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摘要：LED拥有体积小、照明强度高、节能环保、使用寿命长等多种优势，因而在各行各业中的应用都较广泛。将LED照明灯运用于冰箱时，其能够替代传统灯具，为用户提供环保、节能且可靠的冰箱照明。关键词：家用冰箱；LED照明
1 LED照明灯简介
LED(Light Emitting Diode）是指能够实现电能向光能转化的固态半导体元件，也称为发光二极管。LED的关键部分是一个由环氧树脂封装的半导体晶片，其由P型半导体和N型半导体组成。其中，P型半导体的主要组成部分为空穴，N型半导体的主要组成部分为电子。这两种半导体会在结合时形成一个PN结，在电流传输到晶片时，电子会向P型半导体移动，与空穴复合，进而发出光。目前，LED照明灯的应用已经十分常见。
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在LED照明灯的电源构成中，LED的驱动电路为LED照明奠定了基础。目前，将220 V的市电转化为低压直流电的主要方法是应用变压器、开关电源或在电容降压后整流滤波。（1）变压器是一种具有阻抗性能的设备，具有转变电压、电能的作用。在具体应用中，交流电流通过变压器的初级线圈和铁芯产生交流磁通，初级和次级线圈匝数不同时，电压会改变，进而为LED照明灯提供电力驱动。采用变压器降压时能耗大，成本高，不够经济环保。（2)LED的开关电源主要为电子开关元件，通过打开与关闭，能够调制输入的电压，进而实现电压转换，保持电压稳定。LED照明灯的开关电源虽然具有噪声小、体积小、性能可靠等多种优点，但成本也较高。（3）阻容降压是指电容在一定交流信号的作用下产生容抗，进而可以控制最大工作电流，为LED照明灯提供驱动。阻容降压的稳定性较差，但具有耗能小、体积小及成本低的优势。 2 冰箱中LED照明灯的应用优势
(1）传统冰箱应用的白炽灯的功率约为15 W，而LED照明灯的功率只有1 W，能够减少冰箱使用过程中的电量消耗。
(2)LED照明灯主要由无毒无害的材料构成，对外界环境的污染较小，甚至还能够实现循环利用，在环保上具有突出的优势。
(3)LED照明灯的体积显著地小于传统灯具，能够为冰箱内部节省一定的空间，同时使冰箱内部的空间更简约、精致，为用户带来一定的视觉享受。
(4)LED照明灯的使用寿命通常可达上万小时，相对传统灯具有突出优势。LED照明灯十分坚固耐用，不容易在运输中受到损坏。
(5)LED照明灯采用冷发光技术，发热量远低于其他照明灯具，对冰箱中食物的影响较小。
3 冰箱中LED照明灯的电路设计
可以看出冰箱中的照明电路主要由8只LED照明灯组成。LED主要安装在塑料管内部，塑料管的长度约等于冰箱柜体的高度。交流电经过开关SB、保险管FU及电源变压器TR，产生6 V交流电压，然后由二极管VD1、VD2进行全波整流，经电容C1滤波，电阻R1限流，稳压管ZD1可以将平滑的直流电稳定在12 V，供给LED。每只LED照明灯的电压在3 V左右，电压共12 V；平均每只LED照明灯的功率为0.07 W,1组4只LED照明灯的总功率为0.28 W，共计2组灯，核算总电能消耗不到1 W，而8只LED照明灯的强度可以达到50 lm，极大地降低了电能的消耗。
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设计冰箱照明系统时，应当主要满足体积小、成本低、系统功率小等要求。因此，应用电容降压式电源设计LED照明灯电路，并对LED单灯做好组合设计，以在达到普通照明灯具亮度的同时，提升LED照明灯的实用性，提升冰箱整体产品设计的通用性。具体的设计方案可分为LED照明灯并联和LED照明灯串联两种。
(1)LED照明灯并联电路，是指在每个灯的两端上施加低电压的电路。在实际应用这种设计方案时，应当保证每个灯的照明亮度基本相同，因此应当增加镇流电阻，避免因电流大小存在差异，导致每个灯的亮度不同。在LED照明灯并联电路中，总电流为通过各个LED照明灯的电流的和。
