華巨公司新研發(fā)LED溫度補償用熱敏電阻解決LED因溫度變化而不能恒流的方案,,使用本方案交流,、直流電源均可,本方案不能解決供電電壓變化引起的LED電流變化,,僅對電源電壓比較恒定的情況下有效,,電壓波動范圍不能超過10%。如果電壓波動超過10%應(yīng)采取相應(yīng)的穩(wěn)壓措施,。比如220Vac(200Vac~240Vac),,(交流電源只需要整流,不需要濾波)直流電電源4.5Vdc(4.0~5.0Vdc),超過這個電壓波動范圍,要采用穩(wěn)壓措施。 與一般LED恒流源相比,,該標(biāo)準(zhǔn)單元有不怕負(fù)載開路的優(yōu)點,,也不怕負(fù)載短路,當(dāng)短接5個LED后,,回路電流急劇上升,,引起WMZLED溫升,WMZLED阻值迅速增大,,可有效阻止電流繼續(xù)上升,。經(jīng)過反復(fù)實驗后發(fā)現(xiàn),負(fù)載短路后,,短路電流可由130 mA迅速下降到60 mA的穩(wěn)定值,,如在電源的允許范圍內(nèi),不會損壞電源,。 一,、什么是LED ?LED(Light Emitting Diode),又稱發(fā)光二極管,,它們利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料,,當(dāng)兩端加上正向電壓,半導(dǎo)體中的載流子發(fā)生復(fù)合,,放出過剩的能量而引起光子發(fā)射產(chǎn)生可見光,。 二、LED有哪些優(yōu)點?★ 高效節(jié)能 一千小時僅耗幾度電(普通60W白熾燈十七小時耗1度電,,普通10W節(jié)能燈一百小時耗1度電)★ 超長壽命 半導(dǎo)體芯片發(fā)光,,無燈絲,,無玻璃泡,,不怕震動,,不易破碎,,使用壽命可達(dá)五萬小時(普通白熾燈使用壽命僅有一千小時,普通節(jié)能燈使用壽命也只有八千小時) ★ 光線健康 光線中不含紫外線和紅外線,,不產(chǎn)生輻射(普通燈光線中含有紫外線和紅外線) ★ 綠色環(huán)?!〔缓碗扔泻υ?,利于回收和利用,而且不會產(chǎn)生電磁干擾(普通燈管中含有汞和鉛等元素,,節(jié)能燈中的電子鎮(zhèn)流器會產(chǎn)生電磁干擾) ★ 保護視力 直流驅(qū)動,,無頻閃(普通燈都是交流驅(qū)動,就必然產(chǎn)生頻閃) ★ 光效率高,發(fā)熱小:90%的電能轉(zhuǎn)化為可見光(普通白熾燈80%的電能轉(zhuǎn)化為熱能,,僅有20%電能轉(zhuǎn)化為光能) ★ 安全系數(shù)高 所需電壓,、電流較小,發(fā)熱較小,不產(chǎn)生安全隱患,,可用于礦場等危險場所 ★ 市場潛力大 低壓,、直流供電,電池,、太陽能供電即可,,可用于邊遠(yuǎn)山區(qū)及野外照明等缺電、少電場所,。 三,、權(quán)威預(yù)測半導(dǎo)體照明將在未來5-10年內(nèi)取代現(xiàn)有傳統(tǒng)光源。 '未來白光LED將更加便宜,,市場總體容量將快速增長,。'許志鵬樂觀地指出,據(jù)美國能源部預(yù)測,,2010年前后,,美國將有55%的白熾燈和熒光燈被LED替代,可能形成一個500億美元的大產(chǎn)業(yè),。而日本提出,,LED將在今年大規(guī)模替代傳統(tǒng)白熾燈。日,、美,、歐、韓等國均已正式啟動LED照明戰(zhàn)略計劃,。 美國能源部預(yù)測,,到2010年前后,美國將有55%的白熾燈和熒光燈將被嵌在芯片上的發(fā)光體---半導(dǎo)體燈替代,。 日本計劃到2008年用這種半導(dǎo)體燈替代50%的傳統(tǒng)照明燈具,。科學(xué)家測量發(fā)現(xiàn),,在同樣亮度下,,LED的電能消耗僅為白熾燈的1/10,壽命則是白熾燈的100倍,。由于LED具有節(jié)能,、環(huán)保、壽命長,、體積小等優(yōu)點,,專家們稱其為人類照明史上繼白熾燈和熒光燈之后的又一次飛躍。根據(jù)美國能源部(DOE)的預(yù)計,,傳統(tǒng)照明器件的徹底更新?lián)Q代將在2010年開始啟動,,然而許多LED供應(yīng)商都希望將這個啟動時間再提前一到兩年。 