1W大功率LED驅動電源電路分析

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2014-04-10

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 大功率發(fā)光二極管比日光燈具有更高的發(fā)光效率和使用壽命,。人們應根據(jù)實際使用方式另外加裝散熱器。目前,，國產3W發(fā)白光的LED零售價為15元,，但由于3W大功率LED質量還不夠可靠，暫不宜使用,。5W大功率LED只有進口貨,，每只售價高達60元，僅適用于特殊要求的燈光工程之中,，最適合人們家里作照明用的就是國產1W發(fā)光二極管,。
鑒于大功率發(fā)光二極管工作電壓僅為3V，通過全橋整流將220V交流電變成直流電,，在全橋上的電壓降約為1.8V,，只驅動一只發(fā)光二極管工作的電能利用效率僅為60%。必須把3只以上發(fā)光二極管串聯(lián)起來工作,，才能使總的電能利用效率超過80%,。
根據(jù)3基色合成白光原理，將紅,、綠,、藍3只1W大功率發(fā)光二極管串聯(lián)起來工作，就可以獲得相當于3W發(fā)白光的LED所達到的亮度,。同時還可以組合出6種彩色光線,，滿足人們對變換彩光的喜好,。為了避免電能浪費，使用市電做LED驅動電源應采用電容器做降壓限流元件,。
用洗衣機電機所配的常規(guī)4.7μ/AC400V電容器做降壓限流元件可提供325mA工作電流,，正好與1W大功率LED額定工作電流相同。購買紅,、綠,、藍3只1W大功率LED共需20元，比購買1只3W發(fā)白光的LED貴5元,。但3W大功率LED的工作電流是1W大功率LDE的3倍,，需要使用容量為14μ的電容器做降壓限流元件，LED照明品牌,，而購買1只14μ/AC400V電容器比購買1只4.7μ/400V電容器又要高出5元,，綜合成本并不合算。

1W大功率發(fā)光二極管的實用驅動電源見附圖,，其中：C3電容的主要作用是在剛接通220V市電時防止可能產出的瞬間大電流通過LED使其受到損壞,，VS1可控硅則是防止負載開路時在C3兩端產生高壓使其嚴重發(fā)熱爆炸。VDS1觸發(fā)二極管的轉折電壓為30V～40V,，正常狀況下C3兩端電壓不超過10V,，設計， led服裝照明,，VDS1一直截止,，VS1也截止。只有在負載電路斷掉或LED內部開路情況下,，C3兩端電壓剛升到30V～40V時VS1才即刻導通并維持導通狀態(tài),。排除故障重新接通電源，VS1即自動恢復截止狀態(tài),。
如果只要求3只大功率LED一起發(fā)光,，電源驅動電路中的VT1～VT9和R3～R9可全部不用。該部分電路專門為控制紅,、綠,、藍3只LDE的發(fā)光狀態(tài)而設計，A,、B,、C三端懸空或接到直流負端相對中點上，VT1,、VT4,、VT7～VT9截止，LED射燈，VT2,、VT3,、VT5,、VT6導通,，LED2和LED3分別被VT2和VT3短路，只有LED1工作發(fā)光,。
單獨將B端接到直流正端,將使VT8導通,，VT5和VT2隨之截止，LED2工作發(fā)光,。單獨將C端接到直流正端,將使VT9導通,，VT6和VT3隨之截止，LED3工作發(fā)光,。與此同時,，B端或C端接到直流正端，都可使VT4導通,、VT1隨之導通,，辦公照明，LED1被VT1短路不工作,。但將A端接到直流正端,，將使VT7導通，強制讓BG4截止,，VT1隨之截止,，照明資質，LED1工作發(fā)光,。這樣,，無論A、B,、C三端處于何種狀態(tài),，總有至少一只發(fā)光管工作。而通過對加在A,、B,、C三端上的電平控制，就可以使3只發(fā)光按照需要的組合進行發(fā)光,。
A,、B、C三端上的電平可以采用普通開關進行控制,， led戶外照明,，LED-T5一體化燈管，也可以使用3只D觸發(fā)器和一只按鍵來實現(xiàn)循環(huán)變換。當然還可以把6只LED串聯(lián)起來工作,，用專門的彩燈控制IC來實現(xiàn)動態(tài)變化,。有興趣者還可以將控制電路再進一步設計成紅外遙控電路，安裝在臥室中更有一番味道.
1～3W手電筒LED應用中既有升壓型,，國內資訊,，企業(yè)資訊，也有降壓型,。升壓型應用的輸入電壓范圍為1至2.5 Vdc,，工作頻率達1.2MHz;降壓型應用的輸入電壓范圍為4至5.5 Vdc， led室內照明,，頻率達1.7MHz,。兩類應用都需支持350mA或600mA恒流輸出， led亮化工程,，能效高于90%,。在1-3 W手電筒升壓LED應用可采用安森美半導體的NCP1421升壓DC/DC轉換器，同等功率范圍的手電筒降壓LED應用可以采用安森美半導體的NCP1529低壓降壓轉換器,，應用電路圖分別如圖7(a)和圖7(b)所示,。

特別適合低電流LED照明應用的線性恒流穩(wěn)流器
前文根據(jù)不同的供電類型，探討了不同功率范圍LED應用的要求及適合采用的驅動電源方案,。但縱觀不同的LED照明應用,，恒光電器，可以發(fā)現(xiàn)有一類應用側重于低電流應用,，典型應用如商業(yè)和工業(yè)標識牌,、汽車停車燈和尾燈，以及建筑物和裝飾照明等,。這類低電流LED應用常見的驅動方案包括低壓降線性穩(wěn)壓器和電阻等,。這兩種驅動方案各有其優(yōu)劣勢。
有利的是,，安森美半導體利用正申請專利的自偏置晶體管(SBT)技術,，結合自身超強的工藝控制能力，推出一種新的低電流LED驅動方案——NSI45系列雙端和三端線性恒流穩(wěn)流器(CCR),。這種方案比線性穩(wěn)壓器更簡單,，且成本更低，但性能相比電阻方案又大幅提升,，填補了市場空隙,。NSI45系列提供眾多優(yōu)勢，如在寬電壓范圍下保持亮度恒定,，電工照明,，輸入電壓較高時保護LED免受過驅動影響,，輸入電壓較低時仍使LED較亮，幫助減少或消除LED編碼庫存,，以及幫助降低系統(tǒng)總成本等,，道路照明，非常適合低電流LED電流應用,。