源供電的。 LED燈的優(yōu)點(diǎn)1.體積小LED基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹脂里面，它非常的小和輕。2.耗電量低LED單顆燈珠的耗電低，一般來說LED燈珠的工作電壓是2-3.6V。工作電流是0.02-0.03A。這就是說：單顆燈珠消耗的電能不超過0.1W。一個1012瓦的LED光源發(fā)出的光能與一個35150瓦的白熾燈發(fā)出的光能相當(dāng)。 3.使用壽命長在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合?，LED的使用壽命

5、可達(dá)10萬小時，目前平均壽命在2萬-5萬小時。4.高亮度、低熱量LED使用冷發(fā)光技術(shù)，發(fā)熱量比普通照明燈具低很多。5.環(huán)保LED是由無毒的材料作成，不像熒光燈含水銀會造成污染，同時LED也可以回收再利用。6.堅(jiān)固耐用LED是被完全的封裝在環(huán)氧樹脂里面，它比燈泡和熒光燈管都堅(jiān)固。燈體內(nèi)也沒有松動的部分，這些特點(diǎn)使得LED可以說是不易損壞的。LED燈的缺點(diǎn)1、價格高 目前國內(nèi)市場來講，價格還太高，多數(shù)的老百姓還消費(fèi)不起。2、LED節(jié)能燈光效仍然不高 現(xiàn)在LED節(jié)能光效普遍在60-70lm/W，作為新一代的光源，LED節(jié)能燈光效如果能達(dá)到120lm/W以上，到那時才是LED燈具的春天。 3、散熱難

6、需要相對應(yīng)的散熱器，在LED芯片本身發(fā)熱量沒有大的改善情況下，需要在散熱器的結(jié)構(gòu)，熱管技術(shù)的應(yīng)用上，進(jìn)一步的發(fā)展，散熱結(jié)構(gòu)較占成本。 4、電源弱 電源是LED燈具最薄弱的環(huán)節(jié)，嚴(yán)重滯后LED燈具發(fā)展，品質(zhì)有待提高?，F(xiàn)在設(shè)計占燈具成本的20%左右，有些高，隨著技術(shù)發(fā)展電源大概在5-10%最為合理。5、散熱指數(shù)不高大部分LED節(jié)能燈顯色指數(shù)沒有過80，相比節(jié)能燈，還有差距。 6、LED燈長時間工作會光衰引起老化 1 、波長：光的色彩強(qiáng)弱變化，是可以通過數(shù)據(jù)來描述，這種數(shù)據(jù)叫波長。我們能見到的光的波長，范圍在380至780nm之間。單位：納米（nm） 2、 亮度：亮度是指物體明暗的程度，定義是單位面

7、積的發(fā)光強(qiáng)度。單位：尼特（nit） 3、 光強(qiáng)：指光源的明亮程度。也即表示光源在一定方向和范圍內(nèi)發(fā)出的可見光輻射強(qiáng)弱的物理量。 單位：燭光（cd） 4、 光通量：光源每秒鐘所發(fā)出的可見光量之總和。單位：流明（Lm） 5 、光效：光源發(fā)出的光通量除以光源的功率。它是衡量光源節(jié)能的重要指標(biāo)。單位：每瓦流明（Lm/w）。 6 、顯色性：光源對物體呈現(xiàn)的程度，也就是顏色的逼真程度。通常叫做顯色指數(shù)單位：Ra。 7、色溫：光源發(fā)射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時，黑體的溫度稱為該光源的色溫。 單位：開爾文（k）。 8、眩光：視野內(nèi)有亮度極高的物體或強(qiáng)烈的亮度對比，所造成的視覺不舒適稱為眩光，眩光

8、是影響照明質(zhì)量的重要因素。 幾種主要光源的性能比較項(xiàng)目白熾燈熒光燈高壓汞燈高壓鈉燈LED發(fā)光效率lm/w151005012050-100壽命Kh28-106-202020顯色指數(shù)998045237080驅(qū)動電路簡單中復(fù)雜復(fù)雜中安全性一般一般差差高可靠性差差一般一般高調(diào)光性能好差差差很好方向性差很差差差好環(huán)保性一般汞污染汞污染汞污染好價格很低一般一般一般很高類別電壓(V)耗電量(W)光通量(lm)發(fā)光效率(lm/W)壽命(hour)白熾燈泡24040470151,000節(jié)能燈（CFL）24011627608,000LED燈泡240 53504008050,000白熾燈泡15W25W40W75W1