四、繼澳大利亞 歐盟欲讓白熾燈兩年內(nèi)'下課' 2007-3-162007年3月9日,,在英國倫敦街頭,,成串的彩燈閃爍。剛剛結(jié)束的歐盟首腦會議通過了一系列旨在提高能效的措施,。9日結(jié)束的歐盟春季首腦會議已經(jīng)達(dá)成協(xié)議,,兩年內(nèi)歐洲各國將逐步用節(jié)能熒光燈取代能耗高的老式白熾燈泡,以減少溫室氣體排放,。在這之前,,澳大利亞已率先通過停止使用白熾光燈泡法令。 五,、LED照明產(chǎn)值將超千億美元 同方正發(fā)力同方股份副總裁兼董秘孫岷近日向記者透露,,公司的高亮度LED照明項目已基本實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,目前已經(jīng)有20條生產(chǎn)線投產(chǎn),,其產(chǎn)業(yè)化技術(shù)達(dá)到世界先進水平,,規(guī)劃2008年年底生產(chǎn)線將達(dá)到50條,形成綠色照明的規(guī)?;?yīng),。預(yù)計我國2008年應(yīng)用市場規(guī)模將達(dá)540億元,到2010年,,中國半導(dǎo)體照明及相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將超過1000億美元的規(guī)模,,其中高亮度芯片國內(nèi)增長率將高達(dá)100%。 六,、首爾半導(dǎo)體期望能取得全球照明市場之中1,000億美元的份額,。韓國首爾半導(dǎo)體公司現(xiàn)正計劃用LED取代傳統(tǒng)的照明燈,目前 Acriche 60流明/瓦特的亮度在2007年第四季提升五成至80流明/瓦特, 而每一模組為250流明; 在2008年第四季達(dá)至120流明/瓦特, 而每一模組為400流明, 期望能取得全球照明市場之中1,000億美元的份額,。 七,、澳大利亞與新西蘭將率先停止使用白熾光燈泡澳大利亞政府最近宣布,為了減少溫室氣體的排放量,,澳大利亞將禁止除醫(yī)療用以外的白熾燈的使用,。據(jù)此,到2012年時澳大利亞將減少400萬噸溫室氣體的排放,。 而據(jù)2007年2月21日《The Dominion Post》報道,新西蘭能源部長David Parker建議參照澳大利亞的做法,,新西蘭也應(yīng)在未來兩到三年內(nèi)禁止使用普通白熾光燈泡,,用節(jié)能環(huán)保的熒光燈泡(Florescent Eco Bulb)取代。澳大利亞環(huán)境部長Malcolm Turnbull說,,澳大利亞2010年將推行新的民用照明標(biāo)準(zhǔn),,通過新標(biāo)準(zhǔn)的實施,2012年可減少溫室氣體排放400萬噸。 據(jù)悉,,這種新型熒光燈泡主要從中國進口,。 八、為什么首選樓道燈來應(yīng)用LED1,, 目前比較而言,,LED的售價還較高,樓道燈是共用設(shè)施,,共同承擔(dān)大家就能接受,。2, 樓道燈現(xiàn)在普遍是使用白熾燈,,若換用LED燈,,節(jié)電的效果就特別明顯。 3,, 樓道燈在白天是熄滅的,。晚上就頻繁的啟動或關(guān)斷。不要說是節(jié)能燈,,就是白熾燈都會很快的玩完,。但是LED燈卻是不怕,因為它的發(fā)光機理與白熾燈和節(jié)能燈都不同,,就恰恰非常的適應(yīng)在高速的開關(guān)工作狀態(tài),,絕對不會因為是這個原因而損壞。 4,,LED燈的壽命很長,,就免除了樓道燈經(jīng)常需要維修的尷尬狀況。 5,, 樓道燈是物業(yè)交電費,投入是一次性的,節(jié)約80%的電費是長期的,物業(yè)部門最合算,。 九、LED燈能直接替換現(xiàn)在的樓道燈嗎,?不能,。由于現(xiàn)在大家使用的樓道燈是白熾燈,根本就無法用LED燈或節(jié)能燈去替換,,所以如果要換用LED燈就必須也要同時換用聲光控開關(guān)?,F(xiàn)在有專用的一體化的LED聲光控樓道燈,直接就使用220V的市電,,非常方便使用,。