LED照明驱动电路设计

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一种LED照明应急两用的驱动电路设计

一种LED照明应急两用的驱动电路设计

该 电路 框 图是 成 熟 系统 结 构 。系 统 结 构 的优 点 在
于采 用专 用 的 恒 流 控 制 芯 片 来 实 现 蓄 电池 恒 流 充
电, 能够延 长 蓄 电池 的使 用 寿 命 。 由于 增 加 了元 器
件数 量 , 相应 地驱 动 电路 的成本 也有 所增 加 。
L D产业 迅速发展 以及 国家 倡导 “ 碳节 能 ” E 低 的背 景 下提 出的 , 高亮 度 白光 L D替 代 传 统 光 源来 实 现 用 E 日常照 明 以达 到节能减排 , 动电路将 通用 交流 电通 驱
过 D / C转换器来 实 现 电压 的变换 , 用 固定 的直 CD 采 流 电流来 驱动 L D。本 电路 的创新 点在实 现 L D 日 E E
DOI 1 . 9 9 ji n 1 0 —8 4 2 1 . 2 0 1 :0 3 6 / .s . 0 13 2 . 0 2 0 . 2 s

种 L D 照 明应 急 两用 的驱 动 电路 设 计 E
满 瑞 吴庆 轩 李秋俊 , ,
(. 1 重庆邮电大学 光 电工程学院 , 重庆 4 0 6 ;. 0 0 5 2 重庆 邮电大学 通信与信息工 程学院 , 重庆 4 0 6 ) 0 0 5
的 L D驱 动 电路 。 E
以 L D作 为照 明光 源 来 设 计 照 明应 急 灯 具 与 E 采用 传 统 光 源 来 设 计 有 很 大 的不 同 。传 统 光 源 是 采用 交 流 电直接驱 动 , 在应 急照 明模 式 下 需 要将 蓄
电池 输 出 的直 流 电转 换 为交 流 电 , E L D的 驱 动 方式
常照 明的基 础上增加 蓄电池及相 应 的驱 动 电路 , 系统 能在通用 交流 电异 常时 自动切换 至应急 照明 。

LED驱动电路的研究与设计

LED驱动电路的研究与设计

LED驱动电路的研究与设计随着LED功率和光效的不断提⾼,⼤功率LED照明将在许多领域逐渐取代传统的照明灯具。

和⽩炽灯等传统灯具不同,LED属于半导体器件,其压降会随温度的增⾼⽽降低,因此⽤传统的电压源驱动LED时会导致其电流和温度不断增加,最终会损坏LED。

所以,⼤功率LED应该⽤恒流电源驱动。

恒流电源的电路种类众多,本⽂分别从电源的效率、成本和恒流性能等⽅⾯进⾏着⼿讨论。

对⽐了包括线性电源和开关电源的⼏种⽅案,并分析各电路的优缺点。

由于线性电源的⼀些固有缺陷,如低效率、体积笨重等,使线性电流源的使⽤受到了较⼤限制,⽽开关电源则恰好弥补了线性电源在这⽅⾯的不⾜。

因此,本设计最后选择了⽬前⼴泛使⽤的开关电源来实现LED的恒流驱动。

开关电源的设计⽬标是驱动1W⾼亮LED,采⽤分模块的设计⽅法,电路类型选择了反激式拓扑,这样既能起到隔离作⽤,也能控制了成本。

在LED驱动电源关键的恒流部分,采⽤TL431提供精密的参考电压,同时⽤低阻值电阻对输出电流采样,再⽤运放将两者⽐较放⼤后输出电压通过光耦反馈到电源控制芯⽚进⾏调节,得到了很好的恒流效果。

在设计完成之后的主要⼯作是对驱动电源的PCB板进⾏测试,使⽤了三个不同⼚家⽣产的1W⾼亮LED灯珠,并在不同交流输⼊情况下⽤万⽤表进⾏测试并记录了相关数据,结果显⽰本设计具有很好的恒流效果,并具有较⾼的效率。

关键词:LED驱动;反激式拓扑;隔离变压器;精密恒流摘要...................................................................... I Abstract................................................. 错误!未定义书签。