9、00W節(jié)能管（CFL）3W8W11W15W20WLED燈泡1W3W4W8W12W引起光衰的原因主要有以下幾點(diǎn)：1、LED燈珠芯片的封裝工藝不同，老化敏感度不同2、LED光源工作情況溫度 3、LED路燈的外殼（導(dǎo)熱情況） 至于LED燈珠工作多長時間引起開始引起光衰效應(yīng)，并沒有具體的經(jīng)驗(yàn)值，引起光衰的主要原因是LED芯片對溫度的反映情況，目前，對燈珠的光衰測試一般是以1000個小時為單位。三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：1、光學(xué)設(shè)計：提高燈具效率2、散熱設(shè)計：提高光效、降低光衰、延長壽命3、驅(qū)動器（電源）設(shè)計：提高整體效率與使用壽命二次光學(xué)設(shè)計不理想燈具光束角小照明效果欠佳，“斑馬效應(yīng)”常規(guī)布燈間距無二次光學(xué)設(shè)計圓

10、形照明亮斑減小布燈間距成本增加利用效率低光學(xué)設(shè)計路面光斑形狀中心過亮逸散光多能量浪費(fèi)矩形亮區(qū)契合道路走向照度均勻合理分配能量光學(xué)設(shè)計光輸出的溫度敏感性：0.4%/C壽命的溫度敏感性：CREE公司的LED（右上圖）：當(dāng)溫度超過65度后，每上升10C，壽命減少一半！LUMILED公司的LED：當(dāng)溫度超過115度后，每上升12C，壽命減少一半！每個公司的LED臨界溫度參數(shù)不盡相同，但超過閾值之后，每超過一定度數(shù)，壽命減半的趨勢都差不多。散熱設(shè)計 熱管技術(shù) 熱管散熱應(yīng)當(dāng)是所有散熱方式中熱量導(dǎo)散效率較高的，但由于熱管散熱器的方向性方位局限和LED 燈具的結(jié)構(gòu)特殊性，使熱管散熱在 LED 散熱方面結(jié)構(gòu)很難

11、成型，不但外觀難看，而且成本高， 且存在防水防塵等防護(hù)問題，目前使用較少。 風(fēng)冷技術(shù) 散熱效率高，但風(fēng)扇也消耗能量，且易壞，目前LED燈中使用不多。 自然散熱 散熱方案散熱設(shè)計 依靠依靠散熱器傳導(dǎo)散熱，效率最低，但考慮到價格，能耗等綜合來看，效果最 優(yōu)。目前，自然散熱是LED路燈中最主要的散熱方案，如何有效的利用散熱器疏散熱量，設(shè)計合理的散熱結(jié)構(gòu)是各個公司的重點(diǎn)研究方向。 一般說來，普通散熱器自然要選擇金屬作為散熱器的材料。對所選用的材料，希望其同時具有高比熱和高熱傳導(dǎo)系數(shù)，銀和銅是最好的導(dǎo)熱材料，其次是金和鋁。但是金、銀太過昂貴，所以，目前散熱器主要由鋁和銅制成。相比較而言，銅和鋁合金二者同

12、時各有其優(yōu)缺點(diǎn)：銅的導(dǎo)熱性好，但價格較貴，加工難度較高，重量過大，且銅制散熱器熱容量較小，而且容易氧化。另一方面純鋁太軟，不能直接使用，都是使用的鋁合金才能提供足夠的硬度，鋁合金的優(yōu)點(diǎn)是價格低廉，重量輕，但導(dǎo)熱性比銅就要差很多。 熱管技術(shù)熱管的原理 利用了熱傳導(dǎo)原理與致冷介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì)，透過熱管將發(fā)熱物體的熱量迅 速傳遞到熱源外 。帶熱管導(dǎo)熱LED燈具的結(jié)構(gòu)形式帶熱管導(dǎo)熱的LED燈具的特點(diǎn)1.熱管只是增加熱傳導(dǎo)速率，但不具備散熱能力。2.熱管+散熱片+足夠的散熱面積+足夠的與空氣對流的環(huán)境，才能解決LED散熱問題。 從燈具光源發(fā)出的熱量通過熱管傳遞到散熱片上， 熱管可以增加熱傳導(dǎo)速率（熱

13、管本身不具備散熱能力），但是熱量傳遞到散熱片上后，還需要散熱片有足夠的散熱面積和足夠的與空氣對流的環(huán)境，如果上述條件滿足不了，則系統(tǒng)熱平衡后，LED散熱問題依然存在。驅(qū)動電源設(shè)計LED驅(qū)動電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動LED發(fā)光的電壓轉(zhuǎn)換器，通常情況下：LED驅(qū)動電源的輸入包括高壓工頻交流（即市電）、低壓直流（電池，低壓電源）、高壓直流（高壓電源）、低壓高頻交流（如電子變壓器的輸出）等。而LED驅(qū)動電源的輸出則大多數(shù)為可隨LED正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流源。 現(xiàn)在通行的有兩種：1、一個恒壓源供多個恒流源，每個恒流源單獨(dú)給每路LED供電。這種方式，組合靈活，一路LED故障，不