我們將強烈建議樓道燈的使用電壓用直流的24V,其好處和原因我們會另文介紹,。隨著技術(shù)發(fā)展和成本的降低,,LED燈取代節(jié)能燈也就成為必然的了,。 十、LED驅(qū)動電源的分類及特性1,、按驅(qū)動方式可分為兩大類:(1)恒流式: a,、 恒流驅(qū)動電路輸出的電流是恒定的,而輸出的直流電壓卻隨著負(fù)載阻值的大小不同在一定范圍內(nèi)變化,,負(fù)載阻值小,,輸出電壓就低,負(fù)載阻值越大,,輸出電壓也就越高,; b、 恒流電路不怕負(fù)載短路,,但嚴(yán)禁負(fù)載完全開路,。 c、 恒流驅(qū)動電路驅(qū)動LED是較為理想的,,但相對而言價格較高,。 d、 應(yīng)注意所使用最大承受電流及電壓值,,它限制了LED的使用數(shù)量,; (2)穩(wěn)壓式: a、 當(dāng)穩(wěn)壓電路中的各項參數(shù)確定以后,,輸出的電壓是固定的,,而輸出的電流卻隨著負(fù)載的增減而變化; b,、 穩(wěn)壓電路不怕負(fù)載開路,,但嚴(yán)禁負(fù)載完全短路。 c,、 以穩(wěn)壓驅(qū)動電路驅(qū)動LED,,每串需要加上合適的電阻方可使每串LED顯示亮度平均; d,、 亮度會受整流而來的電壓變化影響,。 2、按電路結(jié)構(gòu)方式分類 (1)電阻,、電容降壓方式:通過電容降壓,,在閃動使用時,由于充放電的作用,,通過LED的瞬間電流極大,,容易損壞芯片。易受電網(wǎng)電壓波動的影響,,電源效率低,、可靠性低。 (2)電阻降壓方式:通過電阻降壓,,受電網(wǎng)電壓變化的干擾較大,,不容易做成穩(wěn)壓電源,降壓電阻要消耗很大部分的能量,,所以這種供電方式電源效率很低,,而且系統(tǒng)的可靠也較低。 (3)常規(guī)變壓器降壓方式:電源體積小,、重量偏重,、電源效率也很低、一般只有45%~60%,,所以一般很少用,,可靠性不高。 (4)電子變壓器降壓方式:電源效率較低,,電壓范圍也不寬,,一般180~240V,波紋干擾大,。 (5)RCC降壓方式開關(guān)電源:穩(wěn)壓范圍比較寬,、電源效率比較高,一般可以做到70%~80%,,應(yīng)用也較廣,。由于這種控制方式的振蕩頻率是不連續(xù),開關(guān)頻率不容易控制,,負(fù)載電壓波紋系數(shù)也比較大,,異常負(fù)載適應(yīng)性差。 (6)PWM控制方式開關(guān)電源:主要由四部分組成,,輸入整流濾波部分,、輸出整流濾波部分、PWM穩(wěn)壓控制部分,、開關(guān)能量轉(zhuǎn)換部分,。PWM開關(guān)穩(wěn)壓的基本工作原理就是在輸入電壓、內(nèi)部參數(shù)及外接負(fù)載變化的情況下,,控制電路通過被控制信號與基準(zhǔn)信號的差值進行閉環(huán)反饋,,調(diào)節(jié)主電路開關(guān)器件導(dǎo)通的脈沖寬度,使得開關(guān)電源的輸出電壓或電流穩(wěn)定(即相應(yīng)穩(wěn)壓電源或恒流電源),。電源效率極高,,一般可以做到80%~90%,輸出電壓,、電流穩(wěn)定,。一般這種電路都有完善的保護措施,,屬高可靠性電源。 從以上介紹可以看出PWM控制方式設(shè)計的LED電源是比較理想的LED電源,。目前珠海市南宇星電子公司生產(chǎn)的'金興'牌LED開關(guān)電源就是PWM控制技術(shù)的開關(guān)電源,,該類LED電源經(jīng)用戶使用反映效果很好。 一,、剛剛開始起步成本高照明成本不僅涉及燈具的初始成本,,還涉及燈具所消耗的能源成本,燈具無法正常工作時更換燈具所需的勞動成本,,以及所需燈具更換的平均頻率,。從這一概念出發(fā)就很容易理解,為什么LED光源是白熾燈光源價格的50倍左右時,,LED交通信號燈的市場就開始啟動,,而當(dāng)達(dá)到28倍時,就已形成新興產(chǎn)業(yè),。目前半導(dǎo)體照明主要以光色照明和特殊照明為主,,以后將向普通照明擴展。