电感-电子-LED 日光灯

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1、电感镇流器日光灯原理三个主要部件:1、 日光灯管 日光灯开始点燃时需要一个高电压,正常发光时灯管只允许通过不大的电流,这时要求加在灯管上的电压低于电源电压。 2、 镇流器 镇流器是一个带铁芯的线圈,自感系数很大。3、 启辉器 启辉器主要是一个充有氖气的小氖泡,里面装有两个电极,一个是静触片,一个是由两个膨胀系数不同的金属制成的U型动触片。温度升高,动触片与静触片接通。 日光灯的工作原理 在图示的电路中,当开关闭合后电源电压加在启辉器的两极之间,使氖气放电而发出辉光,辉光产生的热量使U型动触片膨胀伸长,跟静触片接通,于是镇流器线圈和灯管中的灯丝就有电流通过。电路接通后,启辉器中的氖气停止放电,U

2、型片冷却收缩(启辉器分压少、辉光放电无法进行,不工作),两个触片分离,电路自动断开。在电路突然断开的瞬间,由于镇流器电流急剧减小,会产生很高的自感电动势,方向与原来的电源电压方向相同,这个自感电动势与电源电压加在一起,形成一个瞬时高压,加在灯管两端,使灯管中的气体开始放电,于是日光灯成为电流的通路开始发光。日光灯开始发光时,由于交变电流通过镇流器的线圈,线圈中就会产生自感电动势,它总是阻碍电流变化的,这时镇流器起着降压限流的作用,保证日光灯正常工作。 镇流器在启动时产生瞬时高压,在正常工作时起降压限流作用;启辉器中电容器的作用是避免产生电火花。日光灯管发光的微观原理 灯管内部情况:灯管内含有水

3、银蒸汽和少量的惰性气体(氩气),管壁上涂有荧光粉 灯管通电后为什么会发光? 当电子受到激发的时候原子就会释放出可见光子。如果你已经知道原子是如何工作的话,那你也就知道电子是围着原子核走来走去的负极电荷粒子。原子的电子有着不同等级的能量,主要取决几个因素,包括它们的速度和离原子核的距离。电子不同的能量等级占有不同的轨函数和轨道。通常来说,有着大能量的电子就会离原子核更远。 当原子得到或失去能量的时候,电子就会从低轨道和高轨道之间移动。当有某些东西将能量传到原子的时候-以热量为例子-电子可以暂时被推进到一个更高的轨道(远离原子核)。电子只是在这一轨道位置停留极短时间:几乎马上就被退回到原子核,到达

4、它的原始轨道上。这时电子就以光子的形式放出额外的能量。发光的波长取决于有多少能量被释放出来,这也就取决于电子所在的轨道位置。因此,不同类的原子就会释放出不同类的可见光子。换句话说就是光的颜色是由受激发的原子种类决定。这几乎是在所有光源的最基本工作机制。这些光源的主要不同是在于激发原子的过程。在白炽灯光源里,原子是由通过加热来激发;而在日光灯管里,原子是通过化学反应来激发。荧光灯的中心元件就是它的一个密封的玻璃管。这个管含有少量水银和惰性气体,通常是氩惰性气体元素,这种惰性气体要保持非常低压。管也含有荧光粉,在玻璃管内单独涂上一层荧光粉。玻璃管两端各有一个电极,是连接到电流用的。 当灯管内的惰性

5、气体在高压下电离后,形成气体导电电流,运动的气体离子在与汞原子碰撞作用之间不断地给了汞原子能量,使得汞原子的核外电子总能从低轨道跃迁到高轨道,之后汞原子的核外电子由于具有较高的能量会自发地再从高轨道向低轨道(或基态)跃迁,以光子的形式向外释放能量,同时由于汞原子的原子特征普线大部分集中在紫外区域,可知,汞原子释放出来的光子大部分在紫外区域,这些高能量的光子(紫外线)在和荧光粉的撞击之间产生了白光。 时间开关合上慢短时稳态快正常发光时启辉器动片加热 靠近动静触片接触触片冷却后断开小于150V镇流器电流0-慢加大电流最大稳态电流电压0-慢加大ULA接近220V瞬变ULB110V灯管无压无流正常压1

