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常规电性能要求非自镇流LED模块在驱动控制电路配合下恒压、恒流或恒功率工作。自镇流LED模块在交流50Hz、1000V以下，直流250V以下电源供应下工作。对于非自镇流LED模块，在基准驱动控制器配合下，在额定电压（电流）下稳定工作时，实际消耗的功率不应大于额定功率的105%。对于自镇流LED模块，其在额定条件下稳定工作时，其实际消耗的功率不应大于额定功率的105%，实际功率因数不应比制造商的标称值低0.05。中国照明网技术论文LED照明 电性能要求中的EMC性能要求电子电气产品EMC方面的性能要求在以前并不受重视，但现在越来越多的国家和组织都把电磁兼容标准作为电气电子产品必备的性能评价依据，我国在2003年8月1日开始执行的CCC强制性认证，也把电磁兼容标准作为评价依据。电磁兼容（EMC）包括电磁干扰（EMI）和电磁抗扰（EMS）两个方面。针对用于普通照明的LED模块，以下几项EMC方面的性能要求应予以考虑。1静电放电抗扰度在低湿度条件下，人体通过摩擦会带电，带了电的人体直接触摸LED产品或其邻近设备时，放电脉冲电压可能会导致LED产品损坏，因此须对LED产品的抗静电能力作出要求。2快速瞬变脉冲群抗扰度电路中机械开关对电感性负载的切换，通常会对同一电路中的其他电子设备产生干扰，其特点是脉冲成群出现，脉冲重复频率较高，脉冲波形的上升时间短暂。它通常会使设备产生误动作，因此该项指标对LED产品的控制电路而言是十分重要的。3雷击浪涌抗扰度雷击是自然界普通的物理现象，它可以在户外架空线上感应出浪涌电压和电流。此外，在电站或开关站中，大型开关切换瞬间也会在供电线路上感应出大的浪涌电压和电流。这种浪涌能量特别大，可能会导致电气电子产品的损坏。因此该项指标对于LED产品（尤其是户外用产品）非常重要。4周波跌落抗扰度周波跌落包括电压跌落、短时中断和电压变化。电压跌落、短时中断是由电网、变电设施故障或负载出现大的变化引起的，有时会连续出现两次或多次跌落或中断，电压变化则是负载连续变化引起的，通常会持续一段时间。该项指标是考核LED应用产品在不稳定电网中的抗干扰能力。5传导骚扰传导骚扰是电气电子产品自身所产生的，通过导体传输形成的电磁骚扰。传导骚扰属于低频现象，一般都在9kHz30MHz。6辐射骚扰辐射骚扰是电气电子产品自身所产生的，以电磁波的形式通过空间传播形成的电磁骚扰。电气电子产品的元件内部互相连通的行为就像小天线，当电流通过时就会发射电场，经过脉冲变压器时就会形成磁场。7谐波电流所有非线性负载都能产生谐波电流，谐波电流将导致电源电流波形畸变，对电网造成污染，必须加以控制。对谐波电流的限制在一些自镇流的普通光源性能要求标准（如GB/T17263-2002普通照明用自镇流荧光灯性能要求2）中已有规定。以上前四项为EMS指标，后三项为EMI指标。值得注意的是，对于自镇流的LED模块，测试时只需要对输入端进行试验，而非自镇流的LED模块，则需要分别试验配套的驱动控制电路的输入、输出和LED模块的输入端。LED技术在道路照明中问题的探讨LED照明技术经过多年的发展与积累，已进入商业化发展的快车道。而作为照明行业重要组成部分的道路照明在整个国家的照明耗电量中约占2030%，地位举足轻重。所以，发展和推广半导体照明技术必然地就要考虑半导体照明技术在道路照明中的应用。一般地，在LED路灯的开发和推广应用过程中都会遇到以下三方面的问题：二次光学设计、散热设计和光伏系统设计。本文将就此做具体的阐述，以期起到抛砖引玉的作用。 中国照明网技术论文LED照明 1、二次光学设计中国照明网技术论文LED照明 1.1 光学设计软件的选择中国照明网技术论文LED照明 在照明领域目前国内常用的光学软件主要分为两类：照明工程设计软件和光学器件设计软件。照明工程设计软件的作用是依据现有配光分布确定的标准化灯具为用户设计一套方案，提供相应的视觉需求。例如，DIALux、OxyTech、Agi32等就是比较常用的照明工程设计软件；光学器件设计软件的作用是依据光源的特点及期望的光学效果设计出相应的光学器件，例如LED用反光杯和透镜。目前，做光学器件设计的常用软件有ZEMAX、TracePro、 ASAP、LightTools等。中国照明网技术论文LED照明 在选择软件的时候，要根据需要决定。市政设计院、道路照明工程公司主要使用照明工程设计软件，而灯具厂家主要使用光学器件设计软件。而且，即使是同类设计软件，其侧重点也不同。例如，TracePro用来做反光杯、反光罩设计比较方便，但用来做透镜设计就很困难；而ZEMAX比较擅长做透镜的设计。中国照明网技术论文LED照明 在实际设计中，有时需要将不同软件结合起来使用。中国照明网技术论文LED照明 1.2 两种光学器件的优缺点中国照明网技术论文LED照明 常见的LED用光学器件形式有反光杯和透镜，各有优点和局限性，应该根据需要来选择。根据笔者的设计经验，如果要求光斑是圆形，使用反光杯比使用透镜损耗要小；如果光斑为非圆形，反光杯本身将有一定的光损耗。