具體來講,,近幾年內(nèi),,半導(dǎo)體照明市場將廣泛應(yīng)用在各種信號燈、景觀照明,、櫥窗照明,、建筑照明、廣場和街道的美化,、家庭裝飾照明,、公共娛樂場所美化和舞臺效果照明等領(lǐng)域。事實上,,我們身邊已經(jīng)隨處可見它的身影:電腦顯示燈,、手機按鍵和屏幕的背光源、汽車尾燈,、建筑物燈光,、交通信號燈……等等。 二,、不一致性帶來的問題:理論上LED都一樣,,都是能發(fā)光的二極管,而實際上所有LED的電性能都是有差異的,,眾多的廠家都在搶生產(chǎn)進度,、抓數(shù)量;每個廠家的生產(chǎn)工藝是不一致的,,甚至相差很大,,就是同一廠家的不同時間的工藝都是有差異的,;生產(chǎn)發(fā)光二極管的半導(dǎo)體材料的純度要求非常高,不同廠家使用的半導(dǎo)體原材料的純度是有差異的,,這就使LED的發(fā)光強度與驅(qū)動電流是不完全相同的,,或者相差很大,,而且耐過電流能力和發(fā)熱的差異也就自然而然的不同了,;由于封裝工藝和封裝材料的不同,使得整體的散熱能力是不一樣的,,所有的廠家都在研究和開發(fā)新材料,,以求解決組合材料的熱彭脹與散熱的問題。由此不難看出,LED發(fā)光二極管在短期內(nèi)仍存在個體之間的很大的差異,,如果每個燈只用一個LED,,那是很好控制的,而且是真正的長壽命,,例如電視機,、DVD上的電源指示燈就是如此;而當(dāng)我們用LED制作照明燈具時,,就不是用單個的LED,,而是用多個,或上百上千個LED排成陣列接入電路,,再者,,需要的亮度就不是指示燈所能做到的,而電流大了,、小了亮度都要減弱,,且會使壽命大打折扣,甚而致于未出廠就壞掉了,;因LED的差異性總是存在的,,在多個LED組成的連路中,當(dāng)有幾個壞掉時(通常是短路),,會使電流增大而損壞其他的LED,。這就是不一致性帶的結(jié)果,也是制約其發(fā)展的因素之一,。 三,、驅(qū)動電路復(fù)雜成本高、故障率高a.在電壓匹配方面,,LED不象普通的白熾燈泡,,可以直接連接220V的交流市電。LED是2--3.伏的低電壓驅(qū)動,,必須要設(shè)計復(fù)雜的變換電路,,不同用途的LED燈,,要配備不同的電源適配器。 b.在電流供應(yīng)方面,,LED的正常工作電流在15mA-18mA,,供電電流小于15mA時LED的發(fā)光強度不夠,而大于20mA時,,發(fā)光了強度也會減弱,,同時發(fā)熱大增,老化加快,、壽命縮短,,當(dāng)超過40mA時會很快損壞。為了延長LED照明燈的使用壽命,,簡易電源是不能使用的,,而常用集成電路電源、電子變壓器,、分離元件電源等,,但都要設(shè)計恒流源電路和恒壓源電路供電的方式,大電流驅(qū)動時,,要配大功率管或可控硅器件,,另加保護電路,這樣就使LED的電源供應(yīng)器電路很復(fù)雜,,故障率增加,。元件成本、生產(chǎn)成本,、服務(wù)成本都將升高,。而目前LED本身的成本就高,加上電源的成本,,這就大大地限制了市場的競爭力與購買群體,,LED照明燈的優(yōu)勢大打折扣,這也是制約其發(fā)展與普及的又一關(guān)鍵問題,。 一,、剛剛開始起步成本高照明成本不僅涉及燈具的初始成本,還涉及燈具所消耗的能源成本,,燈具無法正常工作時更換燈具所需的勞動成本,,以及所需燈具更換的平均頻率。從這一概念出發(fā)就很容易理解,,為什么LED光源是白熾燈光源價格的50倍左右時,,LED交通信號燈的市場就開始啟動,而當(dāng)達(dá)到28倍時,就已形成新興產(chǎn)業(yè),。目前半導(dǎo)體照明主要以光色照明和特殊照明為主,,以后將向普通照明擴展。具體來講,,近幾年內(nèi),,半導(dǎo)體照明市場將廣泛應(yīng)用在各種信號燈、景觀照明,、櫥窗照明,、建筑照明、廣場和街道的美化,、家庭裝飾照明,、公共娛樂場所美化和舞臺效果照明等領(lǐng)域。事實上,,我們身邊已經(jīng)隨處可見它的身影:電腦顯示燈、手機按鍵和屏幕的背光源,、汽車尾燈,、建筑物燈光、交通信號燈……等等,。 