6、00V电感镇流器日光灯能量损耗:40W(灯管功率)+10W(电感镇流器自身发热损耗)等于整套灯具总耗电为50W。 电感镇流器由于结构简单,寿命长,作为第一种荧光灯配合工作的镇流器,它的市场占有率还比较大,但是,由于它的功率因数低,低电压启动性能差,耗能笨重,频闪等诸多缺点,它的市场慢慢地被电子镇流器所取代。电子镇流器日光灯40W日光灯电子镇流器电路图用MJE130052的20W日光灯电子镇流器 32W日光灯镇流器电路图电路如下图所示。该电路由整流滤波电容、高频振荡电路以及输出负载电路三部分构成。 交流220V经整流滤波输出约300V直流为振荡电路提供电源。开机后,电源经R5对C3充电,使Vc3

7、迅速升高,从而使VT2迅速达到饱和导通;此时由于T的反馈作用使VTI截止。VT2一旦导通,则Vc3下降,流过L2的电流减小,引起L2两端一个上负下正的电压。据同名端原则,L1得到上正下负的反馈电压,从而使VTI迅速饱和导通,同时T的正反馈作用又使VT2迅速截止,如此周而复始形成振荡方波(R6D6、R3D5起续流作用)。负载回路由L3、L4、C4构成。VTI、VT2产生的高频振荡方波由L3加给负载作激励源。灯管点亮前,由C4、L4等形成很大的谐振电流流过灯丝,使管内氩气电离,进而使水银变为水银蒸汽,C4两端的高电压又使水银蒸汽形成弧光放电,激发管壁荧光粉发光。灯管点亮后,C4基本上不起作用,此时

8、L4则起阻流作用。 LED日光灯原理LED日光灯是采用CREE与AOD超高亮LED白光作为发光光源,外壳为亚克力/铝合金(客户定义)。外罩可用PC管制作,耐高温达135度. LED日光灯与传统的日光灯在外型尺寸口径上都一样,长度有60cm和120cm、150cm三种,其功率分别为10W、16W和20W,而20W传统日光灯(电感镇流器)实际耗电约为53W,40W传统日光灯(电感镇流器)实际耗电约为68W。 工作电流一般LED的额定工作电流20毫安,有的工厂一开始就用到尽,设计20毫安,实际上此电流下工作发热很严重,经多次对比试验,设计成16-18毫安是比较理想的。N路并联的总电流=17 * N;

9、 工作电压一般LED的推荐工作电压是3.0-3.5V,经测试,大部分工作在3.125V,所以按3.125V计算式比较合理的。M个灯珠串联的总电压=3.125* M 发光原理:PN结的端电压构成一定势垒,当加正向偏置电压时势垒下降,P区和N区的多数载流子向对方扩散。由于电子迁移率比空穴迁移率大得多,所以会出现大量电子向P区扩散,构成对P区少数载流子的注入。这些电子与价带上的空穴复合,复合时得到的能量以光能的形式释放出去。这就是PN结发光的原理。 发光效率: 一般称为组件的外部量子效率,其为组件的内部量子效率与组件的取出效率的乘积。所谓组件的内部量子效率,其实就是组件本身的电光转换效率,主要与组件

10、本身的特性(如组件材料的能带、缺陷、杂质)、组件的垒晶组成及结构等相关。而组件的取出效率则指的是组件内部产生的光子,在经过组件本身的吸收、折射、反射后,实际在组件外部可测量到的光子数目。因此,关于取出效率的因素包括了组件材料本身的吸收、组件的几何结构、组件及封装材料的折射率差及组件结构的散射特性等。而组件的内部量子效率与组件的取出效率的乘积,就是整个组件的发光效果,也就是组件的外部量子效率。早期组件发展集中在提高其内部量子效率,主要方法是通过提高垒晶的质量及改变垒晶的结构,使电能不易转换成热能,进而间接提高LED的发光效率,从而可获得70%左右的理论内部量子效率,但是这样的内部量子效率几乎已经