另外，在处理20o以下光束角的配光需求时，反光杯会比透镜笨拙很多。但是透镜存在色散问题，这一问题难以从根本上解决，只能采取措施缓解色散的程度。可见，具体选择哪一种光学器件要根据配光需求的特点来决定。中国照明网技术论文LED照明 1.3 LED辐射型式的选择中国照明网技术论文LED照明 一般地，LED的辐射型式有朗柏型、侧射型、蝙蝠翼型和聚光型几种。在道路照明领域，根据设计经验笔者比较倾向于朗柏型和蝙蝠翼型这两种型式。中国照明网技术论文LED照明 1.4 一些不妥当的观点中国照明网技术论文LED照明 在当前的道路照明领域中可能存在一些不太妥当的观点，作者归纳如下：中国照明网技术论文LED照明 过分强调灯具流明数和工作面高照度，忽视灯具应用场合和配光设计中国照明网技术论文LED照明 这样造成的结果就是：路灯中心照度太高，而均匀性不够完善。既浪费能源，还没有达到理想的效果；中国照明网技术论文LED照明 没有将照明生理学纳入灯具配光设计或照明工程设计中国照明网技术论文LED照明 道路照明主要是明视照明，涉及照明生理学，要求工作面的足够亮度、均匀性和无眩光。所以，路灯的功能并不仅仅是满足亮度需求。中国照明网技术论文LED照明 不同配光需求的混同中国照明网技术论文LED照路灯布置方式有单侧布灯、两侧交叉布灯、两侧相对布灯、丁字路口布灯、十字路口布灯和弯道布灯等多种形式。路灯不同的布置方式，其对应的配光要求是不同的。如果所有的应用场合都使用相同的配光设计，是不恰当的。中国照明网技术论文LED照明 缺乏与光学软件设计商的合作中国照明网技术论文LED照明 目前，国内的灯具制造商较少与光学软件设计商的合作。例如，德国的著名照明计算软件DIALux在众多的世界著名照明厂商（如Philips、BEGA、 THORN、ERCO、OSRAM、BJB、Meyer、Louis Poulsen）支持下开发并提供相关技术服务。这本身也是让自己的企业标准化、国际化的一个平台，可以通过这一平台将自己的产品信息以最快的速度反馈给最广泛的潜在用户。但是，国内只有少数企业做过这项工作。中国照明网技术论文LED照明 没有考虑到可以直接在LED自身的透镜上做文章中国照明网技术论文LED照明 LED本身就是一个完整的灯具系统，包含透镜、发光源、热沉、导线架等。如果能够通过LED本身的透镜设计实现配光需要，就不必再使用反光杯或透镜这样的二次光学系统，因为不论使反光杯还是透镜都会带来光损耗。中国照明网技术论文LED照明 2、LED路灯散热设计中国照明网技术论文LED照明 2.1 散热问题的长期性中国照明网技术论文LED照明 目前，人们把主要的目光都放在了LED的流明数上，而对LED灯具的散热则给予了较少的关注。实际上，LED的流明数正在迅速的增加。在刚刚过去的 2006年，量产LED的单瓦流明数已经达到50流明，而且这一数值还在快速地增长。与之对应的传热学理论体系已经成熟，我们可以使用的传热手段也基本明确：传导、对流、辐射和相变传热（热管就是相变传热的经典范例）。正因如此，在传热或者说散热问题上，我们可以采取的措施是可见的、有限的。中国照明网技术论文LED照明 根据光通量（流明）与辐射通量（瓦）以下的当量关系：中国照明网技术论文LED照明 其中，Km = 683 lm/w， 是光通量的比例尺， 是辐通量的比例尺。也就是说1W的辐通量在最理想的情况下（黑体辐射）可能产生683lm光通量。中国照明网技术论文LED照明 由此可见，即使在某一天LED的光效达到200lm/w，也仍然只有不到 的能量转化为光能输出，而其余的都转化为热能。所以，从长远看LED灯具的散热问题将是一个长期存在的问题。中国照明网技术论文LED照明 2.2 路灯散热设计的方式选择中国照明网技术论文LED照明 目前散热方式主要有：自然对流散热、加装风扇强制散热、热管和回路热管散热等。加装风扇强制散热方式系统复杂、可靠性低，热管和回路热管散热方式成本高。而路灯具有户外夜间使用、散热面位于侧上面以及体型受限制较小等有利于空气自然对流散热的优点，所以LED路灯建议尽可能选择自然对流散热方式。中国照明网技术论文LED照明 2.3 散热设计中的误区中国照明网技术论文LED照明 国内的灯饰企业较少有专门的人员和部门来做传热设计，这在LED照明时代将是一个错误的制度，会把企业带入一些误区。具体而言，可能的问题有：中国照明网技术论文LED照明 散热翅片面积随意设定中国照明网技术论文LED照明 有的灯饰企业在为灯具加装翅片的时候，并没有定量的概念，而只是凭感觉来设计其面积，这是一个严重的错误。中国照明网技术论文LED照明 散热翅片布置方式不合理中国照明网技术论文LED照明 灯具散热翅片的布置没有考虑到灯具的使用方式，影响到翅片效果的发挥。中国照明网技术论文LED照明 以LED路灯为例，散热面在灯具的侧上面，而且灯头存在安装倾角。所以，一般地建议散热翅片沿灯具的C90方向排列，以便于散热翅片间空气的流动，而不是将散热翅片沿灯具的C0方向排列。