二,、不一致性帶來的問題:理論上LED都一樣,都是能發(fā)光的二極管,,而實際上所有LED的電性能都是有差異的,,眾多的廠家都在搶生產(chǎn)進度、抓數(shù)量,;每個廠家的生產(chǎn)工藝是不一致的,,甚至相差很大,就是同一廠家的不同時間的工藝都是有差異的,;生產(chǎn)發(fā)光二極管的半導(dǎo)體材料的純度要求非常高,,不同廠家使用的半導(dǎo)體原材料的純度是有差異的,這就使LED的發(fā)光強度與驅(qū)動電流是不完全相同的,,或者相差很大,,而且耐過電流能力和發(fā)熱的差異也就自然而然的不同了;由于封裝工藝和封裝材料的不同,,使得整體的散熱能力是不一樣的,,所有的廠家都在研究和開發(fā)新材料,以求解決組合材料的熱彭脹與散熱的問題,。由此不難看出,LED發(fā)光二極管在短期內(nèi)仍存在個體之間的很大的差異,,如果每個燈只用一個LED,那是很好控制的,而且是真正的長壽命,,例如電視機,、DVD上的電源指示燈就是如此;而當(dāng)我們用LED制作照明燈具時,,就不是用單個的LED,,而是用多個,或上百上千個LED排成陣列接入電路,,再者,,需要的亮度就不是指示燈所能做到的,而電流大了,、小了亮度都要減弱,,且會使壽命大打折扣,甚而致于未出廠就壞掉了,;因LED的差異性總是存在的,,在多個LED組成的連路中,當(dāng)有幾個壞掉時(通常是短路),,會使電流增大而損壞其他的LED,。這就是不一致性帶的結(jié)果,也是制約其發(fā)展的因素之一,。 三,、驅(qū)動電路復(fù)雜成本高、故障率高a.在電壓匹配方面,,LED不象普通的白熾燈泡,,可以直接連接220V的交流市電。LED是2--3.伏的低電壓驅(qū)動,,必須要設(shè)計復(fù)雜的變換電路,,不同用途的LED燈,要配備不同的電源適配器,。 b.在電流供應(yīng)方面,,LED的正常工作電流在15mA-18mA,供電電流小于15mA時LED的發(fā)光強度不夠,,而大于20mA時,,發(fā)光了強度也會減弱,同時發(fā)熱大增,,老化加快,、壽命縮短,當(dāng)超過40mA時會很快損壞,。為了延長LED照明燈的使用壽命,,簡易電源是不能使用的,,而常用集成電路電源、電子變壓器,、分離元件電源等,,但都要設(shè)計恒流源電路和恒壓源電路供電的方式,大電流驅(qū)動時,,要配大功率管或可控硅器件,,另加保護電路,這樣就使LED的電源供應(yīng)器電路很復(fù)雜,,故障率增加,。元件成本、生產(chǎn)成本,、服務(wù)成本都將升高,。而目前LED本身的成本就高,加上電源的成本,,這就大大地限制了市場的競爭力與購買群體,,LED照明燈的優(yōu)勢大打折扣,這也是制約其發(fā)展與普及的又一關(guān)鍵問題,。 華巨公司解決方案 LED發(fā)光二極管出現(xiàn)在上個世紀(jì)七十年代,,僅有紅、黃,、綠三色,經(jīng)過幾十年科學(xué)術(shù)的發(fā)展,、努力,,LED白光管出現(xiàn)了,價格也正走近老百姓的口袋,,將以節(jié)能,、長壽、價廉的優(yōu)勢猛烈沖擊著統(tǒng)治了照明領(lǐng)域三個世紀(jì)的白織燈,,LED燈進入千家萬戶的時代到了,。LED用于日常照明的眾多優(yōu)點,本文不再累述,。眾所周知,,PN結(jié)半導(dǎo)體器件正在向?qū)ê螅Y(jié)電壓VF隨環(huán)境溫度上升而下降,,即:-2mv/℃,,稱PN結(jié)的負(fù)溫度效應(yīng),利用該特性可制成溫度傳感器,,但該特性在發(fā)光應(yīng)用上卻是致命的缺陷,,直接影響它的發(fā)光效率。發(fā)光亮度、發(fā)光色度,。通俗舉例,,常溫25℃時,選擇LED最佳工作電流20mA,,當(dāng)環(huán)境溫度升到85℃,,結(jié)電壓VF下降,工作電流急劇增加到35-37mA,見圖一,電流曲線Ⅰ,溫度下降至-40℃時,,結(jié)電壓VF上升,,最佳工作電流將從20mA減小8-10mA.,發(fā)光亮度也隨電流的減少而降低,達(dá)不到場所所需的照度,。 正溫度熱敏電阻WMZLED,,是南京華巨電子有限公司專為LED應(yīng)用研制。 常用規(guī)格見表一.
