LED照明器件與系統(tǒng)設計的關(guān)鍵因素:兼容性和可靠性

一　引言

　　隨著人類科技的不斷發(fā)展，我們星球的夜晚變得越來越明亮，越來越絢爛，在這些變化的背后，是不斷發(fā)展的照明技術(shù)。在照明技術(shù)的開發(fā)及制造中使用的電子系統(tǒng)和元器件改變了照明設備及系統(tǒng)的未來?？v觀照明技術(shù)的發(fā)展歷史，大致經(jīng)歷了四個時代的跨越式變遷，并得到了長足的發(fā)展。早期具有代表性的是它通過二極管和晶體管對交流電進行整流，隨后發(fā)展為內(nèi)置直流逆變產(chǎn)生高頻交流，高效驅(qū)動T8燈具的電子熒光燈照明鎮(zhèn)流器。如今，設計者已不再僅僅設計電子鎮(zhèn)流器，而致力于AC-DC智能$變換器的設計，有些內(nèi)部還含基于微處理器構(gòu)成的用以照明控制和調(diào)光的復雜控制系統(tǒng)。

　　設計者們給發(fā)光二極管—led和陣列作光源設計的供電電源，稱之為LED電子驅(qū)動器。對于LED照明器件和系統(tǒng)而言，LED光源本身就是其電子封裝組成的一部分。這種給LED陣列提供能源并對其進行控制的電子驅(qū)動器，LED陣列的規(guī)模少則由十幾個、幾十個，多則上百個甚至更多的發(fā)光二極管組成。這種動態(tài)的光源驅(qū)動器設計復雜程度遠遠超過原先各種氣體放電輝光管鎮(zhèn)流器。這個全新的領(lǐng)域，給LED照明器件及系統(tǒng)設計者和制造廠商帶來了新的挑戰(zhàn)。輝光放電管鎮(zhèn)流器設計只需關(guān)注鎮(zhèn)流器內(nèi)部的電子組件設計是否合理、可行。而LED照明器件及系統(tǒng)設計則必須額外考慮LED光源的問題。設計者必須考慮驅(qū)動器會給由若干LED芯片組成的陣列與其他電子元器件串、并或混聯(lián)構(gòu)成的電路模塊帶來各種干擾。

　　二　電源系統(tǒng)的兼容性

　　向LED或LED陣列提供電功率是LED照明器件與系統(tǒng)從設計到實施，以及保證終端用戶都可靠的工作狀態(tài)，并與供電源系統(tǒng)有良好兼容性必須考慮的重要問題。電源系統(tǒng)包括了人們?nèi)粘Ｉ钪械母鞣N電氣基礎設施和市電電網(wǎng)公共設施。

　　研究表明，通常情況下，用戶具備并操作的電源設備通常會存在種種不太合理的連線或者接地處理錯誤。當外部公共電源設施發(fā)生普遍電流干擾時，不合理甚至錯誤的連線或接地處理會加劇干擾的程度，增加用戶電子照明器件的損壞幾率，嚴重時還會造成器件的永久性破壞。LED照明器件和系統(tǒng)必須具有能在日常電氣環(huán)境下正常工作的能力。典型的日常電氣環(huán)境包括室內(nèi)外照明、商場和工廠等建筑內(nèi)外的照明設施以及市政電線桿上的LED路燈、探照燈等。

　　電氣照明已經(jīng)成為人們白天及黑夜生活必不可少的一部分。當照明器件及系統(tǒng)意外失效時，商業(yè)運作、生產(chǎn)作業(yè)和日常生活都會被迫終止，如果一段時間內(nèi)照明不能恢復，人們會感到極為不便甚至不知所措。造成電氣意外故障的原因有很多種，包括雷擊、交通事故破壞電線桿、建設施工工人破壞地下供電設施，甚至是動物爬到供電變壓器及高壓電纜上所帶來的影響，這些都在日常生活中并不偶然發(fā)生的事例了。諸如此類的事故，都會造成供電系統(tǒng)暫時性的故障，使得照明器件及系統(tǒng)遭受電氣干擾，嚴重的還存在中斷的困擾。

　　目前全世界范圍內(nèi)能源問題得到了廣泛的關(guān)注，提高能效以及節(jié)約能源對于凈化我們的星球和建設綠色社會環(huán)境是極其重要的。如今，照明約占電網(wǎng)總負荷的23%，人們都把目標制定在發(fā)展和使用高效的，能夠在用電高峰時段減少負荷量的電子照明器件上。當然，如果照明器件在沒有達到預期使用壽命之前就失效或完全不能發(fā)光了，那么所有提高能效以及節(jié)約能源的初衷就變得毫無意義。

　　綜上所述，自然引出了關(guān)于討論LED照明器件和系統(tǒng)的可靠性及兼容性相關(guān)的重要問題。