第⼀章绪论 (1)1.1 课题背景与意义 (1)1.2 课题研究的主要内容与⽬标 (2)第⼆章相关知识与⽅案的研究 (3)2.1 LED技术参数分析与型号选择 (3)2.2LED驱动电路特性研究 (4)2.2.1 普通恒压限流电路 (4)2.2.2 线性恒流驱动电路 (5)2.2.3 PWM开关恒流驱动电路 (6)2.3LED驱动电路的参数确定和电路类型选择 (6)第三章驱动电路的功率部分设计 (9)3.1PWM驱动电路的拓扑选择 (9)3.2⾼频变压器⼀次侧电路设计 (13)3.2.1 输⼊整流滤波 (13)3.2.2 EMI滤波器设计 (14)3.2.3 漏感尖峰吸收电路 (14)3.3⾼频变压器设计 (15)3.3.1 变压器磁芯与⾻架选定 (15)3.3.2 变压器⼀⼆次电感值和⽓隙设计 (17)3.3.3 变压器绕制与漏感的控制 (19)3.4 变压器⼆次侧输出电路 (20)3.5 PWM驱动IC和开关管的选⽤ (20)3.5.1 驱动IC加开关管⽅式 (21)3.5.2 开关管集成于IC的单⽚开关电源芯⽚ (21)第四章反馈电路与恒流电路设计 (23)4.1输出线与反馈⽅式 (23)4.1.1 限压精度与电路形式 (23)4.1.2 反馈电路类型选择 (23)4.2 恒流电路设计 (23)4.2.1 LED驱动电路的恒流精度要求 (23)4.2.2 恒流电路的类型及其选定 (24)第五章总体⽅案实现 (28)5.1原理图 (28)5.2 主要性能指标 (29)5.3系统调试分析 (29)总结与展望 (30)参考⽂献 (31)致谢 (32)第⼀章绪论1.1 课题背景与意义在当今全球能源紧缺的环境下,节约能源已成为⼤势所趋,仅在在照明领域,⼈们所消耗的能源就不可估量。

基于LED白光照明模组驱动电路设计方案

基于LED白光照明模组驱动电路设计方案

编号:__________基于LED白光照明模组驱动电路设计方案(最新版)编制人:__________________审核人:__________________审批人:__________________编制单位:__________________编制时间:____年____月____日由于当前温室效应和能源危机的影响,使得人们对节能技术越来越关注。

LED照明具有节能、寿命长等优点,LED 照明技术作为新型绿色照明技术,目前的应用日趋广泛。

LED 的白光照明通常是使用蓝、绿、红三原色多芯片LED模组构成,由于这种LED模组中每种LED芯片的老化特性不同,因此色温会随着时间和温度而发生变化。

这就给白光LED的使用带来了限制。

1 白光LED模组的驱动对于传统光源的驱动方式丽青,大都是以恒定电压的形式存在,这就使得传统光源的驱动十分简单。

在线性范围内,LED的发光强度与其驱动电流及正向压降成正比,并随着温度而变化,这就需要恒定的电流来驱动LED。

除此之外。

白光LED模块有一个重要的指标,就是色温。

色温以温度K来表示,某光源与黑体的颜色相同时,就把黑体当时的温度称为该光源的色温。

白光LED色温取决于所发出的白光中3种色彩成分的构成比例。

为了调节白光LED模组光源的色温,就需要对白光LED 模组里中的蓝、绿、红3个LED芯片的驱动电流进行单独控制,就需要3个独立的恒流驱动电路。

目前,恒流驱动电路一般都采用开关模式的PWM控制器来实现,其驱动电流的调节主要分为模拟调节方式和PWM调节方式。

模拟调节方式是利用PWM控制器来对驱动电流进行调节,以稳定LED的驱动电流,得到稳定的输出光强。

由于通常PWM控制器的反馈控制信号是一个电压值,所以模拟调节是利用一个测量电阻对输出驱动电流进行采样,并将其转换为反馈电压信号,通过PWM控制器对反馈电压的稳定,从而达到稳定输出驱动电流的目的,电路原理图如图1所示。

使用模拟方式调节输出电流来调节LED输出光强的方法存在一个很大的问题:由于LED的输出波长会随着LED的驱动电流改变而发生变化,这样在不同的输出光强下,白光LED 模组的色温就会发生变化。

大功率LED的驱动电路设计(PT4115应用)(精)

大功率LED的驱动电路设计(PT4115应用)(精)

大功率LED 的驱动电路设计(PT4115应用)摘要:LED (light emitting diode )即发光二极管,是一种用途非常广泛的固体发光光源,一种可以将电能转化为光能的电子器件。

