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时间:2020-07-03
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1、..LED路灯电源及智能调光设计方案 本文设计的LED路灯驱动电路采用市电供电且不用电源变压器,驱动电路体积大为减少。驱动电路实现恒流驱动的同时带有PFC功能,符合当前绿色环保的要求;智能调光电路采用PWM调光方式,LED发出较纯的白光,不产生色偏。驱动电路是由HV9931控制的Buck-Boost-Buck电路,直接由市电供电实现恒流驱动且带有PFC功能;调光方式采用PWM调光,用TLS2561作为光强度传感器,由PIC16C62控制产生PWM调光信号控制HV9931实现智能调光。 实验结果表明
2、该电路转换效率高,功率因数高,输入电流的THD小,白光LED路灯光色纯正而且节能,很有市场前景而且有进一步研究的价值。 1引言 LED被认为是绿色的第四代光源,是一种固体冷光源,具有高效、寿命长、安全环保、体积小、响应速度快等诸多优点,目前已经在城市景观装、交通信号与商业广告上广泛应用。近年来随着制造工艺的不断发展,大功率高亮度LED性能不断提升,价格不断下降,目前达到同样的明明效果,LED的耗电量大约是白炽灯的1/10,荧光灯的1/2[2].这些都使得其开始应用于一般照明中,而且很有发展前景,大
3、有取代白炽灯和荧光灯这些传统光源的趋势,世博会上LED灯的应用可以说代表着这个方向。LED调光可以节能,高亮度白光LED的驱动和调光是近年来研究的热点,本文在这方面进行了些研究,并设计了一款带有功率因数校正的LED路灯驱动和智能调光系统。w.. 2LED特性、驱动要求及调光方式 LED的理论光效为300lm/W.目前实验室水平达260lm/W,市场化水平在120lm/W以上。高亮度LED的一般导通电压约为3.0~4.3V,但其核心仍是PN结,其伏安特性与普通二极管相同。当加在LED上电压小于其导通
4、电压时,LED上几乎没有电流通过。但当LED导通后,其正向电流随正向电压按指数规律变化,很小的电压波动就会引起很大的电流变化。在导通区电压从额定值的80%上升到100%,电流则从其额定值的0%上升到100%.图1LED相对光通量与正向电流关系 图1是LED相对光通量和其正向电流IF的关系图。图中可以看出LED的光通量和其正向电流成正比的关系,因此可能通过控制LED的正向电流来控制其发光亮度。LED若采用恒压源驱动,很小的电压变化将引起很大的电流变化,因此恒压驱动只适用于要求不高的小功率的场合下。在要
5、求高的场合和大功率的场合下LED都要采用恒流驱动。研究表明,LEDw..发光亮度随工作时间下降,亮度下降后光效随电流的增加而减少,LED的亮度与驱动电流成饱和关系。LED的电流达到其额定电流的70%~80%后,很大比例的电流转化成了热能,因此LED的驱动电流宜为工作电流额定电流的70%~80%。在恒压驱动或PWM调光中,最大电流不宜超过最小电流的3倍,否则的话冲击电流会大大减少LED的使用寿命[8].目前来说市场化单个LED的功率都不大,大都在10W以下,实际用于照明是把多个LED按一定方或串并联之后
6、形成LED阵列。 从图1也可得出,改变LED的电流即可改变LED的亮度。改变电流有两种方式,相应的LED调光也有两种方式。一种是连续调节LED中电流的大小来改变LED的亮度,这种方式称之为模拟调光,通过LED中的电流是连续的;另一种是通改变LED流过电流的时间与关断的时间之比来改变LED的亮度,LED流过电流时电流是恒定的,关断时流过LED的电流为零,这种方式称为PWM调光,它是通过人眼察觉不到的频率快速的开关LED,开关频应不小于100Hz.两种调光方式当流过LED中的平均电流相同时,其效果是一样
7、的。由于LED在某一大小特定的电流时会发出最纯的白光,随着电流偏离这个值,会有色偏。另外,LED的响应时间只有几纳秒到几十纳秒,很适合频繁开关的场合,所以LED调光以PWM调光方式好,此外这种方式还有利于LED散热。 3LED驱动电路 3.1LED驱动电路分类 从LED的驱动供电可将其驱动分为AC/DC型和DC/DC型,而LED要求直流供电,ACw..供电时要把交流转化成直流后再驱动LED,所以我们只要研究DC/DC型即可。DC/DC型的LED的驱动方式可分为电阻限流型,线性稳压电源型,电容电荷
8、泵电路和电感开关变换电路。电阻限流将电阻和LED串连,通过电阻的分压限流和驱动LED灯,这种方式控制精度不能保证,同时有大量电功率浪费在电阻上,只在要求不高的低压场合下使用。线性稳压电源精度比电阻限流型高一些,但同样存在效率低的问题,实际中用的也不多。实际中用得多的是电荷泵电路和电感式开关变换电路。 电荷泵电路利用电容对电荷的累积效应储存电能,把电容作用能量耦合元件,通过控制电力电子器件高频的开关进行切换,在时钟周期的一部分时间让电容储能,在时钟周期的
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