- LED發光源工作原理及特性
- LED照明亮度穩定性要素
- LED照明節能設計
LED發光源工作原理及特性
發光二極管是半導體材料合成的二極管，由PN接口組成，當外加正向電壓時，電子與電洞結合以光子形式釋出能量，因此具有發光特性。而其光源在靠近PN接口毫米以內產生，發光的波長取決于材料之特性而有不同發光顏色，常見有紅、黃、綠、藍發光二極管。發光二極管發光亮度可以通過工作電壓(電流)的大小來調節。在很大的工作電流范圍內，發光二極管的亮度隨電流的增大而提高。
LED照明亮度穩定性
發光二極管的亮度隨電流的大小而不同，且制造出來的發光二極管，其電壓與電流曲線稍有差異，因而LED照明的亮度常隨電源電壓的變動而無法穩定。為維持亮度穩定一致，需要發光二極管恒流驅動器來實現。恒流驅動器可以使得發光二極管工作在固定電流模式，因而亮度穩定性高。恒流驅動器也讓發光二極管長期工作在一定電流下，使其維持較長壽命。
凱鈺科技的T6316是一個恒流驅動器，它是一個具有4個通道的定電流發光二極管驅動器，輸出電流可依照外置電阻而定。T6316具有±6%精度電流與通道間±3%匹配精度，可用于路燈、燈管等照明設備。為節能考慮，系統設計需考慮恒流驅動器的跨壓在0.5V～2V之間。由于發光二極管長時間工作在恒定電流下，其跨壓稍有下降，此項變動亦需考慮在系統設計中。
LED照明節能考慮
發光二極管照明優點是節能、安全，但由于恒定電流工作考慮，能耗亦相對增加，因此照明系統設計以低能耗為目標。前面提到恒流驅動器的壓降在2V以內，即是考慮低能耗的設計，若系統的電源端電壓與串接發光二極管壓降超過2V以上，則需考慮以電壓轉換器來達到低能耗目標，但仍維持恒定電流工作模式。低能耗的電壓轉換器是以開關式方式工作，依據反饋電路控制開關周期，達到穩定輸出電壓。但為了維持發光二極管恒定電流工作狀態，反饋電路是以輸出電流來控制轉換器開關周期。
凱鈺科技T6322是一個降壓恒流發光二極管驅動器，其電流依照外置電阻決定，可支持高達1.5A輸出電流，提供±5%精度電流及高功率效能(低能耗)及高電線路調整能力。
圖1對T6322與其它產品的功率轉換效率進行了對比。圖2是T6322與其他產品的線路調整能力的對比(低電流變動率即表示高線路調整能力)。
圖1
圖2
在目前充斥市場的LED照明產品中，它們的電源輸入系統為兩類：一類前端為AC電源輸入系統加上后端的定電流控制模塊，此類產品包括冷凍柜燈條、室內燈具、路燈、臺燈、MR16、AR111等。另一類為交流電源直接輸入系統整合AC/DC轉換器和恒定電流線路，此類產品包括E27和GU10等燈泡型LED燈、PAR燈、T5和T8LED燈管等。
第一類電源設計除了應選擇前端效率較佳的恒定電壓電源供應器外，后端恒定電源控制的電源模塊則依其產品特性采用效率較佳的電源設計。其優點在于前端AC/DC的電源供應器，如開關電源、DC適配器等恒定電壓電源，可選擇性高且多有安規認證的方案，從而降低設計的門檻。
第二類電源設計由于整合了AC/DC的電路和恒定電流電路，故可符合較小空間的機構設計，但從功率因子、電源效率和安規的考慮，設計也存在一些難度。因此，現今市場此類產品很少能達到高發光效率、高功率因子(>0.9)標準。
目前LED照明產品要達到高發光效率，進而成為下一代主要光源，首要考慮的是電源模塊的設計，針對不同的燈具產品選擇正確的設計架構。此外，電源控制IC也必須提高電源效率、功率因子、可靠性，以開發適合LED照明需求的產品。