中国照明网技术论文LED照明 强调热传导环节、忽视对流散热环节中国照明网技术论文LED照明 目前，这个问题可能是一个普遍性的问题。众多的厂家考虑了各种各样的措施：热管、回路热管、加导热硅脂等等，却没有认识到热量最终还是要依靠灯具的外表面积散走。中国照明网技术论文LED照明 忽视传热的均衡性中国照明网技术论文LED照明 这个问题则是一个更深层次的问题。如果翅片的温度分布严重不均匀，将会导致其中一部分的翅片（温度较低的部分）没有发挥作用或作用很有限。中国照明网技术论文LED照明 3、光伏系统设计中国照明网技术论文LED照明 LED的低能耗、低工作电压和太阳能电池组件的低输出功率、低输出电压之间的配合堪称绝配。所以在讨论LED路灯的时候不能不讨论太阳能LED路灯。在开发和推广太阳能LED路灯的过程中，笔者了解到目前太阳能路灯中的一些问题。下面将阐述这些问题，并提出一些新概念。中国照明网技术论文LED照明 3.1 不恰当的设计思想中国照明网技术论文LED照明 （1） 使用LED之外的其它光源中国照明网技术论文LED照明 笔者曾经遇到一位欧洲客户，希望我们为其开发以高压钠灯为光源的太阳能路灯照明系统。这是一个错误，既说明当前太阳能照明市场的不成熟，也说明我们对客户的宣传教育没有到位。如果太阳能路灯系统使用LED以外的其它光源，不可避免地在充放电电路中要增加逆变电路。而逆变电路至少带来20%的损耗，也就是说有20%峰瓦数的太阳能电池板被浪费掉了。在目前太阳能电池板价格仍然居高不下的时期，这样的做法是很不明智的，也脱离了太阳能照明的初衷。中国照明网技术论文LED照明 （2） 盲目追求连续阴雨保证天数中国照明网技术论文LED照明 当前，有一些厂家宣称自己的太阳能LED路灯可以保证15天的连续阴雨天数。根据笔者的实际经验，5天的连续阴雨保证天数是比较经济合理的。我们假定可以保证15天连续阴雨，这意味着太阳能电池板的峰瓦数要比5天连续阴雨保证天数所需的电池板峰瓦数高5080%，同时蓄电池容量也要翻番。这种设计方法在目前还不现实。中国照明网技术论文LED照明 （3） 系统参数固定中国照明网技术论文LED照明 太阳能LED路灯系统的参数主要包括：太阳能电池板峰瓦数、太阳能电池板倾角、蓄电池容量、灯头标称功率。中国照明网技术论文LED照明 现在，很多厂家在推自己的产品时会给出一个固定的性能参数表。实际上，这在太阳能LED路灯系统是不妥当的。在众多参数中，灯头标称功率可以相对固定，而太阳能电池板峰瓦数、蓄电池容量和太阳能电池板倾角应该根据太阳能LED路灯系统的使用地点确定。其中，太阳能电池板峰瓦数要根据当地多年来的太阳辐射资料、负载特征（例如：是冬季负载、夏季负载还是全年均衡负载）、客户对负载的工作时间要求来确定；蓄电池容量主要取决于客户对负载的工作时间要求；太阳能电池板倾角取决于当地纬度、当地多年来的太阳辐射资料等因素。中国照明网技术论文LED照明 由此可见，我们不能期望设计出一套太阳能LED路灯系统，对世界上各个地区、所有客户都是合适的。真正经济合理的做法应该是根据用户的需求和特点临时设计系统参数。中国照明网技术论文LED照明 （4） 蓄电池容量与太阳能电池板参数不匹配中国照明网技术论文LED照明 仅仅提高蓄电池的容量，而太阳能电池板的峰瓦数并没有相应提高。这种设计并不能增加连续阴雨保证天数。中国照明网技术论文LED照明 （5） 以传统路灯的要求衡量太阳能路灯中国照明网技术论文LED照明 由于太阳能的全年分布的严重不均匀性，以及当前太阳能电池板价格高昂两个因素的共同作用，我们很难以经济的方式使得太阳能路灯具备传统路灯同样的工作能力。所以，目前以传统路灯的标准来衡量太阳能路灯，既不客观、也不公平。中国照明网技术论文LED照明 3.2 一些新的概念中国照明网技术论文LED照明 笔者根据实际设计中遇到的问题与自己的理解，提出以下概念，期望能得到广大光伏系统设计专家得指正：中国照明网技术论文LED照明 （1） 满荷工作中国照明网技术论文LED照明 定义：负载每天的实际工作时数等于设计工作时数。中国照明网技术论文LED照明（2） 欠荷工作中国照明网技术论文LED照明 定义：负载每天的实际工作时数小于设计工作时数。欠荷工作的一个特例是实际工作时数为0小时。中国照明网技术论文LED照明 （3） 满荷工作天数中国照明网技术论文LED照定义：负载处于满荷工作的总天数。满荷工作的日子里，太阳日照平均水平不小于全年平均日照水平。中国照明网技术论文LED照明 （4） 欠荷工作天数中国照明网技术论文LED照明 定义：负载处于欠荷工作的总天数。欠荷工作的日子里，太阳日照平均水平不大于全年平均日照水平。中国照明网技术论文LED照（5） 不保证天数中国照明网技术论文LED照明 定义：负载工作时数为0小时的全年总天数定义为不保证天数。不保证天数是出于经济性考虑而给出的一个量。在实际设计中，笔者建议设定一个不保证天数值。根据笔者的理解这一值可以设计为35天。