LED節能燈電路設計與元器件選擇

摘 要：隨著社會的發展與科技力量的進步，人們在照明方面的資源損耗數量也越來越大，照明所產生的能源消耗與環境污染問題也日漸引起了人們的重視。現如今，LED節能燈所采用的白色發光二極管則以其高校、節能、環保等綠色理念進入了人們的生活，半導體照明產業商機巨大，在市場上擁有著廣闊的發展前景，特別是LED節能燈的出現與發展，將會逐漸取代傳統日光燈、白熾燈來為人們的生活提供服務。本文以LED節能燈的發展歷史作為切入點，簡要分析LED節能燈的優勢與設計原理。

關鍵詞：LED節能燈；電路設計；元器件

節能減排是我國當前首要關注問題，在全球生態環境日漸惡劣，能源危機逐漸加大的情況下，如何合理利用有效資源問題值得人類深思，就我國目前能源利用形勢而言，要想有效降低國家電能消耗，就要大力推廣使用綠色光源，LED節能燈正以其綠色環保的設計逐步進入了人們的視野，贏得了人們的喜愛，為社會發展起到了巨大的推動作用。LED節能燈與傳統的白熾燈不同，LED節能燈的發光二極管主要有三種光線混合產生，二極管通常由半導體、電極引線與管殼構成，具有單項導電性，在照明產業中起著重要的作用。目前我國關于LED節能燈標準方案的出臺將進一步推動我國半導體照明體系的建立。

1 LED發光原理

LED節能燈采用的發光二極管是由GaP、GaAs等半導體組合而成，其核心構造為pn結，發光二極管不僅具有一般pn結構的特性，能夠進行正、反向導通，還可以在一定條件下產生光照。在正向電壓下，電子從N區進入P區，空穴由P區進入N區，進入對方區域的少子與多子復合發光，產生光照，如圖1所示。

2 LED節能燈電路結構及連接方式

2.1 電路結構

如圖1所示，LED照明電路結構主要由30-40個LED燈進行串聯，燈的數量可以隨需求增加。

LED節能燈通常使用220V交流電，讓其經過降壓電容降壓后進行全橋整流，再通過濾波器經限流電阻R3給LED燈提供恒流電源。經降LED燈額定電流為18mA±，因此，LED節能燈的安裝也通常采用杯矩形式進行，為其提供更好的散熱。

2.2 連接方式

LED節能燈采用全部串聯方式，如圖3所示，將多只LED正負極連接成串，串入限流電阻R，并且通過每只LED燈的工作電流相同。LED燈的串聯要求驅動器能夠輸出較高的電壓，若LED的一致性相差較大，分配在其兩端的電壓也會有所差異，通過LED的電流相同，則LED燈亮度一致。通常有一顆LED燈因為質量原因導致短路時，電路由于采用了穩壓方式進行驅動，驅動器的輸出電壓不變，在分配時剩余的LED燈兩端的電壓則會加大，容易引起損壞。但采用恒流串聯方式驅動LED燈電流，就可以有效避免剩下的LED燈被升高電壓損壞。

3 LED節能燈元器件的選擇

（1）LED節能燈一般選用高亮度白光二極管，電壓保持在3.0-3.6之間。圖1以40顆LED節能燈為了，每盞燈的電壓數為3V，總電壓數為120V。

（2）R1為電源進線中的一個300Ω/2W-5W的串聯電阻，可以有效減少電路短路故障，避免故障擴大化，還可以便于測量電壓計算電路消耗功率。

（3）C1為整個LED燈運作帶去電容降壓，利用電容在交流信號的一定頻率下產生的容抗來限制LED等的最大工作電流，如在50Hz的工頻下，11uF電容產生的容抗大約為3180Ω，當220V的電壓在電容器兩端進行流通，其最大電流可產生至70mA，盡管有電流通過，但在電容器上不會進行消耗，電容達到理想度，其流動電流為虛部電流，所做功則為無功功率。

（4）R3為限流電阻，一般在5K左右，防止電路電壓和溫度升高，限制LED電流。C2為濾波電容，能夠對從C1通過的充電電流產生緩沖作用，減少電流對LED電路的損耗，要采用耐壓250V以上的電容。C2是濾波電容，開燈的瞬間因為C1的存在會有一個很大的充電電流，該電流將會對LED產生損傷，有了C2的介入，開燈的充電電流完全被C2吸收起到了開燈防沖擊保護，濾波電容要用耐壓250v以上。

4 結論

綜上所述，LED節能燈能夠有效節約能源、高效照明，其損耗小、使用壽命長、綠色環保、安裝方便等特點也逐漸得到了人們的親睞，越來越多的人開始使用LED照明燈，為照明產業帶來了新的商機。而LED作為一種新型的節能環保的照明產品，其設計必定會成為未來照明產業主流發展的必經之路。

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