由于LED 具有节能、环保、使用寿命非常长,LED 元件的体积非常小,LED 的发出的光线能量集中度很高,LED 的发光指向性非常强,LED 使用低压直流电即可驱动,显色性高(不会对人的眼睛造成伤害)等优点,LED 被广泛应用在背光源、照明、电子设备、显示屏、汽车等五大领域。

而且随着LED 研发技术的不断突破,高亮度、超高亮度、大功率的LED 相继问世,特别是白光LED 的发光效率已经超过了常用的白炽灯,正朝着常照明应用的方向发展,大有取代传统的白炽灯甚至节能灯的趋势。

本论文主要介绍采用恒流驱动方式实现驱动电路,并且提出一种基于恒流驱动芯片PT4115的高效率的大功率LED 恒流驱动解决方案。

该种驱动电路简单、高效、成本低,适合当今太阳能产品的市场化发展。

关键词:大功率LED ;驱动电路;恒流驱动芯片PT4115一、LED 主要性能指标:1)LED 的颜色:目前LED 的颜色主要有红色,绿色,蓝色,青色,黄色,白色,暖白,琥珀色等其它的颜色;2)LED 的电流:一般小功率的LED 的正向极限电流多在20mA 。

但大功率LED 的功率至少在1W 以上,目前比较常见的有1W 、3W 、5W 、8W 和10W 。

1W LED 的额定电流为350mA,3W LED 的750mA 。

3)LED 的正向电压:LED 的正极接电源正极,负极接电源负极。

一般1W 的大功率LED 的正向电压为3.5V~3.8V 。

4)LED 的反向电压:所允许加的最大反向电压。

超过此值,发光二极管可能被击穿损坏 LED 发光强度:光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量定义为光源在该方向的(发)光强(度),单位为坎德拉(cd )。

5)LED 光通量:光源在单位时间内发射出的光量称为光源的发光通量。

AC-DC 非隔离式LED 驱动电路的设计

AC-DC 非隔离式LED 驱动电路的设计

AC-DC 非隔离式LED驱动电路的设计一、简单阻容降压LED驱动电路电路是直接采用电容作为限流元件,在此电路中,由于电容上的分压几乎达到了全部电源电压,所以具有良好的限流特性,当电源电压在±10%波动时,输出电流也在≤±10%内波动,只要在设计中把LED 的额定值留有一定的裕量,就能保证在电源电压波动时LED 仍处于良好的工作状态。

由于电容的介质损耗极小,所以电路的损耗很小,电阻R 的作用是在断电时,保证电容上的电压能及时放掉,其阻值可≥3MΩ,每组串联的LED 中,可加有一个IN4007 二极管,当两组串联的LED 有一个内部开路时,另一组有可能被反向电压击穿,如串入一个IN4007 二极管,则可保护剩余的LED 不损坏,当然IN4007 的加入也使效率略有下降,(当输出电流30mA 时,IN4007 上的功耗约0.02W)。