LED驱动电路简介LED 驱动电路除了要满足安全要求外，另外的基本功能应有两个方面，一是尽可能保持恒流特性，尤其在电源电压发生15的变动时，仍应能保持输出电流在10的范围内变动。二是驱动电路应保持较低的自身功耗，这样才能使LED 的系统效率保持在较高水平。传统的低效率电路：中国照明网技术论文LED照明 图1 中国照明网技术论文LED照明 图1 是传统的低效率电路，电网电源通过降压变压器降压；桥式整流滤波后，通过电阻限流来使3 个LED 稳定工作，这种电路的致命缺点是：电阻R 的存在是必须的，R 上的有功损耗直接影响了系统的效率，当R 分压较小时，R 的压降占总输出电压的40，输出电路在R 上的有功损耗已经占40，再加上变压器损耗，系统效率小于50。当电源电压在10的范围内变动时，流过LED 的电流变化将25，LED 上的功率变化将达到30。当R 分压较大时，在电源电压在10的范围内变动时，虽说能使输出到LED 的功率变化减少，但系统效率将更低。中国照明网技术论文LED照明 图2中国照明网技术论文LED照明 图2是在图1 的基础上加了一个集成稳压元件MC7809，使输出端的电压基本稳定在9V，限流电阻R 可用得很小也不会因为电源电压的不稳定造成LED 的超载。但是此电路除了保证LED 的基本恒定输出外，效率还是很低的。因为MC7809 和R1 上的压降仍占很大比例，其效率仅为40左右。上述这类电路的应用，系统总的每瓦输出流明仅为20lm/W25lm/W，是根本不能称为节能的照明产品的。为了达到既能使LED 稳定工作，又能保持高的效率，应采用低功耗的限流元件和电路来使系统效率提高。 中国照明网技术论文LED照明 图3 中国照明网技术论文LED照明 图3 是采用集成恒流源NUD4001 的LED 驱动电路，这一电路的显著特点是当电源电压在15的范围内变动时，输出波动1，可称为恒功率驱动电路，另外这一IC 电路可在很低的串联分压下工作（即1 脚与输出的各引脚之间的电压在2.8V 时尚能工作），所以可保证在几乎恒功率输出的情况下，保持1 脚与输出引脚之间的电压在2.8V 左右就能使系统效率达70左右。这一IC 电路的输入电源可采用工频交流，但最好采用卤钨灯电子变压器作为前级，这样能保证谐波和电源端子干扰都符合标准的要求。当电子变压器内部实现类电器的隔离绝缘输出时，图3 电路可用于类灯具中，并且输出端可以做成可触及式。中国照明网技术论文LED照明 图4 中国照明网技术论文LED照明 电路是直接采用电容作为限流元件，在此电路中，由于电容上的分压几乎达到了全部电源电压，所以具有良好的限流特性，当电源电压在10波动时，输出电流也在10内波动，只要在设计中把LED 的额定值留有一定的裕量，就能保证在电源电压波动时LED 仍处于良好的工作状态。由于电容的介质损耗极小，所以电路的损耗很小，电阻R 的作用是在断电时，保证电容上的电压能及时放掉，其阻值可3M，每组串联的LED 中，可加有一个IN4007 二极管，当两组串联的LED 有一个内部开路时，另一组有可能被反向电压击穿，如串入一个IN4007 二极管，则可保护剩余的LED 不损坏，当然IN4007 的加入也使效率略有下降，（当输出电流30mA 时，IN4007 上的功耗约0.02W）。对于一体化小夜灯，可省略IN4007，此时这一驱动电路效率90。用此驱动电路做成的LED 小夜灯，效率高于采用气体放电光源的小夜灯，并且使用寿命远大于采用其它光源的小夜灯。此电路在30 个LED 串联时还能稳定工作。但是此电路输出的光具有一定的频闪（在50Hz 时有100Hz 的频闪），不适用于运动物的照明场合，并且使用时LED 应做成不可触及，否则将影响安全。LED 驱动电路除了要满足安全要求外，另外的基本功能应有两个方面，一是尽可能保持恒流特性，尤其在电源电压发生15的变动时，仍应能保持输出电流在10的范围内变动。图5 中国照明网技术论文LED照明 电路是在原卤钨灯电子变压器的基础上，利用高频电感限流来实现LED 的稳定工作。此电路的特点是，负载可根据电子变压器功率的大小带上几组LED，并且可做到次级完全隔离的安全特低电压输出，输出电压12V（此时每组的LED 为3 个），(最高输出电压图5 可以到25V/空载输出电压可以到33V)。由于采用了高频电流来点亮LED，所以输出光的频闪现象基本可消除。输出的限流电感，可以做得体积很小，每个电感的电感量仅为0.05mH0.2mH(根中国照明网技术论文LED照明 图5中国照明网技术论文LED照明 据LED 的电流不同，采用不同电感量的电感)，只要电感采用的线径不要太细，电子变压器的调试水平较高，这一电路在输出功率为8W70W 时，总体效率可达8092。此电路在线路功率25W 时，还能全面满足谐波和EMI 的要求。此电路在电源电压变化10%时，输出给LED 的功率变化20%，所以应保证在额定电源电压下，使输出给LED 的功率适当小于额定值，防止过电压时LED 超载引起过热而影响使用寿命。LED 驱动电路除了要满足安全要求外，另外的基本功能应有两个方面，一是尽可能保持恒流特性，尤其在电源电压发生15的变动时，仍应能保持输出电流在10的范围内变动。