LED燈因其發(fā)光效率高、壽命長(zhǎng)、顯色性好、又便于調(diào)光調(diào)色、實(shí)行編碼自控等一系列優(yōu)點(diǎn)，倍受青睞，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，除作為指示燈和各種電子屏幕外，還被廣泛用于各種不同用途的室內(nèi)外照明裝置。國(guó)家已將其列為重點(diǎn)扶植和推廣項(xiàng)目。然而在實(shí)際應(yīng)用中，還存在許多問(wèn)題，應(yīng)引起高度關(guān)注，如不在推廣發(fā)展之初期加以控制和解決，必將釀成嚴(yán)重后患。
一、 存在問(wèn)題
1、LED燈和電源裝置的壽命匹配：
LED發(fā)光管屬于直流小功率低電壓產(chǎn)品，單個(gè)發(fā)光管的使用電壓為直流3~5V以下，功率目前在5W以下。就單個(gè)發(fā)光管而言，其壽命很長(zhǎng)，可超過(guò)5萬(wàn)小時(shí)。然而如果設(shè)計(jì)不當(dāng)或與其配套的附件不可靠，則會(huì)大大降低整個(gè)照明裝置的使用壽命。
1）、LED發(fā)光管額定電壓很低，通常將許多發(fā)光管串聯(lián)后再接入電源。有不少產(chǎn)品采用的直流輸出電壓較高，串接的發(fā)光管數(shù)量較多，由于各個(gè)發(fā)光管內(nèi)阻參數(shù)的分散性，施予各個(gè)發(fā)光管上的實(shí)際電壓不同，電壓較高的發(fā)光管會(huì)容易損壞。當(dāng)某個(gè)發(fā)光管損壞斷開(kāi)后，其余串聯(lián)的發(fā)光管也都熄滅。這樣就大大降低了整體照明裝置的可靠性和壽命。
2）、目前，電網(wǎng)均采用交流供電，而LED應(yīng)接直流電源。所以LED照明裝置內(nèi)必須有整流電源裝置。按照我國(guó)目前所采用的傳統(tǒng)技術(shù)，整流電源裝置的直流輸出端都裝有濾波電解電容。而電解電容內(nèi)的電解液容易干凅損壞，通常壽命為2-3年。形成了LED燈同電源裝置的壽命不匹配。總體說(shuō)來(lái)，LED 照明裝置95%的故障出自電源裝置。
2、抑制諧波的重要性
LED燈整流電源裝置內(nèi)濾波電容的存在，使得電源側(cè)交流電流成為許多弧形脈沖波，含有大量高次諧波電流。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定LED照明裝置交流電源側(cè)總諧波電流含量不得大于基波（50赫茲/秒）電流的33%。根據(jù)測(cè)試，不同廠家的產(chǎn)品其諧波電流總含量分散性很大，好的產(chǎn)品諧波總含量可達(dá)到基波電流的25%左右，絕大多數(shù)約為基波電流的40%左右，某些產(chǎn)品甚至超過(guò)100%。其中零序的三次諧波電流占主要成分。大量的諧波電流造成對(duì)電網(wǎng)的嚴(yán)重污染，會(huì)導(dǎo)致接入電網(wǎng)中的電子裝置被燒毀、通訊信號(hào)受干擾、電源線路中電能損耗大大增加。大致地說(shuō)，諧波電流總含量每增加10%所造成的電網(wǎng)中電能損耗就相當(dāng)于基波電流增加50%所造成的電能損耗量。尤其是三相電源線路中的零序諧波電流會(huì)疊加通過(guò)中性線，僅此一項(xiàng)零序諧波電流值就會(huì)超過(guò)相線工作電流，如果再加上三相零序不平衡工作電流，就會(huì)造成中性線嚴(yán)重過(guò)載。不但大大增加線路的電能損耗和電壓降，而且一旦中性線被燒斷，則會(huì)釀成嚴(yán)重的人身傷亡和電氣設(shè)備損壞或火災(zāi)事故。而目前大多數(shù)LED照明裝置沒(méi)有采取抑制諧波的有效措施。如果不加管制，任憑這樣的產(chǎn)品在電網(wǎng)中大量應(yīng)用，其后果不堪設(shè)想。天津新建海關(guān)大樓，2008年正月初八節(jié)后剛上班，所有照明燈和電腦（筆者曾對(duì)多家臺(tái)式電腦做過(guò)測(cè)試，其諧波電流總含量均在100%左右）同時(shí)開(kāi)啟，大量零序諧波電流和三相不平衡零序工作電流流過(guò)中性線，而中性線截面僅為相線截面的50%，使中性線嚴(yán)重過(guò)載發(fā)熱，釀成火災(zāi)。火勢(shì)沿著電纜豎井從二層蔓延到五層。各層電氣線路和電氣設(shè)備全部付之一炬，損失慘重。
3、防雷擊的重要性