对于一体化小夜灯,可省略IN4007,此时这一驱动电路效率≥90%。

用此驱动电路做成的LED 小夜灯,效率高于采用气体放电光源的小夜灯,并且使用寿命远大于采用其它光源的小夜灯。

此电路在30 个LED 串联时还能稳定工作。

但是此电路输出的光具有一定的频闪(在50Hz 时有100Hz 的频闪),不适用于运动物的照明场合,并且使用时LED 应做成不可触及,否则将影响安全。

注意﹐大部分应用电路中没有连接压敏电阻或瞬变电压抑制晶体管﹐建议连接上﹐因压敏电阻或瞬变电压抑制晶体管能在电压突变瞬间( 如雷电﹑大用电设备起动等 )有效地将突变电流泄放﹐从而保护二级关和其它晶体管﹐它们的响应时间一般在微毫秒级 .电路工作原理﹕电容C1的作用为降压和限流﹕大家都知道﹐电容的特性是通交流﹑隔直流﹐当电容连接于交流电路中时﹐其容抗计算公式为﹕XC = 1/2πf C式中﹐XC 表示电容的容抗﹑f 表示输入交流电源的频率﹑C 表示降压电容的容量.流过电容降压电路的电流计算公式为﹕I = U/XC式中 I 表示流过电容的电流﹑U 表示电源电压﹑XC 表示电容的容抗在220V﹑50Hz的交流电路中﹐当负载电压远远小于220V时﹐电流与电容的关系式为﹕I = 69C 其中电容的单位为uF﹐电流的单位为mA下表为在220V﹑50Hz的交流电路中﹐理论电流与实际测量电流的比较电阻R1为泄放电阻﹐其作用为﹕当正弦波在最大峰值时刻被切断时﹐电容C1上的残存电荷无法释放﹐会长久存在﹐在维修时如果人体接触到C1的金属部分﹐有强烈的触电可能﹐而电阻R1的存在﹐能将残存的电荷泄放掉﹐从而保证人﹑机安全.泄放电阻的阻值与电容的大小有关﹐一般电容的容量越大﹐残存的电荷就越多﹐泄放电阻就阻值就要选小些.经验数据如下表﹐供设计时参考﹕D1 ~ D4的作用是整流﹐其作用是将交流电整流为脉动直流电压.C2﹑C3的作用为滤波﹐其作用是将整流后的脉动直流电压滤波成平稳直流电压压敏电阻( 或瞬变电压抑制晶体管 )的作用是将输入电源中瞬间的脉冲高压电压对地泄放掉﹐从而保护LED不被瞬间高压击穿.LED串联的数量视其正向导通电压( Vf )而定﹐在220V AC电路中﹐最多可以达到80个左右.组件选择﹕电容的耐压一般要求大于输入电源电压的峰值﹐在220V,50Hz的交流电路中时﹐可以选择耐压为400伏以上的涤纶电容或纸介质电容.D1 ~D4 可以选择IN4007.滤波电容C2﹑C3的耐压根据负载电压而定﹐一般为负载电压的1.2倍.其电容容量视负载电流的大小而定. 下列电路图为其它形式的电容降压驱动电路﹐供设计时参考﹕D1 ~ D4的作用是整流﹐其作用是将交流电整流为脉动直流电压.C2﹑C3的作用为滤波﹐其作用是将整流后的脉动直流电压滤波成平稳直流电压压敏电阻( 或瞬变电压抑制晶体管 )的作用是将输入电源中瞬间的脉冲高压电压对地泄放掉﹐从而保护LED不被瞬间高压击穿.LED串联的数量视其正向导通电压( Vf )而定﹐在220V AC电路中﹐最多可以达到80个左右.组件选择﹕电容的耐压一般要求大于输入电源电压的峰值﹐在220V,50Hz的交流电路中时﹐可以选择耐压为400伏以上的涤纶电容或纸介质电容.D1 ~D4 可以选择IN4007.滤波电容C2﹑C3的耐压根据负载电压而定﹐一般为负载电压的1.2倍.其电容容量视负载电流的大小而定.二、可控硅构成的阻容降压LED驱动电路三、线性简易设计方案四、ROHM公司BP5061设计的5V/350mA开关型LED驱动电路五、台硕电子TAC9918设计的LED驱动电路六、集成恒流源NUD4001 的LED 驱动电路七、TAC9910设计的开关型LED驱动电路八、荷兰Philips菲力普公司TEA152X设计的LED驱动器九、韩国动运国际DW8520设计的开关型LED驱动电路十、深圳敦泰科技FT6610DB1设计的开关型LED驱动电路十一、HUF604设计的开关型LED驱动电路十二、Onsemi公司CAT4240设计的开关型LED驱动电路十三、Onsemi公司NCP1200/NCP1216设计的开关型LED驱动电路十四、Addtk 广鹏科技A704设计的开关型LED驱动电路十五、芯联半导体CL6804/CL6808设计的开关型LED驱动电路十六、Consonance 如韵电子CN5616设计的开关型LED驱动电路十七、IR公司IRS2541设计的开关型LED驱动电路十八、PI公司LNK306设计的开关型LED驱动电路十九、National美国国家半导体LM3445设计的开关型LED驱动电路二十、NK南科公司ADT0160设计的四路跑马灯二十一、安森美NCP1216设计的开关型LED驱动电路二十二、安森美NUD4011设计的线性LED驱动电路二十三、安森美NCP3065设计的开关型LED驱动电路二十四、PI公司使用填峰电路来改善功率系数的9 W LED驱动器二十五、PI公司设计的开关型LED驱动电路二十六、PI公司LNK306设计的开关型LED驱动电路二十七、三肯公司LC5205D/5210D设计的高功率因数LED驱动电路二十八、三肯公司STR0W6251设计的开关型LED驱动电路二十九、三肯公司SPI-9150设计的开关型LED驱动电路三十、三肯公司SSC2001设计的开关型LED驱动电路三十一、Supertex美国超科HV9906设计的带PFC功能的LED驱动电路三十二、Supertex美国超科HV9910设计的开关型LED驱动电路三十三、Supertex美国超科HV9921/9922/9923设计的LED驱动电路三十五、Supertex美国超科HV9931设计的PFC功能LED驱动电路••••••三十六、ST公司L6561设计的开关型LED驱动电路三十七、普诚科技股份有限公司PT6901设计的LED驱动电路三十八、华润矽威公司PT4115设计的MR16射灯LED驱动电路三十九、华润矽威公司PT4107设计的宽范围开关型LED驱动电路四十、荷兰NXP恩智浦公司SSL2101构成的LED驱动电路四十一、Sanyo三洋公司LA5121设计的开关型LED驱动电路四十二、Sanyo三洋公司LA5121设计的开关型LED驱动电路。

