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怎樣設計LED線性恒流驅(qū)動電路

作者: 時間:2012-07-14 來源:網(wǎng)絡 收藏

是冷光源,工作電壓低、光效高,被認為是21世紀照明的新光源。然而,目前照明設備投有得到普及應用的關(guān)鍵問題有兩個,一是價格偏高;二是控制不穩(wěn)定導致壽命大大降低。據(jù)統(tǒng)計,目前LED白光照明燈具出現(xiàn)的失效故障,70%左右是電源問題,20%左右是線路和結(jié)構(gòu)問題,只有不到10%是LED單管的本身質(zhì)量問題,所以電源管理方案的選擇對于節(jié)能而言也舉足輕重,這就要求在中選擇最合適的AC-DC器。因此可靠、低成本的控制是LED照明推廣普及的前提。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/176737.htm

  由LED的電學特性可知,LED的平均正向電流隨著正向電壓的增大呈現(xiàn)大幅度的增長,LED在正向?qū)ê笃湔螂妷旱募毿∽儎訉⒁餖ED電流的很大變化,且電流對LED結(jié)溫影響很大,過大的電流很容易導致LED燈珠結(jié)溫升高而損壞。此外,由LED的光學特性可知隨著正向電流的增加,LED光通量隨之增大,即亮度增加。因此為了保持LED發(fā)光亮度的恒定,就要保證LED正向電流的穩(wěn)定。因此合理的電源對于LED照明燈具就顯得十分重要。

  本文提出了一種LED恒流驅(qū)動電路,該電路具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、效率高、體積小等特點,很適合做室內(nèi)照明LED燈具(如LED日光燈)的驅(qū)動電源。

  1 LED恒流驅(qū)動電路

  LED燈在使用時需要多顆燈珠串聯(lián)或者并聯(lián)起來才能工作,采用并聯(lián)方式驅(qū)動多只LED雖然所需的電壓較低,但由于每只LED的正向壓降不同,使得每只LED的亮度不同,除非采用單獨的調(diào)節(jié)的方式來保證每只LED有相同的亮度。所以并聯(lián)方式要保證亮度均勻一致,實現(xiàn)起來比較復雜。而采用串聯(lián)方式能夠保證流過每只LED的電流相同,亮度一致,是目前常用的結(jié)構(gòu)。

  當采用串聯(lián)型的驅(qū)動方式時,如果其中一個或幾個LED發(fā)生故障而斷路(短路對電路影響較小可忽略),會使電路發(fā)生斷路而不能正常工作。為了避免此缺陷,可在每個LED兩端反向并聯(lián)一個穩(wěn)壓管(如圖l所示),當某個LED燈珠發(fā)生斷路時,其并聯(lián)的穩(wěn)壓管投人工作,保證了串聯(lián)燈珠電流不變。要注意的是,穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值要比LED的導通電壓要高,否則并聯(lián)的穩(wěn)壓管會分流掉一部分電流而使LED將變暗甚至不亮。

  LED串聯(lián)驅(qū)動電路

  圖1 LED串聯(lián)驅(qū)動電路

  本文采用串聯(lián)驅(qū)動方式,其LED線性恒流控制電路如圖2所示。

   LED線性恒流控制電路

  圖2 LED線性恒流控制電路

  圖中,Vz1、Vz2、VQ1、VQ2、R1、R2構(gòu)成線性恒流源,它保證了流過每只白光LED的電流相同,得到均勻的亮度。LED驅(qū)動電源采用市電直接整流濾波,得到控制LED的直流工作電壓,無需升壓或降壓處理,故電源驅(qū)動電路簡潔,且電源效率高。所使用的LED是高亮度的白光LED(工作電壓范圍為:3.0~3.2V),利用94個LED燈珠組成LED日光燈。

  下面,進行線性恒流源電路的工作原理分析,電路采用互補型兩端恒流源結(jié)構(gòu),如圖3所示。

  互補型兩端恒流源電路

  圖3 互補型兩端恒流源電路

  晶體管VQ1,穩(wěn)壓管Vz1和R1構(gòu)成一個恒流源,此恒流源給穩(wěn)壓管Z2提供穩(wěn)定的工作電流,而晶體管VQ2,穩(wěn)壓管Vz2和R2構(gòu)成另一個恒流源共給穩(wěn)壓管Vz1穩(wěn)定的工作電流。由于兩個恒流源互相穩(wěn)定對方的穩(wěn)壓管工作點,使穩(wěn)定電壓Vz1和Vz2以及流過該恒流單元的總電流均不再變化,因此可以保證流過LED的工作電流的恒定。

  圖中各電流與電壓之間關(guān)系如下:

  

  流經(jīng)LED的工作總電流,ILED為:

  

  我們采用的LED燈珠是0.06 W的LED,工作電流為20mA,為了方便,選用的電路元器件是完全對稱的,參數(shù)分別為:

  

  將以上參數(shù)代入式(1)可得:

  

  恒流源電路提供工作電流為20mA,滿足所用燈珠要求。

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