14、影響其他LED的工作，但成本會略高一點(diǎn)。2、一個直接恒流供電，LED串聯(lián)或并聯(lián)運(yùn)行。它的優(yōu)點(diǎn)是成本低一點(diǎn)，但靈活性差，還要解決某個LED故障，不影響其他LED運(yùn)行的問題。這兩種形式，在一段時間內(nèi)并存。多路恒流輸出供電方式，在成本和性能方面會較好。AC/DC單級恒流驅(qū)動（效率較高）AC/DC電源模塊+DC/DC（開關(guān)電源）恒流驅(qū)動模塊（通用性較強(qiáng)）常見的連接形式:串聯(lián)簡單串聯(lián)帶并聯(lián)穩(wěn)壓管的串聯(lián)簡單并聯(lián)獨(dú)立匹配并聯(lián)常見的連接形式:并聯(lián)先串后并先并后串常見的連接形式:混聯(lián)連接形式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)串聯(lián)簡單串聯(lián)電路簡單，LED電流相同，亮度一致可靠性不高，驅(qū)動器輸出電壓高帶旁路串聯(lián)電路簡單，可靠性高，LED電流

15、相同，亮度一致元器件數(shù)量增加，體積大，成本高并聯(lián)簡單并聯(lián)電路簡單，驅(qū)動電壓低均流問題獨(dú)立匹配并聯(lián)可靠性好，單個LED保護(hù)完善電路復(fù)雜，體積大，成本高，不適應(yīng)LED多的場合混聯(lián)先并后串可靠性較高，總體效果較高，適用范圍較廣電路復(fù)雜，并聯(lián)的單個LED或LED串需解決均流問題先串后并LED燈珠的連接方式的優(yōu)缺點(diǎn)光學(xué)設(shè)計、散熱設(shè)計、驅(qū)動器（電源）設(shè)計、LED芯片等四個部分直接決定了LED燈具的優(yōu)劣。LED芯片層次不齊，光強(qiáng)、發(fā)熱等差別較大。而散熱設(shè)計和驅(qū)動電源的設(shè)計直接關(guān)乎到LED燈的壽命，光學(xué)設(shè)計會影響到LED路燈的實(shí)際應(yīng)用。 LED燈具 在LED燈中驅(qū)動電源最重要，電源芯片是最核心的部分。 1.

16、驅(qū)動芯片的標(biāo)稱輸入電壓范圍應(yīng)當(dāng)滿足DC8-40V，耐壓如能大于45V更好；AC 12V或24 V輸入時簡單的橋式整流器輸出電壓會隨電網(wǎng)電壓波動，特別是電壓偏高時輸出直流電壓也會偏高，驅(qū)動IC如不能適應(yīng)寬電壓范圍，在電壓升高時會被擊穿，LED光源也因此被燒毀。 2. 驅(qū)動芯片的標(biāo)稱輸出電流要求大于1.2-1.5A，作為照明用的LED光源，1W功率的LED光源其標(biāo)稱工作電流為350mA，3W功率的LED光源其標(biāo)稱工作電流為700mA，功率大的需要更大的電流，因此LED照明燈具選用的驅(qū)動IC必需有足夠的電流輸出，設(shè)計產(chǎn)品時必需使驅(qū)動IC工作在滿負(fù)輸出的70-90%的最佳工作區(qū)域。使用滿負(fù)輸出電流的驅(qū)

17、動IC在燈具狹小空間散熱不暢，容易疲勞和早期失效。 3. 驅(qū)動芯片的輸出電流必需長久恒定，LED光源才能穩(wěn)定發(fā)光，亮度不會閃爍；對于輸出電流有一定離散性的驅(qū)動芯片必需在出廠前分檔，調(diào)整PCB板上電流設(shè)定電阻(Rs)的阻值大小，使之生產(chǎn)的LED燈具恒流驅(qū)動板對同類LED光源的發(fā)光亮度一致，保持最終產(chǎn)品的一致性。 4. 驅(qū)動芯片的封裝應(yīng)有利于驅(qū)動芯片管芯的快速散熱，如將管芯(Die)直接綁定在銅板上，并有一Pin直接延伸到封裝外，便于直接焊接在PCB板的銅箔上迅速導(dǎo)熱。芯片本身的物理散熱結(jié)構(gòu)也是至關(guān)重要的。 5. 驅(qū)動芯片本身的抗EMI、噪音、耐高壓的能力也關(guān)系到整個LED燈具產(chǎn)品能否順利通過CE