图6 中国照明网技术论文LED照明 电路是采用2 块专用IC 电路的LED 驱动电路，该电路采用IC1 型号VIPEr22A 是ST公司生产的智能功率开关集成模块，内部具有PWM 控制电路和一个0.7A/730V 的VDMOS 场效应功率管，IC2 的型号为TSM1101，该IC 内部具有2.5V 的基准电压及两个由运放器组成的比较器，从R6 上取得LED 的工作电流信号输入到IC2 中的CC 比较器，通过比较放大后，反馈到前级。从R4 和R5 分压器上取得LED 的工作电压信号，输入到IC2 中的CV 比较器，通过比较放大后也反馈到前级，两个比较器的反馈信号都是通过光电耦合器（型号SFH610A）耦合到IC1 控制极。IC1 自身产生高频信号来使自身的VDMOS 管不断地工作在导通与截止之间，当电源电压变化时造成N3 上电压变化以及当LED 电流和电压发生变化时，这些信号都被反馈到IC1控制极，使IC1 产生的高频信号的占空比（或称脉宽）发生变化，使自身的VDMOS 场效应功率管的导通/截止时间比例发生变化，从而达到使N2 输出的电压和电流实现恒定输出的目的。图6 中变压器N1 是初级绕组，N2 为次级功率输出绕组，N3 是IC1 的偏置（工作）绕组，N4是IC2 的偏置（工作）绕组.从电路分析可看出，N2 是附于隔离式安全电压输出(28V)绕组，N4 和N2 与输出电路直接连接，为了保证安全标准的要求，输出电路与和电网有直接连接的电路必须实现完全的隔离，所以电路中反馈信号通过高耐压的光电耦合器再反馈到前级的，变压器内的N2 和N4 与NI 和N3 之间在结构上必须满足安全隔离变压器的要求。中国照明网技术论文LED照明 图6 电路的最大特点是：1、电源电压在很宽的范围内工作时，（约180V265V）能保证LED 的恒功率输出，并且LED 可实现无频闪输出。2、实现安全隔离的安全电压输出，甚至是安全超低电压输出。3、IC2 如果采用TSM104,可实现0100的光输出连续调节。应注意：N1 和N2 以及高频变压器磁芯是功率输入和输出的通道，整个电路的效率高低主要取决于这三个因素。其它方面几乎无潜力可挖。应采用磁芯截面足够的磁芯以及保持N1 和N2 较低的电流密度，这样才能使该电路的转换效率达到较高的程度，当LED 输出功率为8W时，效率约在8085之间，当LED 输出功率为20W40W 时，效率约在8590之间。综上所述可以看出，LED 在工作时需要有稳流、稳压的元件，但是此类元件应具备自身承担的分压高，但功耗要小的特性，否则将使具有较高效率的LED 因为驱动电路的工作功耗太大而使总体系统的效率大为降低，有悖于节能高效的宗旨。所以应尽可能不采用电阻或串联稳压电路来作为LED 驱动器的限流主电路，而应该采用电容，电感或有源开关电路等高效电路，这样才能保证LED 系统的高效率。采用串联式集成恒功率输出电路，可以使LED 的光输出在很宽的电源范围内保持恒定，但一般的IC 电路会因此而使效率有所下降。采用有源开关电路可以保证在较高的转换效率下实现电源电压大幅度变化时恒功率输出。LED 在目前阶段，其光效还远未达到可以取代三基色荧光灯的程度，但是以其独特的长处，可以在安全特地电压（游泳池，划水池内水下灯具，矿灯）条件下高效工作。此外，在直接采用绿色电能（太阳能，风能等），以及应急照明方面也有着其独特的优势。尤其在调光方面，LED 不仅可实现0100的调光，并且可保证在整个调光过程保持较高光效，并且不损害LED 的寿命，而气体放电灯则很难做到这一点。LED芯片的制造工艺流程外延生长的基本原理是：在一块加热至适当温度的衬底基片（主要有蓝宝石和、SiC、Si）上，气态物质InGaAlP有控制的输送到衬底表面，生长出特定单晶薄膜。目前LED外延片生长技术主要采用有机金属化学气相沉积方法。中国照明网技术论文LED照明 外延生长的基本原理是：在一块加热至适当温度的衬底基片（主要有蓝宝石和、SiC、Si）上，气态物质InGaAlP有控制的输送到衬底表面，生长出特定单晶薄膜。目前LED外延片生长技术主要采用有机金属化学气相沉积方法。中国照明网技术论文LED照明 MOCVD介绍：中国照明网技术论文LED照明 金属有机物化学气相淀积（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，简称 MOCVD）， 1968年由美国洛克威尔公司提出来的一项制备化合物半导体单品薄膜的新技术。该设备集精密机械、半导体材料、真空电子、流体力学、光学、化学、计算机多学科为一体，是一种自动化程度高、价格昂贵、技术集成度高的尖端光电子专用设备，主要用于GaN（氮化镓）系半导体材料的外延生长和蓝色、绿色或紫外发光二极管芯片的制造，也是光电子行业最有发展前途的专用设备之一。中国照明网技术论文LED照明 LED芯片的制造工艺流程：中国照明网技术论文LED照明 外延片清洗镀透明电极层透明电极图形光刻腐蚀去胶平台图形光刻干法刻蚀去胶退火SiO2沉积窗口图形光刻SiO2腐蚀去胶N极图形光刻预清洗镀膜剥离退火P极图形光刻镀膜剥离研磨切割芯片成品测试。