LED照明器件与系统设计的关键因素:兼容性和可靠性

    一　引言

　　随着人类科技的不断发展，我们星球的夜晚变得越来越明亮，越来越绚烂，在这些变化的背后，是不断发展的照明技术。在照明技术的开发及制造中使用的电子系统和元器件改变了照明设备及系统的未来。纵观照明技术的发展历史，大致经历了四个时代的跨越式变迁，并得到了长足的发展。早期具有代表性的是它通过二极管和晶体管对交流电进行整流，随后发展为内置直流逆变产生高频交流，高效驱动T8灯具的电子荧光灯照明镇流器。如今，设计者已不再仅仅设计电子镇流器，而致力于AC-DC智能$变换器的设计，有些内部还含基于微处理器构成的用以照明控制和调光的复杂控制系统。

　　设计者们给发光二极管—led和阵列作光源设计的供电电源，称之为LED电子驱动器。对于LED照明器件和系统而言，LED光源本身就是其电子封装组成的一部分。这种给LED阵列提供能源并对其进行控制的电子驱动器，LED阵列的规模少则由十几个、几十个，多则上百个甚至更多的发光二极管组成。这种动态的光源驱动器设计复杂程度远远超过原先各种气体放电辉光管镇流器。这个全新的领域，给LED照明器件及系统设计者和制造厂商带来了新的挑战。辉光放电管镇流器设计只需关注镇流器内部的电子组件设计是否合理、可行。而LED照明器件及系统设计则必须额外考虑LED光源的问题。设计者必须考虑驱动器会给由若干LED芯片组成的阵列与其他电子元器件串、并或混联构成的电路模块带来各种干扰。

　　二　电源系统的兼容性

　　向LED或LED阵列提供电功率是LED照明器件与系统从设计到实施，以及保证终端用户都可靠的工作状态，并与供电源系统有良好兼容性必须考虑的重要问题。电源系统包括了人们日常生活中的各种电气基础设施和市电电网公共设施。

　　研究表明，通常情况下，用户具备并操作的电源设备通常会存在种种不太合理的连线或者接地处理错误。当外部公共电源设施发生普遍电流干扰时，不合理甚至错误的连线或接地处理会加剧干扰的程度，增加用户电子照明器件的损坏几率，严重时还会造成器件的永久性破坏。LED照明器件和系统必须具有能在日常电气环境下正常工作的能力。典型的日常电气环境包括室内外照明、商场和工厂等建筑内外的照明设施以及市政电线杆上的LED路灯、探照灯等。

　　电气照明已经成为人们白天及黑夜生活必不可少的一部分。当照明器件及系统意外失效时，商业运作、生产作业和日常生活都会被迫终止，如果一段时间内照明不能恢复，人们会感到极为不便甚至不知所措。造成电气意外故障的原因有很多种，包括雷击、交通事故破坏电线杆、建设施工工人破坏地下供电设施，甚至是动物爬到供电变压器及高压电缆上所带来的影响，这些都在日常生活中并不偶然发生的事例了。诸如此类的事故，都会造成供电系统暂时性的故障，使得照明器件及系统遭受电气干扰，严重的还存在中断的困扰。

　　目前全世界范围内能源问题得到了广泛的关注，提高能效以及节约能源对于净化我们的星球和建设绿色社会环境是极其重要的。如今，照明约占电网总负荷的23%，人们都把目标制定在发展和使用高效的，能够在用电高峰时段减少负荷量的电子照明器件上。当然，如果照明器件在没有达到预期使用寿命之前就失效或完全不能发光了，那么所有提高能效以及节约能源的初衷就变得毫无意义。

　　综上所述，自然引出了关于讨论LED照明器件和系统的可靠性及兼容性相关的重要问题。