18、、UL等認(rèn)證。 6. 驅(qū)動芯片自身功耗要求小于0.5W，開關(guān)工作頻率要求大于120Hz，以免工頻干擾而產(chǎn)生可見閃爍。LED芯片與散熱的關(guān)系 LED的散熱現(xiàn)在越來越為人們所重視，這是因?yàn)長ED的光衰或其壽命是直接和其結(jié)溫有關(guān)， 散熱不好結(jié)溫就高，壽命就短， 而且，結(jié)溫不但影響長時間壽命，也還直接影響短時間的發(fā)光效率 。除此以外LED的發(fā)熱還會使得其光譜移動；色溫升高；正向電流增大（恒壓供電時）；反向電流也增大；熱應(yīng)力增高；熒光粉環(huán)氧樹脂老化加速等等種種問題 。 LED芯片的散熱 LED發(fā)熱的原因是因?yàn)樗尤氲碾娔懿]有全部轉(zhuǎn)化為光能，而是一部分轉(zhuǎn)化成為熱能。LED的光效目前最高只有100lm/W

19、左右，其電光轉(zhuǎn)換效率大約只有2030%左右。也就是說大約70%的電能都變成了熱能。雖然電光轉(zhuǎn)換效率不高，但與其他照明光源相比，達(dá)到同樣的光亮所消耗的電量要小很多，比較節(jié)能！ 具體來說，LED結(jié)溫的產(chǎn)生是由于兩個因素所引起的。 1內(nèi)部量子效率不高，也就是在電子和空穴復(fù)合時，并不能100都產(chǎn)生光子，通常稱為由“電流泄漏”而使PN區(qū)載流子的復(fù)合率降低。泄漏電流乘以電壓就是這部分的功率，也就是轉(zhuǎn)化為熱能，但這部分不占主要成分，因?yàn)楝F(xiàn)在內(nèi)部光子效率已經(jīng)接近90。 2內(nèi)部產(chǎn)生的光子無法全部射出到芯片外部而最后轉(zhuǎn)化為熱量，這部分是主要的，因?yàn)槟壳斑@種稱為外部量子效率只有30左右，大部分都轉(zhuǎn)化為熱量了。 LE

20、D芯片到底板的散熱 ： LED芯片的特點(diǎn)是在極小的體積內(nèi)產(chǎn)生極高的熱量 。為了改善LED芯片本身的散熱，其最主要的改進(jìn)就是采用導(dǎo)熱更好的襯底材料，但效果都不是很好。 p核心控制模塊：一般采用的都是單片機(jī)：增強(qiáng)型51系列單片機(jī) stc12c5a60s2，摩托羅拉的MC68HC908GT16， silicon公司的c8051f330 單片機(jī)p定時模塊：時鐘芯片： DS12887 芯片，DS1302，提供時鐘基準(zhǔn)。p通信模塊：分為載波通信和無線通信。載波（PLC）芯片：瑞斯康RISE3501，上海彌亞微MI200E，青島東軟ES16T、ES1631等，福星曉程的PL2102，PL3105等，Eche

21、lon的PL3120、PL3150。無線芯片：ZigBee通信芯片T I 公司的CCZ430，LSD-RFC1100pLED 照明驅(qū)動電路：主要包括驅(qū)動電路和過溫度保護(hù)電路兩部分。 驅(qū)動電路:MAX5033芯片。過溫度保護(hù)電路: MBI1801芯片。該芯片內(nèi)部有溫度感應(yīng)器，可感應(yīng)到芯片的溫度。p光敏模塊：測量光強(qiáng)的芯片 TSL2561單燈節(jié)點(diǎn)控制器 實(shí)現(xiàn)的主要功能有：控制路燈開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)、溫度采集、濕度采集、亮度采集、計算電流電壓功率以及功率因數(shù)等。單燈控制器分為模塊式（內(nèi)置燈具中）和外掛式（可內(nèi)置燈桿中。 集中控制器 主要功能有：路燈時序調(diào)整、數(shù)據(jù)記錄、報警處理和發(fā)送。它負(fù)責(zé)控制網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，將監(jiān)控中心的命令下達(dá)給單燈控制器，將控制器及線路信息反饋監(jiān)控中心。 集中控制器處于監(jiān)控中心和各單燈控制器的中間，向上通過以太網(wǎng)、電話網(wǎng)/GSM、GPRS、485總線、RS232等方式同監(jiān)控中心通信，向下則是通過低壓電力網(wǎng)，以電力線載波為通訊方式，同各個路燈單燈控制器通信。 監(jiān)控中心 監(jiān)控中心主要實(shí)現(xiàn)通過監(jiān)控軟件對不同變壓器下的集中控制器進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問和控制，包括參數(shù)配置，控制命令發(fā)送、現(xiàn)場燈具狀態(tài)收集等。能夠顯