11、接近理论上的极限。在这样的状况下,光靠提高组件的内部量子效率是不可能提高组件的总光量的,因此提高组件的取出效率便成为重要的研究课题。目前的方法主要是:晶粒外型的改变TIP结构,表面粗化技术。 分类:根据LED日光灯直径分类:T5、T8、T10、T12 根据LED日光灯面罩分类:扩散罩和透明罩(条纹透明罩) 根据LED日光灯控制功能分类:常规LED日光灯、声控LED日光灯、红外控制LED日光灯,智能LED日光灯 电气特性:电流控制型器件,负载特性类似PN结的UI曲线,正向导通电压的极小变化会引起正向电流的很大变化(指数级别),反向漏电流很小,有反向击穿电压。在实际使用中,应选择 。LED正向电压

12、随温度升高而变小,具有负温度系数。LED消耗功率 ,一部分转化为光能,这是我们需要的。剩下的就转化为热能,使结温升高。散发的热量(功率)可表示为 。 光学特性:LED提供的是半宽度很大的单色光,由于半导体的能隙随温度的上升而减小,因此它所发射的峰值波长随温度的上升而增长,即光谱红移,温度系数为+23A/ 。LED发光亮度L与正向电流 近似成比例: ,K为比例系数。电流增大,发光亮度也近似增大。另外发光亮度也与环境温度有关,环境温度高时,复合效率下降,发光强度减小。 热学特性:小电流下,LED温升不明显。若环境温度较高,LED的主波长就会红移,亮度会下降,发光均匀性、一致性变差。尤其点阵、大显示

13、屏的温升对LED的可靠性、稳定性影响更为显著。所以散热设计很关键。 寿命:LED作为一种导体固体发光器件,较之其他发光器具有更长的工作寿命,其亮度半衰期通常可达到十万小时。 8W T8 SMD lED日光灯LED的长时间工作会光衰引起老化,尤其对大功率LED来说,光衰问题更加严重。在衡量LED的寿命时,仅仅以灯的损坏来作为LED寿命的终点是远远不够的,应该以LED的光衰减百分比来规定LED的寿命,比如35%,这样更有意义。 LED日光灯特点LED日光灯以质优、耐用、节能为主要特点,投射角度调节范围大,15W的亮度相当于普通40W日光灯,抗高温,防潮防水,防漏电。 使用电压有:110V、220V

14、可选,外罩可选玻璃或PC材质。灯头与普通日光灯一样。 LED日光灯采用最新的LED光源技术,数位化外观设计,节电高达70%以上,12W的LED日光灯光强相当于40W的日光灯管LED日光灯寿命为普通灯管的10倍以上,几乎免维护,无须经常更换灯管、镇流器、启辉器。绿色环保的半导体电光源,光线柔和,光谱纯,有利于使用者的视力保护及身体健康。6000K的冷光源给人视觉上清凉的感受,人性化的照度差异设计,更有助于集中精神,提高效率。 1 适用性强,在室内外各种恶劣环境下的适应性和可靠性都有提高 2 色彩丰富:由三基色(红、绿、蓝)显示单元箱体组成,使电子屏实现显示色彩丰富、高饱和度、高解析度、显示频率高

15、的动态图像 3 亮度高:采用超高亮度的LED,太阳强光底下远距离仍清晰可见 4 效果好:采用非线性校正技术,图像更清晰,层次感更强 5 可靠性强:采用静态扫描技术和模块化设计技术,可靠性、稳定性更高 6 显示模式多样化:支持多种显示 模式 LED日光灯优缺点分析缺点: 价格贵,目前能普遍做到的光效率和理论光效率还有很大差距,目前能做到的寿命和理论寿命还有很大差距,.还是有一定的发热量,光衰还可以大幅度缩小。 优点: 1、环保灯具,保护地球 传统的日光灯中含有大量的水银蒸汽,如果破碎水银蒸汽则会挥发到大气中。但LED日光灯则根本不使用水银,且LED产品也不含铅,对环境起到保护作用。LED日光灯 公认为二十一世纪的绿色照明。 2、高效转换,减少发热 传统灯具会产生大量的热能,而LED灯具则是把电能全都转换为光能,不会造成能源的浪费。 而且对文件,衣物也不会产生退色现象。 3、清静舒适,没有噪音 LED灯具不会产生噪音,对于使用精密电子仪器的场合为上佳之选。适合于图书馆,办公室之类的场合。 4、光线柔和,保护眼睛 传统的日

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