LED照明驱动开关电源设计

LED照明驱动开关电源设计

LED照明驱动开关电源设计引言:随着LED照明技术的发展,LED照明驱动开关电源的设计成为当前研究的热点之一、因为开关电源相比于线性电源具有高效率、小体积、轻重量等优势,被广泛应用于各种照明设备中。

设计要求:1.输出电压范围:12V;2.输出电流范围:0-1A;3.输入电压范围:100-240V;4.输出电流波动小于5%;5.效率大于80%;6.稳定性好,可靠性高。

设计方案:1. 开关电源拓扑结构选择:Boost型;2.选择合适的功率开关管和大电感元件;3.设计合适的输出电压反馈电路;4.选择合适的控制芯片;5.合理设计电源输入和输出滤波电容;6.添加过流、过压、过温等保护电路。

具体设计过程:1.电源拓扑结构选择:根据所需的输出电压和电流范围,选择Boost型拓扑结构,因为它能够提供较高的输出电压。

2.功率开关管和大电感元件选择:选择合适的功率开关管和大电感元件可以保证系统的工作效率和稳定性。

根据输出电流的要求,选择合适的功率开关管,同时根据开关频率和电感电流波动大小,选择合适的大电感元件。

3.输出电压反馈电路设计:设计一个反馈电路来控制输出电压的稳定性。

可以采用基于光耦的反馈电路,通过测量输出电压,并经转换后对控制芯片进行反馈,来实现稳定输出电压。

4.控制芯片选择:选择合适的开关电源控制芯片来调节开关管的驱动信号,以控制输出电压和电流的稳定性。

控制芯片需要具备过流、过压等保护功能。

5.输入和输出滤波电容设计:设计一个合适的输入滤波电容以减小输入电压的波动。

同时,设计合适的输出滤波电容以减小输出电流的波动。

6.保护电路设计:为了增加开关电源的可靠性,设计过流、过压、过温等保护电路来防止电源发生故障。

结论:LED照明驱动开关电源设计需要考虑多个因素,包括输出电压和电流范围、输入电压范围、效率、稳定性等。

采用Boost型拓扑结构,选择合适的功率开关管和大电感元件,设计合适的输出电压反馈电路,选择合适的控制芯片,合理设计电源输入和输出滤波电容,以及添加过流、过压、过温等保护电路,能够设计出高效率、稳定性好、可靠性高的LED照明驱动开关电源。