中国照明网技术论文LED照明 其实外延片的生产制作过程是非常复杂的，在展完外延片后，下一步就开始对LED外延片做电极（P极，N极），接着就开始用激光机切割LED外延片（以前切割LED外延片主要用钻石刀），制造成芯片后，在晶圆上的不同位置抽取九个点做参数测试，如图所示：中国照明网技术论文LED照明 1、主要对电压、波长、亮度进行测试，能符合正常出货标准参数的晶圆片再继续做下一步的操作，如果这九点测试不符合相关要求的晶圆片，就放在一边另外处理。中国照明网技术论文LED照明 2、晶圆切割成芯片后，100%的目检（VI/VC），操作者要使用放大30倍数的显微镜下进行目测。中国照明网技术论文LED照明 3、接着使用全自动分类机根据不同的电压，波长，亮度的预测参数对芯片进行全自动化挑选、测试和分类。中国照明网技术论文LED照明 4、最后对LED芯片进行检查（VC）和贴标签。芯片区域要在蓝膜的中心，蓝膜上最多有5000粒芯片，但必须保证每张蓝膜上芯片的数量不得少于1000粒，芯片类型、批号、数量和光电测量统计数据记录在标签上，附在蜡光纸的背面。蓝膜上的芯片将做最后的目检测试与第一次目检标准相同，确保芯片排列整齐和质量合格。这样就制成LED芯片（目前市场上统称方片）。中国照明网技术论文LED照明 在LED芯片制作过程中，把一些有缺陷的或者电极有磨损的芯片，分捡出来，这些就是后面的散晶，此时在蓝膜上有一些不符合正常出货要求的晶片，也就自然成了边片或毛片等。中国照明网技术论文LED照刚才谈到在晶圆上的不同位置抽取九个点做参数测试，对于不符合相关要求的晶圆片作另外处理，这些晶圆片是不能直接用来做LED方片，也就不做任何分检了，直接卖给客户了，也就是目前市场上的LED大圆片（但是大圆片里也有好东西，如方片）。全新发明:GLED气体发光二极管LED是指发光二极管，LED又有无机发光二极管，即ILED；有机发光二极管，即OLED；ILED和OLED统称为固体发光二极管。GLED是指气体发光二极管，具有全新的灯芯结构和工作机理。中国照明网技术论文LED照中国照明网技术论文LED照中国照明网技术论文LED照关键词正晕放电空心阴极放电GLED中国照明网技术论文LED照中国照明网技术论文LED照1引言中国照明网技术论文LED照中国照明网技术论文LED照人们总希望象点白炽灯一样地使用荧光灯，这就出现了把直管荧光灯做成H、U、螺旋等型状的模式；另一方面也有人研发外观象白炽灯一样的小形放电灯。中国照明网技术论文LED照明 中国照明网技术论文LED照图1所示为日本的昭63234976专利所公开的小形放电灯，在结构上阳极和阴极近距离设置且相互平行。这种灯芯将造成辉放电弧短路，阴极分解难以完成；在放电空间形成匀强电场，使放电落入正柱放电的模式，电极位降较大，阳极杆赤热（管流300mA，阳极杆800以上）。为了解决阳极杆赤热问题，该专利权人在阳极杆上采取了五种降温措施。这就使得灯的结构复杂，性价比较低。中国照明网技术论文LED照中国照明网技术论文LED照类似的技术方案还有美国专利USP3243632等等。中国照明网技术论文LED照中国照明网技术论文LED照图2所示为国内外市场上出现的另一款小形放电灯，采用V型长灯丝做电极。点灯是利用灯丝通电后达到热点工作温度，在灯丝两端放电形成辐射；显然该灯是利用了阴极分解的辉放原理。为了维持两端点放电，电子粉的涂敷只能局限在灯丝两端很短的范围，灯的寿命在2000小时左右，而且功率难以做大。为了满足市场的需求，使人们真正地获得白炽灯式的荧光灯，必须探索新的灯芯结构和工作机理中国照明网技术论文LED照中国照明网技术论文LED照明 2 正晕放电中国照明网技术论文LED照中国照明网技术论文LED照所谓正晕放电是指阴极和阳极非平行设置，电极间分布非匀强电场，阴极的有效半径和阳极的有效半径之比大于自然常数e 。这种放电在阳极附近会产生阳极电晕，参与放电的主要就是阳极电晕层，阳极杆仅起传导电流的作用，这就有效缓解了阳极杆的赤热问题；这种放电的阳极电晕层的厚度与放电电流成正比，放电呈正阻特性，且放电稳定。中国照明网技术论文LED照中国照明网技术论文LED照3空心阴极放电中国照明网技术论文LED照中国照明网技术论文LED照如果把阴极制成具有内腔结构的型式，让阳极居于阴极内腔的中央，这样的放电就具备空心阴极放电的特性。电子从热点出来后，由于非匀强电场的作用，大部分电子的速度方向并不指向阳极，它们将沿抛物线轨道：在朝向阳极的空间受到电场的加速，在背离阳极的空间受到电场的减速，结果将绕着阳极做来回往复的振荡，这将导至电子与工作气体的碰撞次数增加，激发和电离的效果大大提高。这种放电具有很低的电极位降，很大的放电电流密度。中国照明网技术论文LED照明4GLED中国照明网技术论文LED照明 气体发光二极管，即GLED，是一种综合采用正晕放电和空心阴极放电的新型放电灯。图3、图4、图5、图6为至今研发的部分GLED的示意图。