說明:其中A型C型相對B型價格更便宜
圖2 WMZLED LED恒流源補償熱敏電阻為了滿足要求可以串聯(lián)使用,,或者并聯(lián)使用。如下圖所示,。 WMZLED的電流過補償保護特性 熱敏電阻WMZLED還具有電流過補償特性,,即熱敏電阻的正溫變化率大于發(fā)光管的負(fù)溫效應(yīng)成為過補償,,圖3所示是一條隨溫度上升而減少的下陡曲線。這一點與LED的另一典型特性是一致的,,即允許電流在40℃后隨溫度上升相應(yīng)減少,,使LED的功耗控制在額定范圍內(nèi),確保LED的最長壽命,。WMZLED電流過補償保護特性,,正好可以滿足LED對電流的要求,這也是一般的LED恒流源不具備的,。 過補償保護應(yīng)用在以下幾處更顯優(yōu)勢:1.全年或每天環(huán)境溫差大,,如室外照明的街燈、廣告燈,、車燈,;2.低電壓大電流LED燈(WMZLED-B100具有低內(nèi)阻、小壓降),;3.價高的大功率LED單個保護,。 WMZLED過補償保護特性的典型應(yīng)用電路接法見圖4,與標(biāo)準(zhǔn)單元串聯(lián)一個相同型號的WMZLED熱敏電阻,,即可發(fā)揮過補償作用,,如果增加2個或3個WMZLED熱敏電阻會加深補償作用,但如果實償太深,,常溫下LED電流地低,,會影響發(fā)光效率。我們可以通過實驗,,選出保護功能與發(fā)光效率兼顧的最佳方案,。下圖為,采用2R和3R的電流溫度對照圖,。
過補償電流溫度曲線見上圖
不帶恒流補償電阻與帶恒流補償電阻溫度電流曲線見上圖 該電流特性正好滿足了LED在40℃以上電流相應(yīng)的減少,,使LED的功耗在而定的范圍內(nèi),確保最長壽命,。 應(yīng)用問答 問1,、用單元電路進行積木式組合時對電路的要求。 答: 由N個單元電路串聯(lián)后的工作電壓之和,,確定直流電源的輸出電壓,由N路單元電路的電流之和,,確定直流電源的輸出電流,,如采用輸入電壓有較大變化的220V AC/DC轉(zhuǎn)換的直流電源,請考慮穩(wěn)壓措施,。
問2,、WMZLED單元電路中的LED數(shù)目能否增減,,會影響恒流特性嗎? 答: 型號WMZLED-A20 WMZLED指驅(qū)動型正溫?zé)崦酎c電阻,,A指串聯(lián),,20指20mA,這是最佳組合,,如串聯(lián)3只或4只LED恒流曲線是一條下陡的曲線(過補償曲線)完全可以應(yīng)用,;如串聯(lián)6只或7只LED恒流曲線是一條上翹的曲線(欠補償曲線),組合后進行檢測,,如在高溫80℃時,,回路電流不超過25mA LED的最大值仍然可以用,新組合單元的工作電壓U=3V+VFXN工作電流20mA,。 型號WMZLED-B100 WMZLED指驅(qū)動型正溫?zé)崦酎c電阻,,B指并聯(lián),100指100mA,,這是最佳組合,,如并聯(lián)3只或4只LED恒流曲線是一條下陡的曲線(過補償曲線)完全可以應(yīng)用;如并聯(lián)6只或7只LED恒流曲線是一條上翹的曲線(欠補償曲線),,組合后進行試驗檢測,,回路電流在高溫80℃時還在額定值內(nèi) 仍然可用,新組合單元的工作電壓這樣確定,,用可調(diào)式直流電源接入新組成的單元電路,,將回路的電流調(diào)到最佳值(N個LED電流值之和),對應(yīng)的電壓即工作電壓U,。 問3,、采用標(biāo)準(zhǔn)直流電源24V、12V,、9V,、4.5V時如何組和應(yīng)用 答:原則上先考慮單元電路的串聯(lián)個數(shù),后選擇LED的VF電壓,。 例1 12V電源:應(yīng)采用3個WMZLED-B100單元電路串聯(lián),,單元電路典壓為12V/3=4V,4V-0.65V(B100的壓降)=3.35V,應(yīng)選用3.3V或者3.4V的LED(該方也法適用于24V電源),。 例2 4.5V電源:應(yīng)采用1個WMZLED-B100單元電路串聯(lián),,單元電路典壓為4.5V-0.65V(B100的壓降)=3.85V,應(yīng)選用3.8V或者3.9V的LED(該方法適也用于9V電源),。 