npn驱动led电路

npn驱动led电路

npn驱动led电路一、引言LED作为一种常见的光源,被广泛应用于照明、指示和显示等领域。

而使用NPN型晶体管来驱动LED则是一种常见的电路设计方案。

本文将介绍npn驱动led电路的基本原理和一些应用示例。

npn驱动led电路是通过晶体管的放大作用来将输入信号放大到足够的电压和电流来驱动LED的。

npn型晶体管是一种三极管,由发射极、基极和集电极组成。

当输入信号通过基极-发射极间的电压,使得基极电流增大时,集电极与发射极间的电流也会相应增大。

三、npn驱动led电路的设计npn驱动led电路的设计需要考虑输入信号的电压、电流和功率等参数,以及LED的额定电压和电流。

通常情况下,LED的额定电流可以通过串联电阻来限制,而输入信号的电压和电流可以通过电压源和信号源来提供。

四、npn驱动led电路的应用1. 简单的指示灯电路npn驱动led电路可以用于设计简单的指示灯电路。

例如,当一个信号输入到基极时,晶体管会被打开,从而使得集电极与发射极间的电流增大,LED灯也会亮起。

这种电路常见于电子产品中的电源指示灯或开关指示灯。

2. 时序控制电路npn驱动led电路还可以用于设计时序控制电路。

通过控制输入信号的时序和电平,可以实现LED的闪烁、呼吸灯等效果。

这种电路常见于电子钟、计时器、警示灯等应用中。

3. 数字显示电路npn驱动led电路还可以用于设计数字显示电路。

通过多路npn驱动led电路的组合,可以实现数字的显示。

每个数字由若干个LED 灯组成,通过控制不同的LED灯亮灭来显示不同的数字。

这种电路常见于计算器、电子秤、温度计等设备中。

五、总结npn驱动led电路是一种常见且实用的电路设计方案。

通过合理选择晶体管、电阻和输入信号等参数,可以实现LED的驱动和控制。

在实际应用中,我们可以根据需求设计不同类型的npn驱动led电路,以满足不同的应用场景。

led照明驱动电路设计与实例精选

led照明驱动电路设计与实例精选

led照明驱动电路设计与实例精选LED(Light Emitting Diode)是一种半导体光电器件,在现代照明领域得到广泛应用。

要实现LED的照明功能,首先需要设计相应的驱动电路,以保证LED的正常工作。

本文将介绍LED照明驱动电路的设计原理和实例精选。

LED照明驱动电路设计原理LED照明驱动电路的设计原理主要包括功率转换和电流控制两个方面。

1.功率转换:LED照明需要将输入电源的直流电能转换为适合LED的电流和电压。

常见的功率转换方式有线性功率转换和开关功率转换两种。

线性功率转换方式简单,但效率低,常用于小功率LED照明。

其中,电阻器限流电路和电流源限流电路是两种简单的线性驱动电路。

电阻器限流电路通过串联电阻器来限制LED的电流,但有功率损耗大的缺点。

电流源限流电路通过电流源和电阻器来限制LED的电流,有着更好的稳定性和效率,但制作复杂。

开关功率转换方式包括开关转换器和开关稳流源两种。

其中,开关转换器常见的有降压型、升压型和降升压型。

降压型开关转换器是最常用的驱动方式,将输入电源的电压通过开关元件和电感器转换为合适的电流和电压供给LED。

升压型开关转换器将输入电源的电压升高后供给LED,用于高亮度LED或串联LED。

降升压型开关转换器既能将输入电压降低,也能将输入电压升高,被用于某些特殊应用场景。

2.电流控制:为了保证LED的亮度稳定,需要通过电流控制来调节LED的工作电流。

常见的电流控制方式有恒流源控制和PWM(脉宽调制)控制。

恒流源控制通过稳流电源或电流源来提供固定的工作电流,保证LED的亮度稳定。

PWM控制通过调节开关元件的导通时间占空比,控制LED的亮度。

PWM控制有较高的效率,但可能引起视觉疲劳或视觉闪烁。

LED照明驱动电路实例精选以下是几个常见的LED照明驱动电路实例:1.电阻器限流电路电阻器限流电路是最简单的LED驱动电路,将LED直接与电源串联,通过串联电阻器来限制电流。

但由于电阻器会有功率损耗,效率较低,只适用于小功率LED照明。

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采用LED照明,首先需要考虑的是其亮度、成本以及寿命。

由于影响LED寿命的主要原因是其频繁启动瞬间的电流冲击,外界的各种
浪涌脉冲,以及正常工作时的电流限制等,笔者在本文介绍的电路综合了这些因素,从电路设计上尽量避免大电流对LED照明灯具的冲击,并将其工作电流稳定在某一范围内,解决了目前LED照明灯具的亮度衰减问题,从而有效地延长其使用寿命。

LED均采用直流驱动,因此在市电与LED之间需要加一个电源适配器即LED驱动电源。

它的功能是把交流市电转换成适合LED的直流电。

通常驱动LED采用专用恒流源或者驱动芯片,容易受体积和成本等因素的限制,最经济实用的方法就是采用电容降压式电源。

用它驱动小功率L ED,具有不怕负载短路、电路简单等优点,而且一个电路能驱动1~70
个小功率LED(但是,这种电源电路启动时的电流冲击,尤其是频繁启动,会给LED造成破坏。

