「環保論文」-LED新能源論文

通用照明市場常用的光源包括白熾燈、緊湊型熒光燈（CFL）、線性熒光燈、高強度氣體放電燈（HID）以及新興的高亮度發光二極管（HBLED）等。隨着人們綠色環保意識的提高，通用照明市場也成為業界致力提高能效的重要目標。

就能效（總輸出流明與輸入功率比，lm/W）而言，不同的通用照明光源中，白熾燈的能效相對較低，標準60 W白熾燈能效範圍介於10至13lm/W之間（總輸出為600至800 lm），而CFL的典型能效達55至60 lm/W（由於光損耗，55lm/W的CFL燈具的淨能效僅在28至50 lm/W之間）。其它的光源，如金屬鹵素HID燈能效約在80lm/W，但在燈光投射路徑上會有大量的損耗。相比較而言，LED擁有着越來越高的能效，業界近期宣稱的最強的白光LED研發能力達到了132至136lm/W，色温達（4，500-6，000K）。實際上，LED的低壓、小體積、定向光、固態器件、長工作壽命等優勢，對於通用照明特別具有吸引力。LED通用照明系統面臨的要求及挑戰對於LED在通用照明中的應用，需要從系統的.角度來分析其要求。

總的來看，LED通用照明系統涉及到LED光源（緊湊高效，提供寬廣範圍的色彩和輸出功率）、電源轉換（將交流牆式插座、電池、太陽能電池的電源高效地轉換至安全的低壓直流電源）、控制和驅動（採用電子電路對LED進行穩壓和控制）、熱管理（結點温度控制非常重要，需要分析散熱，從而實現更長的工作壽命）及光學器件等。要開發高能效的LED通用照明解決方案，這幾方面的要求都非常重要。其中，本文主要討論LED的控制和驅動，同時也會在下文的太陽能供電街燈照明示例中結合討論高效的電源轉換問題。

對於LED驅動而言，它面臨的主要挑戰就在於LED的非線性。體現在LED的正向電壓會隨着電流和温度而變化，不同LED器件的正向電壓會有差異，LED“色點”會隨着電流和温度而漂移，而且LED必須在規範要求的範圍內工作從而實現可靠工作。而LED驅動器的主要作用，就是在工作條件範圍內限制電流，而無論輸入條件和正向電壓如何變化。對於LED驅動電路而言，除了進行恆流穩流，還面臨着其它一些關鍵要求。例如，如果需要LED調光，通常採用的是脈寬調製（PWM）調光技術；而用於LED調光的典型PWM頻率是1至3kHz.此外，LED驅動電路的功率處理能力必須充足，且功能強固，可以承受多種故障條件，並且要易於實現。

通用照明電源轉換及LED驅動示例根據具體應用的不同，LED可能會採用不同的電源來供電，如交流線路、太陽能板、12V汽車電池、直流電源或低壓交流系統，甚至是基於鹼和鎳的電池或鋰離子電池等。採用寬輸入範圍的直流-直流（DC-DC）電源為LED供電許多高亮度LED應用工作在高至40 VDC範圍的電源，如活動式照明、景觀和照明、汽車和交通照明、太陽能供電照明，以及陳列櫃照明等。以太陽能電池板供電為例，提高太陽能電池板的光電轉換能效（目前僅為約30%）非常重要。太陽能電池板的電壓-電流（V-I）特性曲線呈現非線性和可變性，要從中析取最大量的電能非常困難。這需要太陽能LED街燈的充電控制器及其它相關電子電路（一般採用微控制器來實現）儘可能地提高能效，從而發揮最大優勢。