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一种高可靠性LED照明驱动电路

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2012-07-16 作者:未知 来源:维库电子 浏览量: 网友评论: 0

摘要: 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,本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。

  随着固态照明工业领域的兴起与不断改进,发光二极管(LED) 因其具有高效、节能、寿命长、环保等特点,已成为现今照明技术的可选方案,并逐渐被应用于照明。促使人们关注LED 照明技术的一个关键因素是,其大大降低了能源的消耗,并可实现长期可靠的工作。有理由相信,这种新型的固态照明,必将带来人类照明领域的第三次革命。

  当然,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,本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。

  1 驱动电源

  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。

  LED 驱动电源按其驱动方式可以分为恒流式和稳压式。恒流式驱动电路输出的电流是恒定的,输出的直流电压随着负载阻值的大小不同在一定范围内变化,负载阻值小,输出电压就低,负载阻值越大,输出电压也就越高。对于稳压电源电路而言,其输出的电压是固定的,而输出的电流却随着负载的增减而变化。

  由于LED 是电流随电压变化显着的器件, 当LED 正向导通时,其正向电压的微小变化便可引起LED 电流的巨大变化。对于稳压式LED 驱动电源而言,当负载变化时,电流波动较大,LED 在大电流下工作较长时间会损坏。实验表明当流经LED 的实际电流为其允许的最大电流的70 %时,LED 的发光效能为最佳。同时,由于发光二极管PN 结的电压温度系数为- 2 mVP℃左右,当LED 散热不良导致温度升高时,其工作电流也会较初始阶段有明显变化,这也是市面上各种LED 产品快速老化的主要原因。显然,保证LED 的驱动电流稳定对于LED 的防老化显得尤为重要。因此,恒流式驱动电源是比较理想的LED 驱动方式。

  通常驱动LED 均采用专用恒流源或者驱动芯片,当受体积和成本等因素的限制时,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LED 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。

  图1 电容降压式电源的典型电路

  需要注意的是,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Io 的关系可近似认为:C = 14. 5 I ,其中C 的容量单位是μF , 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630 V 以上。

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