简单有效的LED照明系统.docx
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简单有效的LED照明系统
简单有效的LED照明驱动电路
摘要:
此电路采用220V交流电作为电源,利用电容降压式和整流桥输出直流电,驱使LED灯发光,直流部分采用两个热敏电阻来保持电流稳定,维持LED的工作性能。
关键词:
AC-AC、AC-DC、整流滤波、驱动电源、保护电路、简单有效、高亮LED选择、互补的热敏电阻。
目录
一.前言简介1
1.1LED灯的优势1
1.2LED照明系统的前景2
二.系统方案比较与论证3
2.1电源驱动模块的选择3
三.LED灯的选择、连接方式、计算5
3.1LED灯的选择5
3.2LED连接方式5
3.3对于大电容容量的选取5
四.保护电路及热敏电阻的作用6
4.1电容降压6
4.2负温度系数热敏电阻保护电路7
4.3正温度系数热敏电阻保护电路7
4.4元件的选择和注意的部分8
五.总电路原理图8
六.实物展示9
一、前言简介:
1.1LED灯的优势
1、节能随着LED照明技术的高速发展,LED球泡灯的节能效果已经达到非常高的程度,在同等光效的情况下,能耗已经降到的白炽灯的1/9和电子节能灯的1/4,所以LED照明产品取代目前的传统照明产品将是大势所趋。
2、长寿LED采用高可靠的先进封装工艺,充分保障LED的超长寿命,寿命可达5万小时以上
3、可以工作在高速状态,节能灯如果频繁的启动或关断灯丝就会发黑很快的坏掉.
4、固态封装,属于冷光源类型所以它很方便运输和安装,可以被装置在任何微型和封闭的设备中,不怕振动,基本上用不着考虑散热。
5、LED技术正日新月异的在进步,它的发光效率正在取得惊人的突破,价格也在不断的降低。
一个白光LED进入家庭的时代正在迅速到来。
6、环保没有汞的有害物质。
LED灯泡的组装部件可以非常容易的拆装,不用厂家回收都可以通过其它人回收。
7、配光技术使LED点光源扩展为面光源,增大发光面,消除眩光,升华视觉效果,消除视觉疲劳;
8、透镜与灯罩一体化设计透镜同时具备聚光与防护作用,避免了光的重复浪费,让产品更加简洁美观;
9、大功率LED平面集群封装,及散热器与灯座一体化设计。
充分保障了LED散热要求及使用寿命,从根本上满足了LED灯具结构及造型的任意设计,极具LED灯具的鲜明特色;
10、无频闪纯直流工作,消除了传统光源频闪引起的视觉疲劳;
11、绿色环保不含铅、汞等污染元素,对环境没有任何污染;
12、耐冲击,抗雷力强,无紫外线(UV)和红外线(IR)辐射无灯丝及玻璃外壳,没有传统灯管碎裂问题,对人体无伤害、无辐射。
13、低热电压下工作,安全可靠表面温度≤60℃(环境温度Ta=25℃时);
14、宽电压范围,全球通用95V~264VAC全电压范围恒流,保证寿命及亮度不受电压波动影响;
15、采用PWM恒流技术,效率高,热量低,恒流精度高;
16、降低线路损耗,对电网无污染。
功率因数≥0.9,谐波失真≤20%,EMI符合全球指标,降低了供电线路的电能损耗和避免了对电网的高频干扰污染;
17、发光效率可高达80Lm/w,多种色温可选,显色指数高,显色性好;
1.2LED照明系统的前景
LED球泡灯是替代传统白炽灯泡的新型节能灯具。
传统白炽灯耗能高、寿命短,在全球资源紧张的大环境下下,已渐渐被各国政府禁止销售,随之替代产品是电子节能灯,电子节能灯虽然提高了节能效果,但由于使用了污染环境的重金属汞,与十二五计划的保护环境相对。
随着LED技术的高速发展LED照明逐渐成为新型绿色照明的不二之选。
LED在发光原理、节能、环保的层面上都远远优于传统照明产品。
2、系统方案比较与论证
2.1电源驱动模块的选择
方案一:
稳压式
图1
图1是采用功率MOS管的简单串联使线性稳压电源电路,采用功率MOS管的好处是由于该管子的漏源电流具有负温度系数和自动均流及均温作用。
因此,一个管子不能满足输出电流要求时,可采用多个功率MOS管之间并联,使用非常放便。
方案二:
恒流式
图2
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,输出电压也就越高。
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LED灯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。
三、LED灯的选择、连接方式、和计算
3.1LED灯选择
白色高亮LED,电流20mA耐压3.2-3.4V
图3
3.2LED连接方式。
采用4*4矩阵排列的混联,这样既美观又保证照明效果。
图4
3.3对于大电容容量的选取。
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I0的关系可近似认为:
C=14.5*I0,其中C的容量单位是uF,I0的单位是A。
限流电容必须采用无极性电容,而且电容的耐压值必须在630V以上。
混联之后的直流侧总电流为20*4=80mA,由上式算出电容的容值为1.16uF,于是我们选取了两个耐压值500V,1uF的金属化聚脂膜CBB电容,采用并联的方式,达到规定的耐压值。
四、保护电路及热敏电阻的作用
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范围。
4.1电容降压
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,如图2,C1为降压电容器(金属化聚脂膜CBB电容),R1的电阻为C1提供放电回路。
C1为整个电路提供恒定的工作电流。
C2为电解电容,其耐压值取决于所串联的LED的个数,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。
4.2 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,限制浪涌电流的最简单有效的方法就是在线路输入端串联一只NTC热敏电阻,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NTC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热敏电阻在热状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。
4.3 正温度系数热敏电阻保护
正温度系数热敏电阻PTC 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。
为使电路中电流在正常工作下趋于稳定,本电路还采用了PTC热敏电阻。
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元件串联在电路中,呈低阻态,保证电路正常工作,当发生短路或窜入异常大电流时,PTC元件的自然是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体。
4.4 元件的选择和注意的部分
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。
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1mm以上。
五、总电路原理图
6、实物展示
实物一
实物二
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- 关 键 词:
- 简单 有效 LED 照明 系统