LED發(fā)光管及其整流電源裝置內(nèi)的整流二極管、穩(wěn)流芯片等均屬電子芯片，對(duì)雷電極為敏感。而目前絕大多數(shù)LED電源裝置沒(méi)有有效的防雷保護(hù)措施。電源裝置內(nèi)多有電子元器件，其電子電路中需要有零電位參考點(diǎn)（邏輯地）通過(guò)燈具金屬外殼同接地線和接地裝置相連接。如果建筑物上裝有避雷裝置，當(dāng)其接受雷擊（包括直擊雷和感應(yīng)雷）時(shí)，強(qiáng)大的雷電流經(jīng)避雷引下線和接地裝置流入地中，可以造成接地裝置上同大地之間的電位差超過(guò)20萬(wàn)伏以上。這樣高的電位通過(guò)接地線傳到燈具金屬外殼（因?yàn)闊艟呓饘偻鈿ば枰Ｗo(hù)接地）和電子電路上，再經(jīng)過(guò)交流電源線路連接到變壓器中性點(diǎn)接地裝置，形成雷擊時(shí)地電位反擊通道。電子元器件必?fù)p壞無(wú)疑。室內(nèi)各種電子裝置和室外照明裝置也都存在同樣問(wèn)題。這種因雷擊時(shí)地電位反擊而造成電子裝置遭損壞或無(wú)故障停機(jī)的事故在國(guó)內(nèi)外都頻頻發(fā)生，然而卻為國(guó)家建筑物防雷保護(hù)規(guī)范和國(guó)際電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)所忽略。2001年秦皇島市新建明晶平板玻璃廠，廠內(nèi)平板玻璃自動(dòng)流水線采用了筆者建議的防雷擊防干擾容性隔離變壓器和相應(yīng)的二次側(cè)等電位懸浮接地等防雷保護(hù)措施，另有原料自動(dòng)流水線和數(shù)臺(tái)變頻機(jī)組則采用了傳統(tǒng)技術(shù)。2002年夏廠房建筑物避雷裝置接受到一次雷擊。采用傳統(tǒng)技術(shù)的自動(dòng)流水線和變頻機(jī)組電子裝置均遭損壞，唯獨(dú)平板玻璃流水線不但硬件未受損壞，甚至生產(chǎn)運(yùn)行未受影響。歐美各國(guó)也屢屢發(fā)生雷擊時(shí)機(jī)房?jī)?nèi)電子裝置受損的例子。過(guò)去都誤以為是雷擊時(shí)因強(qiáng)烈電磁波干擾所致，因而對(duì)建筑物和設(shè)備采取了各種屏蔽措施，均無(wú)濟(jì)于事。實(shí)際上多數(shù)皆因雷擊時(shí)地電位反擊所致。
4、效率問(wèn)題
目前市場(chǎng)上推出的照明裝置和照明工程設(shè)計(jì)多數(shù)并沒(méi)有充分發(fā)揮LED光源的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，存在著穿新鞋走老路的毛病。
傳統(tǒng)的光源，無(wú)論白熾燈、熒光燈、或氣體放電燈都是單一功率較大的點(diǎn)光源，具有散射型的余弦配光特性，需要用控照器來(lái)反射光源所散射出來(lái)的光通，使被照面達(dá)到所要求的照度值和均勻度，燈具效率通常不會(huì)超過(guò)75-80%。而LED照明裝置是由許多個(gè)小功率光源組合而成，其單個(gè)發(fā)光管本身可以封裝成具有很高定向性（即很小視角）的點(diǎn)光源，只須合理配置各個(gè)點(diǎn)光源的數(shù)量和布局，簡(jiǎn)化燈具結(jié)構(gòu)，盡量減少反射光，多利用光源的直射光就可以更合理地達(dá)到被照面的照度要求，提高燈具效率到85-90%以上，還減少了眩光。于是，就為照明裝置和照明工程設(shè)計(jì)提供了將優(yōu)化功能指標(biāo)和美化藝術(shù)造型融為一體的廣闊空間，既提高了光效、降低了成本、有利于散熱、增加了可靠性，又便于設(shè)計(jì)出與環(huán)境協(xié)調(diào)的具有優(yōu)美藝術(shù)造型的燈具。然而現(xiàn)在市面上推出的大量LED照明裝置卻將多個(gè)LED發(fā)光管封裝在一起，成為點(diǎn)光源或帶狀光源，使之接近傳統(tǒng)光源的余弦配光特性，再采用傳統(tǒng)形式的效率較低、造型單調(diào)的控照器。無(wú)疑是穿新鞋走老路，舍其精華，取其糟粕，可謂得不償失。
5、功率因數(shù)問(wèn)題
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定LED照明裝置的功率因數(shù)不得低于0.9。而影響LED照明裝置功率因數(shù)高低的主要因素是電源整流裝置所產(chǎn)生的諧波電流含量。研究表明，只要LED電源整流裝置諧波電流含量能低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值，功率因數(shù)基本就能達(dá)標(biāo)。所以通常要提高LED照明裝置的功率因數(shù)，總是同抑制電源整流裝置諧波電流的措施相結(jié)合的。
