建筑和室內(nèi)的LED燈驅(qū)動(dòng)電路

LED 比白熾燈更高效，使用壽命延長(zhǎng) 100 倍，但它們需要專(zhuān)門(mén)的電子驅(qū)動(dòng)電路來(lái)避免過(guò)壓情況。主要操作參數(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單：保持通過(guò) LED 的電流恒定并低于指定的最大值。

傳統(tǒng)電源具有隨著電流變化的精確電壓輸出。與LED 串串聯(lián)的電阻控制電流。這種設(shè)計(jì)假定 LED 兩端的電壓已知，該電壓不隨 LED 溫度的變化而變化。不幸的是，LED 的正向電壓確實(shí)會(huì)隨溫度而變化。LED 制造商通常通過(guò)正向電壓對(duì)他們的設(shè)備進(jìn)行分級(jí)，從而允許照明制造商構(gòu)建照明燈具以在固定溫度下匹配該正向電壓。使用未裝箱 LED 的電路可以節(jié)省 LED 制造商的時(shí)間并生產(chǎn)出更便宜的 LED。LED 還具有負(fù)正向電壓溫度系數(shù)，可能導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)入熱失控狀態(tài)，需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中加入安全措施

驅(qū)動(dòng)LED 的理想方法是電路監(jiān)控電流并使其保持恒定。LED 的正向電壓不會(huì)影響這種類(lèi)型的電路，因此無(wú)需分檔以及 LED 的負(fù)正向電壓-溫度系數(shù)的影響。這些電路可以是復(fù)雜的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器或帶有反饋回路的簡(jiǎn)單線(xiàn)性穩(wěn)壓器。復(fù)雜的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器非常適合路燈等高光輸出應(yīng)用。

簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)且堅(jiān)固的混合電路可用于建筑和室內(nèi)照明設(shè)備。這些電路的設(shè)計(jì)效率可能低于復(fù)雜的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，但它們的低成本和簡(jiǎn)單性使其具有吸引力。這些電路在50 或 60 Hz 的 85 至 265V ac 的完整通用電壓規(guī)格下運(yùn)行。

圖1中的電路 包括一個(gè)電橋、一個(gè)斬波器和一個(gè)電流調(diào)節(jié)器。包括二極管D 1、D 2、D 3和D 4的全波橋饋入斬波電路。MOSFET Q 2 立即開(kāi)啟，電容器C 1 開(kāi)始充電。

圖1 該電路在全球范圍內(nèi)的交流電源電壓范圍內(nèi)以恒定電流驅(qū)動(dòng)一串 LED。

電阻器R 1 和R 2 形成分壓器。當(dāng)D 5的陰極電壓達(dá)到43.5V 時(shí)，齊納二極管導(dǎo)通并導(dǎo)通Q 1 ，從而將Q 2的柵極 拉低，使其關(guān)斷。二極管 D 6 保護(hù) Q 2的柵極。

C 1兩端的電壓 保持在 80 至 90V。C 1上的電荷 為 CCR（恒流調(diào)節(jié)器）和 LED 串供電。該電路示例有 22 個(gè) LED。CCR 將通過(guò) LED 串的電流保持在 20 mA。該電路包括與 LED 串聯(lián)的電阻器 R 4，用于測(cè)量通過(guò)LED 串的電流。

圖2 顯示了輸入電壓為 150V ac 時(shí)周期不同部分的電壓。跡線(xiàn) 1 是橋式整流電路的輸出。跡線(xiàn)2 是 C 1兩端的電壓，斬波電路的輸出。跡線(xiàn)3 是電流檢測(cè)電阻上的電壓。跡線(xiàn)清楚地表明，當(dāng)來(lái)自電橋的電壓增加到超過(guò) 80V 時(shí)，斬波器電路切換并限制施加到穩(wěn)壓器電路的電壓。圖3 顯示了輸入電壓為 85V ac 時(shí)的電壓。

圖2 當(dāng)來(lái)自電橋的電壓增加到超過(guò) 80V 時(shí)，斬波器電路切換并限制施加到穩(wěn)壓器電路的電壓。

圖3 在 85V 交流電壓下，電路通過(guò)將 Q 1保持更長(zhǎng)的時(shí)間繼續(xù)工作。

示波器跡線(xiàn)顯示仍有足夠的設(shè)計(jì)余量，Q 1 保持較長(zhǎng)時(shí)間，在此期間 C 1 充滿(mǎn)電。在通過(guò) LED 的電流開(kāi)始下降之前，輸入電壓下降到 54V ac。

圖4 顯示了在 265V ac 輸入電壓下的電路操作。跡線(xiàn) 1 表明，由于其高輸入電壓，Q 1導(dǎo)通時(shí)間很短。然而，跡線(xiàn)2 顯示仍有足夠的能量為 Q 1充電并在關(guān)斷周期內(nèi)維持通過(guò)LED 的電流。

圖4在265V 交流電壓下，電路有足夠的能量 在關(guān)斷周期 內(nèi)保持 C 1充電。

您可以擴(kuò)展此電路以使用不同的LED 陣列進(jìn)行操作。CCR 可提供高達(dá) 160 mA 的額定電流。對(duì)于更高的電流，您可以將 CCR 并聯(lián)。C 1、R 1和R 2 的值與LED 的類(lèi)型和數(shù)量相匹配。