(2)LED照明灯串联电路，是指所有灯通过一条线路工作，LED照明灯的电流相同，照明亮度相同，但在串联情况下，电源电压更高。若其中一个LED照明灯出现断路情况，所有LED照明灯都无法继续工作，这与并联电路下的LED照明灯不同；并联电路下，当其中一个LED照明灯存在断路情况时，其他灯还能够继续工作。短路情况相反，串联电路下，一个LED照明灯短路，其他灯依然可以继续工作，而并联电路的整个电路都无法继续工作，甚至可能出现电路损毁的情况。
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电子蜂毒采集器综上，在LED照明灯电路设计中，应用串联电路更具优势。但也可以采用先串联、再并联的方式设计电路，能够避免一灯断路所有灯无法工作的情况，降低电路烧毁的可能性。
4 设计方案的改进
4.1 LED并联电路方案
C1与R1组成了阻容降压电路，D1-D4属于整流电路。在这样的电路设计下，若某一LED照明灯出现损坏，整个照明系统的照明功能依然能正常运行。
经过一段时间试验后发现，并联电路下的LED照明灯存在电流冲击缺陷，在发生冲击时，很容易导致某一LED照明灯遭到损坏，同时造成各LED照明灯的照明亮度不一致。通过分析得知，造成这一问题的主要原因是每一个LED照明灯在实际应用中都会产生电流偏值的误差。若需要改进这一问题，需要在电路系统中额外增加能够对电流起到限制作用的电阻，或者运用稳定电流，来保证通过每个LED照明灯电流的基本相同。但这一改进措施有可能增加额外的成本，难以满足LED照明灯设计对低成本的要求。
4.2 LED串联电路方案
选择串联电路方式设计LED照明灯电路。在串联电路下，所有LED照明灯在同一条线路工作，电压、电阻为固定值，这能够保证通过每一个LED照明灯的电流是一致的，但同时也出现了电源电压更高的缺陷。为解决电源电压高的问题，应当将阻容降压电路中的电容C1的参数改为334 J/630 V AC。
经测试后发现，电路中的电阻R2由于耐受电压不够，会被击穿。因此，需要在原有的线路上增加电阻R2与R4，并进行串联，如此能够从分压的角度解决击穿问题。
经测试后发现，整个电路依然存在被击穿的可能，主要原因可能在于瞬态过电压，因此增加压敏电阻器来解决被击穿的问题。瞬态电压带来的电力峰值不稳定的冲击较大，加装压敏电阻后，可以起到增加电阻的保护作用，进而提升电路设计的可靠性与安全性。
通过电路设计实验发现，将原来能够承受220 V的LED照明灯的电压等级直接提升到600 V以上，同时将耐电流冲击直接提升到30 m A以上（在实际的应用中，电流通常达不到10 m A），这样的LED照明灯基本能够满足城市、农村家用冰箱中电压、电流的波动需要。针对LED板的工艺设计，由于组件通常体积较小，具有一定的安全隐患，应增大爬电的距离，在强弱电中开槽，进而增加电器的间隙，避免元器件之间距离过近，在打火中出现安
全隐患。
在LED照明灯组件的加工过程中，需要保证元件焊接的大小合适，在确保焊接饱满的同时，需要去掉虚焊，以此保证元件之间连接的稳定性。还应当做好LED照明灯的静电防护，避免有人徒手触碰LED照明灯，因静电击穿损坏LED照明灯。在LED照明灯产品的应用上，需要确保LED照明灯的实际电磁兼容与设计保持一致。CO2封存
5 结束语
LED照明灯设计的优化能够提升LED照明灯的质量与安全性，保证人们在冰箱使用过程中的安全。纵观市场，冰箱内LED照明灯的价格普遍高于传统的卤素灯，随着经济技术的发展，未来LED照明灯的使用将更广泛，价格也会逐渐降低。LED照明灯设计者应当把握生产过程中原材料的质量及关键工序的控制，让LED照明灯的优势能够在实际应用中得到充分发挥。
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