其共同特征在于：阴极具有内腔结构，阳极杆居于阴极内腔的中央；阴极和阳极间分布非匀强电场，阴极的有效半径和阳极的有效半径之比大于自然常数e 。玻壳内的阴极和阳极通过导丝和外界的电源实现电联接：支撑阴极灯丝螺旋的两根导丝的管外部分相并后与电源的负极联接；阳极杆导丝的管外部分与电源的正极联接。玻壳由透紫材料做成则为紫外灯；玻壳内壁涂敷荧光粉则成荧光灯。 中国照明网技术论文LED照明 中国照明网技术论文LED照明 5点灯效果中国照明网技术论文LED照明 5.1正阻放电中国照明网技术论文LED照明 放电具有多种形式，现有技术常用的是正柱放电；正柱放电建立在平行电极、匀强电场的基础上，呈现负阻特性。呈正阻特性的放电是正晕放电，它建立在非平行电极、非匀强电场的基础上，阴极有效半径和阳极有效半径的比值必须大于自然常数e。GLED的电极间滿足正晕放电的条件，正极到负极具备辐射状的非匀强电埸，阳极杆周边产生正电晕，参与放电的主要是正电晕，阳极杆仅起传导电流的作用，这就大大缓解了阳极杆赤热的现象；正电晕的厚度与电离的强度成正比，放电具有正阻特性。GLED点灯中不需要电弧平衡电阻，仅用电容镇流器，放电灯工作稳定，且能效较高。5.2交流点灯气体放电适宜在理想的交流状态下工作，这可防止整流效应和汞泳现象的发生；空心阴极放电滿足了这一要求。GLED的阳极杆与灯丝螺旋和阴极导丝就组成空心阴极放电系统。电子从热点出来后，由于非匀强电場的作用，大部分电子的速度方向并不指向阳极杆，它们将沿抛物线轨道：在朝向阳极杆的空间受到电埸的加速，在背离阳极杆的空间受到电埸的减速，结果将绕着阳极杆做来回往复的振荡。这就实现了直流供电交流工作的潜在效果，不会出现整流效应和汞泳现象。5.3高效高功GLED由于采用了正晕放电和空心阴极放电两种有别于正柱放电的工作模式，首先正柱放电所特有的一系列明暗相间的区域没有了，取而代之的是浑然一体的弧光放电；由于它存在空心阴极放电的过程，可以有很高的放电电流密度、很低的电极位降。而提高放电灯的灯电流可以获得更高的辐射输出。这就为提高光效、增大功率创造了不可替代的条件。5.4恒压做功由于支撑阴极灯丝螺旋的两根导丝的管外部分相并，阴极螺旋的电位基本上处处相等，点灯中可能出现两个或两个以上的热点，阴极的零埸发射电流较大。当灯的工作电流取值在阴极零场发射电流的80以下时，灯的工作稳定可靠，而且灯的管压基本恒定，灯功率与管流同步变化；GLED实现了恒压做功的目的。5.5封闭电场GLED的放电区间被封闭在阳极杆和阴极螺旋之间，激发汞放电产生的253.7nm等辐射光子不带电，不受电极和极间电场的影响，它们将充分作用于管壁，从而完成紫外出射或激发荧光粉发光的功能。由于电埸封闭，极间放电对玻壳或荧光粉的损伤在有电极的放电灯中是最低的。5.6瞬时启动正柱放电的双阴极灯不宜“一点就亮”，要想瞬时启动必须在灯内设置一个启动电极。GLED的阳极杆起了很好的启动电极的作用，能在四分之一秒内点亮灯，起动损伤是非常小、非常轻的。由于不需预热启动，点灯中也不需对灯丝加热，减少了许多无功损耗；对紫外杀菌灯而言,紫外线是杀伤细菌，可见光和红外线是培养细菌，减少杀菌灯内的热辐射将提升紫外线的杀菌效果。5.7点灯长寿GLED对于正离子又有不可逆转的直流电埸。当发射物质离开阴极后，被电离成正离子，在指向阴极的电埸作用下必将回到阴极（在阴极零埸发射电流充分大的情况下，约有8590热蒸发的发射物质返回到阴极），这就大大减小了发射物质的消耗速率。因此，GLED的寿命有望介于普通荧光灯和无极灯之间。5.8理想光源GLED保畄了白炽灯的外观特征，灯内采用了新颖的正晕放电和空心阴极放电工作机理，既方便人们使用又符合节能环保，显然是一款滿足市场需求的理想光源。中国照明网技术论文LED照明 6展望中国照明网技术论文LED照明 在光源的演化进程中：白炽灯属固体交流点灯，荧光灯属气体交流点灯；LED属固体直流点灯，GLED属气体直流点灯。如果LED的光效从研发初期的0.2Lm/w，在工作机理基本不变的情况下，经过人们的努力，据称现已达到102Lm/w；那么，GLED的研发前景同样令人鼓舞！采用LED光源的道路灯具应关注的焦点摘要：LED作为一种新颖的固体照明光源，具有生产过程以及产品几乎无污染，不怕震动,可轻易实现0100%的连续调光，能在安全特低电压下工作，可连续工作于开关闪断的工作状态以及其光输出具有定向性等诸多独特的优势,近年来在其光效和光色上的明显进步已使它能进入商业化应用。但由于我国计划经济产业布局的影响以及LED的专业知识和照明电器综合知识在从业人员中普及的不足,造成了在实际的设计和应用中，没有针对LED的特点进行扬长避短的应用，出现了众多不合理及不合格的应用产品。本文就LED应用于道路灯具中目前存在的问题进行了分析，也给出了解决问题的思路和实例,供广大同行参考。关键词：多光源、定向发光、三次配光、过度照明、系统效率、LPD引言LED应用于照明领域，是目前我国乃至世界照明界的热门话题，通过从业人员的不断努力，目前照明用白光LED在通常的照明工作条件下的系统效率（包括驱动电路），已达到40lm/w，再加上照明用LED制造成本的大幅下降，所以照明用白光LED已具备应用到一些照明领域的商用条件。