問4,、 4.5V電源和VF=3.4V的LED有沒有選擇的余地?如何組合,? 答:應(yīng)采用1個WMZLED-B100單元電路,,它的工作電壓為3.4+0.65V(B100的壓降)=4.05V,,在串聯(lián)上一個單獨的WMZLED-B100電阻,總電壓為4.05+0.65V(B100的壓降)=4.7V,,完全可以接入4.5V標(biāo)準(zhǔn)電源,,它的恒流曲線是一條下陡的曲線(過補償曲線)完全可以應(yīng)用。(參見圖3過補償曲線) 問5,、組合后的LED燈如何測試它的效果,? 答:采用熱敏電阻補償法的LED恒流源,具有電路簡潔,,組合方便,,適用于各種需求。應(yīng)用中的檢測方法也很簡單,,只用一支電流表串在回路中,,在常溫20℃∽30℃時調(diào)好最佳工作電流(20mA或者30mA),并做好記錄,,在低溫-40℃記下電流值,,在高溫80℃寄下電流值,三點溫度對比一般電流誤差值在10%以內(nèi),,即為合格,。利用溫度表、冰箱,、暖風(fēng)機或者電吹風(fēng)就可以把制作好的LED燈性能進行檢驗,,該應(yīng)用組合變化無窮,可自我鑒定,,相信你會把它應(yīng)用的更好 問6,、如何在市電220V中直接使用WMZLED熱敏電阻對LED進行恒流控制? 答:如果電網(wǎng)電壓波動不超過7%,,即可不使用穩(wěn)壓電路,,超過7%就要進行穩(wěn)壓處理,成本將大大增加,。 1.按照下圖接好電路,,用萬用表mA檔串入電流校測點中,接通220V市電,,串聯(lián)回路電流應(yīng)在18-22MA時即合格,如偏差較大如15MA和25MA,是因所選用的LED電壓差異,可在最后一組單元里增,、減LED數(shù)量,達(dá)到20MA左右的額定值。 2.用調(diào)壓器將220V升至235V(220VX1.07倍),串聯(lián)回路電流不應(yīng)大于25mA,如大于25mA,應(yīng)增加LED題數(shù),直至將電流降到25mA以下,。 3.LED可以脈動電流驅(qū)動發(fā)光,不會產(chǎn)生頻閃現(xiàn)象,不需用電容濾波,不用電容可防止因電容擊穿造成短路故障,。 4.制成產(chǎn)品后,可用電熱吹風(fēng),溫度計升溫到80℃觀察電流變化,不大于25MA即合格.
圖3 一、LED的220V交流供電方案 一、4W LED燈220V交流供電的基本電路 圖4 圖四LED燈220V交流供電的基本電路,,220V經(jīng)1A橋式整流后,接入由熱敏電阻A20和5只LED/20mA組成的單元電路,,共計12組,,計算12組的工作電壓=(3V+3.3V×5)×12=234V,(式中3V是恒流用5A20的壓降,,3.3V是LED的電壓),,計算電壓大于220V,可放心接入220V整流電源,,接入后回路電流應(yīng)在18~20mA之間,,因LED的電壓離散性較大,在3.0V~3.6V之間,,如檢測回路電流大于20mA,,可增添一只LED或一只5A20電阻,將電流降下來,,反之可減去一只LED,,將電流升上去。該LED燈實耗功率4.5W,,其中用作恒流的12只A20,,共耗用0.72W,直接用于發(fā)光的60只LED,,共耗用3.78W,,電源轉(zhuǎn)換效率達(dá)84%。整組燈亮度接近8W熒光燈,。本方案基本電路簡單,,可靠,高效,,具有實用性,。 關(guān)于220V橋式整流后未按常規(guī)并聯(lián)慮波電介電容的說明: 如將圖4電路稍作改變,,變成LED直流調(diào)光燈,見下圖5 圖5 晶體管三極管13002與220K電位器(帶開關(guān))組合成調(diào)光電阻,,當(dāng)燈全亮?xí)r,回路電流20mA,,13002導(dǎo)通(壓降0.7v)時近無功耗,當(dāng)燈半亮?xí)r10mA,,13002耗0.34W,,當(dāng)燈低亮?xí)r5mA,13002耗0.26W,,該電路簡單可靠,,調(diào)光效果好,制作成本極低。如家中有白織燈調(diào)光臺燈,,按圖6線路圖接法,,無需改動雙向可控硅調(diào)光電路,就可變成LED交流調(diào)光燈,,更節(jié)電,。實樣見照片1. 圖6 照片1 LED是冷光源,可選用色彩繽紛的塑料口杯、咖啡杯當(dāng)燈罩,,做成情調(diào)各異的裝飾杯燈,、筒燈、臺燈,、床頭燈,,另取聚乙烯塑料瓶蓋、碗蓋或廢舊碟片,,剪成與燈罩相配的形狀,作電路板用,,LED排例時用針穿孔定位,將兩腳插入,,在反面焊接,,連成電路即可。做杯燈,、筒燈建議選用30度角聚光LED,,有定向投光效果,做臺燈,、床頭燈宜選用漫射光LED,,如草帽燈,食人魚,光線柔和,。
