大功率LED灯的制作及其应用技术解析

人类的生产和生活离不开照明。电能照明开创了人类文明的新时代。用电能照明需要有电光源。伟大的发明家爱迪生发明了第一代电光源----白炽灯。随着技术的进步，电光源经历了白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯三个时代，发光效率越来越高，人们的生活也随之更加丰富多彩。
近年来，由于半导体光电子技术的进步，又一代新光源----发光二极管的发光效率迅速提高，预示着一个新光源时代的到来。目前，国产商品化白光发光二极管的发光效率已经达到50lm/w，远远超过了15lm/w的白炽灯，光效和60lm/w的荧光灯相近。日本企业今年计划量产100lm/w以上的白光发光二极管，这一指标超过了80lm/w的稀土三基色荧光灯，逼近光效140lm/w的钠灯，就发光二极管的技术潜力和发展趋势来看，其发光效率将达到200lm/w以上，超过当前光效最高的高强度气体放电灯，成为世界上最亮的光源。因此，业界认为，半导体照明将创造照明产业的第四次革命。
半导体照明最大量的应用将是普通照明领域。半导体灯用于普通照明一般要有比较大的功率。虽然就目前的技术状态来看，商品化发光二极管的成本和光效还不太适合用于大功率的普通照明，但由于发光二极管有安全，长寿命，颜色种类多，不怕闪烁，调控方便等优点，在某些场合应用能够形成综合成本优势，实际上已经开始在大功率照明方面获得应用。
制造大功率半导体灯既可以用大功率发光管也可以用小功率发光管。但不管是用大功率管还是用小功率管，技术关键都是要解决好电源变换问题和灯体的散热问题。下面分别给出用大功率发光管和用小功率发光管制做半导体灯的实现方案。
大功率半导体灯的驱动方法
发光二极管是电流驱动的器件，因此，电源变换器的功能就是对原始电源做变换，为发光二极管提供稳定的单向驱动电流，保证发光管在比较高的发光效率和比较低的光衰下工作。
用大功率发光二极管制作半导体灯可以使用AP-2B320驱动器，该驱动器用220伏交流市电供电，给发光二极管提供320mA稳定的单向电流，可以串连驱动10----40只1瓦的大功率发光二极管工作。适合制作10—40瓦的半导体灯。该驱动器使用高频变换技术保持输出电流的稳定性，效率高，体积小。这种驱动器是模块化结构，无外围元器件。驱动器有四根引线，两根线接交流市电，两根线接发光管，通电即可工作。驱动器的体积为：50x38x25mm。
用大功率发光二极管制作半导体灯用的发光二极管少，没有外围元器件，结构简单，制作容易。但目前大功率发光二极管价格相对较高，因此，灯的成本高。
用小功率发光二极管制作大功率半导体灯用的管数很多，所以要用串/并联结构。目前有两种比较好的技术方案： 
第一种方案是用ZL-220V/0.5A整流器将交流市电整流滤波，使之成为平滑的直流电，再使用多个DP-2B4驱动器驱动发光管。DP-2B4驱动器是专用的小功率发光二极管驱动器，使用高频变换技术保持输出电流的稳定性，效率高，体积小。高压直流供电，输入电压范围为直流240—350伏，72mA单向电流输出，可以并联驱动4串小功率发光二极管，每串串联管数为5—50只，最多驱动200只小功率发光管。这种驱动器是模块化结构，有4根引线，两根线接电源，两根线接发光管。通电即可工作。驱动器体积为：24x21.5x16.mm。
小功率发光管输入的功率只有大约50毫瓦，如果要制作30瓦的半导体灯需要用600只小功率发光二极管，600个小功率发光管需要3个驱动器。另外还要配一个带滤波的整流器。由于输入电流小，配套的整流器连续工作电流大于300mA即可。
另一种方案是使用前述的AP-2B320驱动器直接并联驱动18--20串小功率发光管，没串管数10--50只。最多可带1000只小功率发光管。
这种方案灯的结构更简单，成本也比用多个小功率驱动器加整流器的方案低。
发光管在制造时同一种管型正向压降也不可能完全一样，并且发光二极管的管压降具有负温度系数，这会导致多串发光管并联使用时各串之间的电流不一致，因此，多串发光管并联使用每串发光二极管要串联一个电阻以平衡各串发光管之间的电流。