中国照明网技术论文LED照明 但是，由于我国从计划经济时代以来很多年的产业结构分布所造成的局面，使得目前制造照明LED的产业群体往往缺乏对照明电器基本知识和要求的了解，而传统的照明灯具生产群体也往往缺乏对照明用LED特性的深入了解，在设计和应用中没有充分地利用LED的特点，进行扬长避短的使用，所以造成了在照明LED应用到照明装置中时，产生很多不合理的错误设计。本文就目前照明用LED应用于道路灯具中的一些主要问题，提出如下的见解。中国照明网技术论文LED照明 一照明用LED在道路灯具中使用的特长中国照明网技术论文LED照明 1普通道路照明灯具的现状和缺陷中国照明网技术论文LED照明 目前道路灯具中普遍采用的光源是高压钠灯或金属齿化物灯，这两种光源的最大特点是，发光的电弧管尺寸小，由尺寸很小的电弧管产生很大的光输出，并且具有很高的光效，前者包括配套电器，可达110 lm/w，后者包括配套电器可达80 lm/w。但这类光源应用在道路灯具中时，只有40%左右的光是直接透过玻璃罩到达路面的，其他的光是通过灯具反射器再投射出灯具的，目前普遍采用此类光源的传统灯具基本都存在两个不足，一是灯具直接照射的方向上照度很高，在次干道上可达50 lx以上，这一区域属于明显的过度照明，而两个灯具的光照交叉处的照度仅为灯下照度的40%20%。二是此类灯具的反射器的效率一般仅为50%60%，所以有60%左右的光输出在灯具内，是在损失了40%30%后再投射到路面上的。此类灯具的总体效率一般都在70%左右（只有国际著名品牌的此类道路灯具其效率可达到80%），并且上述的过度照明区域中过多的照度也属于浪费。综合分析上述传统的道路灯具其综合的有效照明效率（扣除过度照明部分）仅为50%。也因为上述原因，目前我国次干道的照明效果（路面照度和照度的均匀度）基本都达不到CJJ45-2006和CIE31以及CIE115标准的要求。中国照明网技术论文LED照明 2目前采用LED光源的道路灯具的配光现状中国照明网技术论文LED照目前LED在道路灯具中使用的最普遍形式主要有两类，一类是采用传统的道路灯具外壳，只是在灯具内，在一个几乎是平板的安装面（也是反光面）上，装上了矩阵式的LED，这种设计方式是不可能得到良好的灯具配光的。另一类是把多个LED集成在一个圆形的区域内（区域直径大约为30mm40mm），使这一小区域的光输出密度接近高强度气体放电灯，再利用灯具反射器进行配光，但这种设计方式的灯具分布光度也不会优于传统的道路灯具，并且由于在一个很小的区域内集成了高密度的LED，使LED的散热情况明显不良，不仅影响到LED的发光效率，而且也往往影响到LED的使用寿命。中国照明网技术论文LED照明 3照明用LED的特长及应用中国照明网技术论文LED照明 目前照明用LED的最大特点是具有定向发射光的功能，因为目前功率型LED几乎都装有反射器，并且这种反射器的效率都明显高于灯具的反射器效率。另外，LED的光效检测时已经包括了自身反射器的效率。采用LED的道路灯具应尽可能地利用LED的定向发射光的特性，使道路灯具中的各个LED分别直接把光线射向被照路面的各个区域，再利用灯具反射器的辅助配光，来实现很合理的道路灯具的综合配光。应该说，道路灯具要真正做到符合CJJ45-2006和CIE31以及CIE115标准的照度和照度均匀度要求，灯具内应包含三次配光的功能才能比较好地实现。，而带反射器的并且具有合理的光束输出角度的LED本身就具有良好的一次配光功能。在灯具内，能按照路灯具高度及路面宽度设计各个LED的安装位置和发射光的方向就能实现良好的二次配光功能。在此类灯具中的反射器，只作为辅助的三次配光手段，来保证道路照度更好的均匀度。摘要：LED作为一种新颖的固体照明光源，具有生产过程以及产品几乎无污染，不怕震动,可轻易实现0100%的连续调光，能在安全特低电压下工作，可连续工作于开关闪断的工作状态以及其光输出具有定向性等诸多独特的优势,近年来在其光效和光色上的明显进步已使它能进入商业化应用。笔者在今年9月下旬参加了由上海市照明学会组织的对威海市次干道采用LED光源道路灯具的试验道路段的验收，这一试验道路的灯具及布局就是采用上述原理设计的，从现场的实测结果来看，这一试验路段正是充分利用了LED合适的定向发光功能，并采用了三次配光方式，不仅使次干道道路的照度和道路路面的照度均匀度达到了国家标准的要求，而且在灯具的主要照明方向上，也防止了此区域的局部的过度照明。由于充分利用了LED的特点，并用合理的配光方式充分地利用了LED的光输出，从而弥补了LED本身光效不如HID光源的不足，使整个道路单位面积在达到标准要求的前提下，其能耗仅为采用高压钠灯道路灯具的原照明设计的能耗的70%左右，取得了明显的节能效果。中国照明网技术论文LED照明 目前各级政府都大力推行节能减排，在室内照明中，已经强制执行照明功率密度（LPD）的限值。我国的道路照明节能认