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1、小功率LED驱动电路设计方案2011年12月05日15:12 本站整理作者:秩名 用户评论(0)关键字:LED驱动电路(18) 引言 由于小功率白光LED价格低廉,发热量小,光效高等特点,被大范围的应用到了普通照明,景观照明,因此小功率LED驱动电源的设计和性能上的提高也就有了迫切的需求。LED照明灯通常采用市电供电,由于LED工作电压低,电流小等特点,用市电驱动LED要解决降压和整流问题,还要有比较高的效率,较小的体积和较低成本。LED是电流驱动器件,其亮度与正向电流成正比,为了保证LED发光高效均匀、LED驱动源应为恒电流输出。因此设计高效简单,价格低
2、廉的LED驱动源成为当前一个研究热点。 提出一种基于恒流二极管的电容降压式小功率LED驱动电路设计方案,由交流市电供电,输出低压恒流,只需调整电路中部分元件参数即可恒流驱动不同功率LED灯组。这种设计方案在传统电容降压驱动电路基础上引入了恒流二极管,保证了驱动源低压恒流输出。负载小功率LED采用交叉阵列方式连接,降低了灭灯率。 1LED连接方式 在设计LED照明系统时,需要考虑选用什么样的LED驱动器,以及LED的连接方式,只有合理的匹配设计,才能保证LED正常工作。小功率白光LED的正向电压范围一般为2.8~4V,工作电流为15~20mA。照明用的LE
3、D灯一般是多个这样的小功率LED通过串并联方式组合在一起的,这些LED通常需要匹配以产生均匀的亮度。另外还需要采用合理的方式将这些LED连接在一起,不能因为其中一颗LED灯珠损坏而导致整个LED灯组不能工作。 将多个同型号的LED串接在一起,流过每个LED的电流相等。LED一致性较差时,虽然不同LED灯珠正向电压不同,但流过每个LED的电流相等,每个LED灯珠的亮度将会一致。LED串联连接驱动源输出电压要求较大,电流必须恒定在20mA以下。当其中一个LED因为品质不良断路后,将会导致整个LED灯组不亮,这对LED灯珠的品质和焊接工艺要求较高。 多个LED灯
4、珠全部并联,需要驱动器输出较大的电流,输出电压在3V左右。并联连接方式可以避免一个LED烧坏后整个灯组熄灭这一严重缺陷。由于LED发光强度与工作电流成正比关系,LED灯珠之间参数存在一定差异,流过每个LED灯珠的电流不一致,直接导致LED发光亮度不均匀。采用恒流方式驱动并联LED时,LED灯珠应尽量多的并联,防止因为其中几颗LED烧坏,致使流过其他LED的电流增加而烧坏。 为了提高可靠性、发光均匀性,提出了交叉阵列连接方式,图1为LED交叉阵列连接方式图。 从图中可以看出当其中个别LED短路或断路,也不会引起整个灯组熄灭。这种交叉阵列连接方式具有线路
5、简单,亮度稳定,可靠性高,对驱动要求较低等特点。 2小功率LED驱动电路设计 2.1电容降压电路 LED采用交流市电供电时,必须经过AC/DC以及DC/DC转换将高电压的交流电转换为低压直流电,目前降压电路主要有工频变压器线性降压电路,高频开关电路,基于IC的降压电路,电容降压电路等几类。考虑到驱动电源的体积与成本,本文采用电容式降压电路。图2为电容降压电路: 图2中无极性降压电容C1的充放电电流为IC=2πfCU0(U0为交流电压,f为交流频率),降压电容C1向负载提供的电流I0实际上就是流过C1的充放电电流IC。当负载电流小于的充放电电流时,
6、多余的电流就会流过滤波电容C2。若U0=220V,f=50Hz则IC=69C(IC的单位为mA,C的单位为μF)。为了能够保证降压电容安全可靠工作,其耐压值应大于2倍市电电压,因此降压电容宜选用耐压值630V的独石电容。R1为1MΩ放电电阻,当电路断电C1通过R1快速放电,D1—D4为IN4007组成的全波整流桥。为了获得较好的滤波效果,选择的滤波电容的容量应满足RLC=(3~5)T/2(RL为负载电阻,T为0.02s),耐压值应大于1.12U0(U0为电容降压电路输出电压)。原则上,电容值取的越大,输出电压越平滑其纹波值越小。但是随着电容容量的增大,一般其体
7、积也随之增大,在考虑电路板面积的情况下,应尽量选择大容量的滤波电容。 2.2市电供电的小功率LED驱动电路 基于恒流二极管的市电供电小功率LED驱动电路如图3所示: 图中D5,D6为恒流二极管,本设计采用的恒流二极管为贵州博越公司的2DHL系列。2DHL系列恒电流二极管是一种硅材料制造的基础电子器件。 正向恒电流导通,反向截止。输出的恒电流大,精度高,启动电压低。器件按极性接入电路回路中,即可达到恒流的效果,应用简单,实现了电路理论和电路设计中的二端恒流源。由于输出电流大,可以直接驱动负载,实现恒定电流电源。在LED、半导体激光器、以及需要恒功率
8、供电驱动的场合有广泛应用。具有启始电压
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