当然,采取适当的保护便可避免这种冲击)。

电容降压式电源的典型电路如图1所示,C1为降压电容器(采用金属化聚丙烯电容),R1为C1提供放电回路。

电容C1为整个电路提供恒定的工作电流。

电容C2为电解电容,其耐压值取决于所串联的LED的个数(约为其总电压的1.5倍以上),它的主要作用是抑制通电瞬间引起的电压突变,从而降低电压冲击对LED寿命的影响。

R4为电容C2的泄流电阻,其阻值应随着LED个数的增加适当增加。

需要注意的是,该电路必须根据负载的电流大小选取适当的电容,而不是依据负载的电压和功率,通常降压电容C1的容量C与负载电流I o的关系可近似认为:C=14.5Io,其中C的容量单位是uF,Io的单位是A。

限流电容必须采用无极性电容,而且电容的耐压值须在630V以上。

由于电容降压电源是一种非隔离式电源,在通电瞬间会产生很大的电流,也就是所谓的浪涌电流。

此外,由于外界环境的影响(如雷击) 电网系统会侵入各种浪涌信号,有些浪涌会导致LED的损坏。

而LED抗浪涌电流和抗反向电压能力都比较差,加强这方面的保护也非常重要,尤其是有些LED灯装在户外(如LED路灯)。

因此LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入、保护LED不被损坏的能力。

本电路用负温度系数热敏电阻来限制电流的突变,利用正温度系数热敏电阻自动调节电流大小,使之趋于某个特定的变化范围,同时在电源输入端并有瞬态电压抑制器以避免电压过载。

(一)负温度系数热敏电阻保护
负温度系数热敏电阻简称NTC热敏电阻,NTC是Negative Tempe rature Coefficient的缩写,意思是负的温度系数,泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件,限制浪涌电流的最简单有效的方法是在线路输入端串联一只NTC热敏电阻,如图1中的R2。

由于在冷启动时,NTC 热敏电阻呈现高阻抗,因而使浪涌电流得到限制。

而当电流的热效应使N TC热敏元件的温度升高,NTC阻值急剧下降时,对系统的电流限制作用会较小。

由于NTC热敏电阻在热态下的阻抗并不是零,故会产生功率损耗,当然,这种损耗是很小的。

(二)正温度系数热敏电阻保护
正温度系数热敏电阻PTC(Positive Temperature Coefficient)是指在某一温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻。

为使电路中的电流在正常工作下趋于稳定,本电路还采用了PTC热敏电阻,如
图1中的R3。

电流通过PTC热敏电阻后引起温度升高,即发热体的温度上升,当超过居里点温度后,电阻增加,从而限制电流增加,于是电流的下降导致元件温度降低,电阻值的减小又使电路电流增加,元件温度又升高,周而复始,因此具有使温度保持在特定范围的功能。

正常情况下,PTC元件串接在电路中,呈低阻状态,保证电路正常工作;当电路发生短路或窜入异常大电流时,PTC元件的自热使其阻抗增加把电流限制到足够小,起到过电流保护作用。

当产生过电流的故障得到排除,PTC元件自动复原到低阻状态。

既避免了维护更换,也避免了可能引起电路损坏的持续循环的开闭状态。

(三)瞬态电压抑制器保护
瞬态电压抑制器(Transient Voltage Suppressor),简称TVS,是在稳压管基础上发展起来的一种高效保护器件,主要用于对电路元件进行快速过压保护。

当TVS管两极受到反向瞬态高能量冲击时,它能以1 0-12s量级的速度将两极间的高阻抗变为很低的阻抗,吸收高能量的浪涌,将两极间的电压钳位于个预定值,保护电子线路中的元器件免受各种浪涌脉冲的冲击而损坏。

对于过压保护这一方面,本电路就是在电源输入端并联了TVS,如图1中的VD3,这样可以将电压维持在TVS最大承受范围之内,当出现电压高于TVS击穿点的过压现象时,可以让电流流经TVS,借此保护LED 照明灯具。

实验表明,将指针万用表串入电路后,在电路通电瞬间,指针突然偏转大角度的现象得到明显的改善,有效地防止了浪涌电流对LED的冲击。

同时,启动一段时间后,电流有所下降,并逐渐趋于稳定。

在器件的选用方面,用1W的金属膜电阻或线绕电阻代替NTC也可达到要求,过压保护选用TVS或者压敏电阻均可。

在线路板设计方面,需要注意的是,高压输入部分(即电源输入端到整流桥部分)应尽量远离后面的负载
电路,而且在允许的情况下,高压输入部分导线间的距离应保证在1 mm 以上。

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