6、穩(wěn)流和節(jié)能問(wèn)題
LED發(fā)光管的伏安特性是非線性的，電網(wǎng)電壓小有波動(dòng)時(shí)，流過(guò)發(fā)光管內(nèi)的電流會(huì)有較大的波動(dòng)，容易造成發(fā)光管因過(guò)電流而損壞。為此許多產(chǎn)品在發(fā)光管電路中串入限流電阻（或穩(wěn)流芯片），其數(shù)值往往達(dá)到光源總串聯(lián)電阻的10%左右。
當(dāng)前倍受青睞的由中國(guó)臺(tái)灣和韓國(guó)首爾生產(chǎn)的ACLED(無(wú)整流裝置的交流電源直供LED模塊),其串聯(lián)限流電阻消耗功率更達(dá)到額定功率的20%。徒然增加了電能損耗，降低了效率，不利于節(jié)能。并且其直流輸出端電壓較高（200伏左右），串聯(lián)的LED微晶管很多，只要其中任何一粒微晶管損壞，整燈就滅，可靠性相對(duì)較低。再者，由LED微晶管組成的四個(gè)整流橋臂，運(yùn)行中只有兩個(gè)同時(shí)導(dǎo)通，利用率不高，同采用普通二極管橋式整流相比成本提高了；
二、 解決辦法
1、采用三相電源裝置以三相供電方式對(duì)LED照明的產(chǎn)品和工程設(shè)計(jì)實(shí)行改革的技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性
要全面合理解決上述種種問(wèn)題，對(duì)于目前普遍采用的單相小功率LED燈來(lái)說(shuō)，難度較大。在民宅或局部照明中使用這樣的燈是不得已的。然而在大型電子屏幕、工礦企業(yè)、大型民用公共建筑、道路、廣場(chǎng)、景觀照明中，則宜盡量采用較大功率、更具豐富藝術(shù)造型和合理配光特性，又成本較低的LED照明裝置以三相電源供電。這樣做就可以采用寬帶濾波、多脈波移相整流和高感抗穩(wěn)流等新技術(shù)，做成兼具穩(wěn)流、節(jié)能、消諧、防雷、補(bǔ)償無(wú)功功率等多功能的三相電源裝置，可以兩檔電壓多路并聯(lián)或串并聯(lián)輸出，接到照明裝置內(nèi)LED光源上。使整體照明工程實(shí)現(xiàn)高光效、高質(zhì)量、高藝術(shù)水平、高可靠性和低損耗、低污染、低成本。同采用單相小功率LED燈相比具有無(wú)可爭(zhēng)辯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性：
1）、照明裝置內(nèi)除LED光源和整流二極管外無(wú)任何其它電子元器件和濾波電解電容，使電源裝置的壽命大大延長(zhǎng)，可超過(guò)LED光源；
2）、電源裝置內(nèi)沒(méi)有電子電路中必須有的參考零電位接地點(diǎn)，并采取有效的防雷保護(hù)措施。可避免因雷擊而損壞照明裝置；
3）、照明裝置電源側(cè)交流電路諧波總含量可降到5%以下?；鞠藢?duì)電網(wǎng)的諧波污染。使電網(wǎng)中諧波電流附加電能損耗比傳統(tǒng)產(chǎn)品降低至少100%以上；而諧波電流附加電能損耗約為同量基波電流電能損耗的5倍以上。如果諧波電流總含量從25%降到5%，即大體相當(dāng)于減少了電網(wǎng)中由正?；üぷ麟娏魉斐傻碾娔軗p耗的1倍以上；
4）、燈具效率可提高到90%以上，比傳統(tǒng)燈具效率（體現(xiàn)為節(jié)能）高15%左右；
5）、整流電源裝置內(nèi)不需要限流電阻或穩(wěn)流芯片，效率可提高到92%以上，比傳統(tǒng)單相電源裝置或ACLED模塊的效率（體現(xiàn)為節(jié)能）提高12%以上；
6）、照明裝置功率因數(shù)可高于0.95，接近于1；大大減少無(wú)功電流造成的電網(wǎng)有功損耗；
7）、同容量的照明負(fù)荷，用三相供電比單相供電傳輸距離大6倍，線路中電能損耗降低50%;
8)、一個(gè)三相400W的LED電源裝置比10個(gè)單相40W的LED電源裝置成本可降低40%以上；
2、少量單相小功率LED電源裝置可采用單相高感抗容性變壓器來(lái)重點(diǎn)消除3、5次諧波、提高功率因數(shù)到0.9以上，以取消電解電容和限流電阻（或穩(wěn)流芯片）。也可提高電源裝置壽命，節(jié)能10%以上。