发光二极管LED灯的开关电源工作原理

发光二极管LED灯的开关电源工作原理

 　　照明消耗能源占有相当大的比重，很多国家的公共场所照明，禁止使用发光效率低的白炽灯，而是大量使用节能灯，并大力开发发光效率更高的发光二极管LED灯具。

 

　　发光二极管是半导体器件，具有单向导电性。当正向电流流过二极管时，发出可见光，并随正向电流增大，发光强度增大。LED正向电压一般为2~3V，过大的电流会造成LED发热损坏。由于LED发光二极管相似特性，同时具有离散性，因此供电的开关电源应当选用恒流型。同时单体LED功率只能做到几瓦，要发出更大的光通量需要更多单体LED阵列。

 

　　荧光灯是一种特殊负载，它使用的开关电源又称为镇流器。灯管有很多种类，如不同长度的直型灯管、环形灯管、冷阴极大台灯和广场照明的钠灯等。荧光灯具有不同发光和电气特性，但在它们之间主要的不同是是否具有加热灯丝。不需要灯丝的，仅需要两根导线的称为直接启动灯管;如果有加热灯丝，还需要增加两根加热灯丝导线的则称为快速启动灯管。因其他特性相同，这里仅讨论有灯丝的荧光灯。

 

　　荧光灯是充气的，例如，充有氩气和一滴水银液体，水银在工作时蒸发成气体。玻璃管内壁涂覆荧光物质。工作时电压通过气体加在灯管两端，灯管实际上有一个阴极和一个阳极，但加在灯管上是交流电，不必要区分正负极，用交流可减少电极的电腐蚀。

 

　　必须有足够的启动电压才能使灯管内的气体电离，也就是说电离形成等离子。等离子发出紫外线光，紫外线光激发聊涂覆在灯管内壁的荧光物质转变成可见光。如果灯管工作频率在20KHz以上，它比利用高温加热发光的白炽灯发光效率高很多。

 

　　灯管内的水银石剧毒物质，请不要随意打破灯管，以免污染环境。当灯管关断时，因为水银是液体，它呈现高阻抗，需要高压启动，冷阴极型(即没有灯丝)就需要一定时间高压然后导通它。带有灯丝的需要加热灯丝，应用数百毫秒时间加高压，预热故障大大地降低了灯管的寿命。

 

　　在灯丝预热加上高压以后，灯管导通。一旦灯管导通，灯管近似一个稳压管，如流过灯管的电流加倍，但灯管端电压可能变化了10%。管子通过加倍的电流，当然亮度也加倍，寿命因此缩短。因此需要一个开关电源镇流器，保持灯管亮度，同时使电压、电流保持在灯管厂家规定的允许工作范围内。

 

　　在导通状态下，灯丝仍然发热，但已远小于预热时的功率。灯丝是电阻丝，可减少灯丝电压减小发热，而延长灯管寿命。