简单有效的LED照明灯驱动电路

作者 董永军 徐明奇 张雪明 来源 《无线电》杂志 2009.01
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发布时间 2011-01-07

LED灯

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。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,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2而有效地延长其使用寿命。

LED灯驱动电路

一、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。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关于LED的驱动方式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会在一定范围内变化,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著的器件,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,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-2mV/℃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。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。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Io的关系可近似认为:C=14.5oI,其中C的容量单位是F,oI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。

PTC热敏电阻
图2PTC热敏电阻

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