智能LED照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程探討
一、LED 照明顆粒原理及特點(diǎn)
LED 即發(fā)光二極管,是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件,它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED 的核心結(jié)構(gòu)是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片,晶片的一端附在支架上,一端為負(fù)極,另一端連接電源的正極,并將整個(gè)晶片用環(huán)氧樹(shù)脂( 膠) 封裝起來(lái)。
圖3 LED 結(jié)構(gòu)示意圖
LED 結(jié)構(gòu)如圖3 所示,基本結(jié)構(gòu)包括: 環(huán)氧樹(shù)脂、晶片、金線、銀膠及支架。環(huán)氧樹(shù)脂的作用是保護(hù)LED 的內(nèi)部結(jié)構(gòu),添加不同材料或塑造形狀可改變LED 發(fā)光二極管的發(fā)光顏色、亮度及角度。晶片是LED 的主要組成材料,半導(dǎo)體晶片由兩部分組成: 一部分是P 型半導(dǎo)體,在它里面空穴占主導(dǎo)地位; 另一部分是N 型半導(dǎo)體,在此處主要是電子。
當(dāng)這兩種半導(dǎo)體連接起來(lái)的時(shí)候,它們之間就形成一個(gè)“P - N 結(jié)”。當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候,電子就會(huì)被推向P 區(qū),在P 區(qū)里電子跟空穴復(fù)合,然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量,而光的波長(zhǎng)也就是光的顏色是由形成“P - N 結(jié)”的材料決定的。LED 中金線用于連接晶片焊墊( PAD) 與支架,并使其能夠?qū)ǎ?銀膠起到固定晶片和導(dǎo)電作用; 支架是由支架素材經(jīng)過(guò)電鍍而形成
LED 相對(duì)于白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng)光源的優(yōu)勢(shì)不僅體現(xiàn)在發(fā)光質(zhì)量方面,在其生產(chǎn)、制造及易用性方面都大大得到改善。相對(duì)于老一代發(fā)光設(shè)備,LED 的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: 1) LED 為環(huán)氧樹(shù)脂包裹結(jié)構(gòu),同時(shí)元器件封裝體積一般較小,無(wú)需考慮將燈管內(nèi)部空氣抽取再注入惰性氣體,因此在抗振動(dòng)、抗沖擊性方面具有良好的性能,為生產(chǎn)、運(yùn)輸及安裝等各個(gè)環(huán)節(jié)提供便利。 2) LED 的光線能量集中度高,指向性好,集中在較小的波長(zhǎng)窗口內(nèi),純度高,亮度衰減比傳統(tǒng)光源低很多。 3) LED 器件屬于固體冷光源,由于環(huán)氧樹(shù)脂封裝使得燈體內(nèi)部沒(méi)有易于松動(dòng)的結(jié)構(gòu),不存在燈絲發(fā)光易燒毀、熱沉積等缺點(diǎn),普遍使用壽命在5 萬(wàn)~ 10 萬(wàn)h 之間,即使頻繁開(kāi)關(guān)也不會(huì)影響到使用壽命。 4) LED 在生產(chǎn)過(guò)程中不添加“汞”,廢棄物可回收,光譜中沒(méi)有紫外線和紅外線,熱量低并且無(wú)頻閃、無(wú)輻射,可以安全觸摸,屬于典型的綠色照明光源。 5) LED 響應(yīng)時(shí)間非常快,在微秒級(jí)別。 6) LED 使用低壓直流電源即可驅(qū)動(dòng),超低功耗( 單管功率為0. 03 ~ 1 W) ,對(duì)使用環(huán)境要求較低。 7) LED 可利用紅、綠及藍(lán)三基色原理,在計(jì)算機(jī)技術(shù)控制下使三種顏色具有256 級(jí)灰度并任意混合,即可產(chǎn)生16 777 216 種顏色,形成不同光色的組合,實(shí)現(xiàn)豐富多彩的動(dòng)態(tài)變化效果及各種圖像。 二、LED 照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程及注意事項(xiàng) LED 照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本流程以及注意事項(xiàng)有以下幾點(diǎn)。 ?。?1) 結(jié)合應(yīng)用環(huán)境確認(rèn)照明需求 由于現(xiàn)存的大部分照明燈飾基本都屬于傳統(tǒng)光源的范疇,如果全部將其丟棄而搭建全新的LED 照明系統(tǒng)將會(huì)是極大的浪費(fèi),因此客觀地分析現(xiàn)存燈飾的光學(xué)結(jié)構(gòu),結(jié)合LED 的照明特點(diǎn)以及實(shí)際應(yīng)用成本考慮是否替換或改進(jìn)。 部分傳統(tǒng)光源采用經(jīng)燈罩內(nèi)部反射后再投射到路面的光學(xué)照明結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)源于傳統(tǒng)光源屬于全指向性光源,這樣在其燈罩內(nèi)部會(huì)造成不同程度的光學(xué)效率軟降低,使用指向性較好的LED 光源就可以避免此類問(wèn)題的發(fā)生。將反射體設(shè)計(jì)、光學(xué)透鏡設(shè)計(jì)、高可靠的LED 電源設(shè)計(jì)及野外防雷電感應(yīng)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)納入到照明需求論證方案中進(jìn)行論證。 ( 2) 分析系統(tǒng)指標(biāo)得出設(shè)計(jì)目標(biāo) 在確認(rèn)照明需求的前提下,計(jì)算總體光照需求以及配套設(shè)備( 燈桿、燈頭以及太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)等) 的功耗,根據(jù)分析所得的環(huán)境參數(shù)選擇驅(qū)動(dòng)、控制器件等級(jí)、殼體材料硬度以及柔韌度等參數(shù)。
評(píng)論