圖7 選用WMZLED-B300(B350)與1W/300mA(350mA)的LED組成的單元電路,,共60組,計算串聯(lián)后的工作電壓U=(0.5V+3.4V)×60=234V,(式中0.5V是恒流用C300的壓降,3.4V是1W LED的電壓),計算電壓大于220V,,可接入橋式整流電源,,接入后檢則回路電流,應(yīng)在260~280mA為宜,,再將電壓提升到250V時,觀察電流應(yīng)不大于320mA,,若偏離較大,可增,、減單元電路個數(shù)獲得最佳電流,。WMZLED-B300(B350)熱敏電阻專為1W/300mA(350mA) LED恒流沒計,,25℃時,電流通過它時產(chǎn)生0.5V壓降,當(dāng)溫度上升,,阻值變大,,壓降隨之上升+2mV/℃,剛好補償LED的-2mV/℃,,使回路電流不因溫度升降,,始終恒定在300mA以下,考慮室外的環(huán)境惡劣,電路中增加電阻R和一個雙金屬片熱保護器組成的熱保護電路,,熱保護器型號選用TP1(或17AM),,要求額定電壓250V,額定電流2.5A,,帶常閉觸點一組,,觸點斷開溫度根據(jù)LED芯片的耐溫度選擇,例如進口LED耐溫120℃的芯片己出現(xiàn),,一般芯片選擇保護器的斷開溫度80℃(或85℃),TP1的復(fù)位溫度是低于斷開溫度20℃,,當(dāng)燈具內(nèi)溫度上升到80℃,,常閉觸點斷開,R接入串聯(lián)回路,,限流開始,,R的阻值選150Ω/5w時,回路電流降至175mA左右,選200Ω/7w時,,回路電流降至160mA,左右,,可按實際情況選擇R的阻值。限流開始后,,燈具殼體溫度隨之下降,,當(dāng)溫度下降到60℃以下時,常閉觸點復(fù)位,,R被短路,,退出限流。保護器解決了恒流源無法解決的矛盾,,恒流源雖能將LED的電流恒定在安全范圍內(nèi),,但由于環(huán)境惡劣或燈具散熱狀況不良,常引起高熱不退,長時工作在80℃以上溫區(qū),,也會引起LED光衰,,當(dāng)LED路燈未采取強冷措施時,這辦法很實用,優(yōu)點是簡單可靠,,低成本(TP1雙金屬熱保護器2~3元/個),,缺點是以降底亮度保護LED的安全,,如果燈具有空間,利用熱保護器的常開觸點,,驅(qū)動微型風(fēng)扇排熱降溫,,效果更好。
照片2 做個180W的LED街燈,,可選用C350與3W/700mA大功率LED的單元電路組合。 五,、大功率LED舞臺調(diào)光燈D 給60W或180W LED燈加個雙向可控硅交流調(diào)光電路(見圖三交流調(diào)光),,就成為舞臺調(diào)光專用燈,LED除選白光,,根據(jù)舞臺需要,,選用紅光、綠光,、黃光,,交流調(diào)光器在開關(guān)電器市場上能買到成品,名稱叫調(diào)速調(diào)光開關(guān)(15元/個),, 500W 250V 它采用4A/400V的雙向可控硅,,完全可勝任。 六,、選用開關(guān)電源驅(qū)動LED 220V可采用AC/DC開關(guān)電源降壓后驅(qū)動大功率LED燈,,它轉(zhuǎn)換效率高,體積小,,恒壓輸出,,是低壓驅(qū)動大功率LED燈常用方案。圖8是二只C350并聯(lián)后與3W/700mA LED組成的單元電路,3W LED電壓應(yīng)選3.5V,,三組單元電路串聯(lián)后的工作電壓U=(0.5V+3.5V)×3=12V,。
圖8 圖9的開關(guān)電源是一款摩托羅拉手機充電器,交流輸入100V~250V,直流輸出4.4V 1.1A可驅(qū)動三路由2只C300串聯(lián)后與1W/300mA LED組成的單元電路,LED電壓選3.5V,,工作電壓=0.5V×2+3.5V=4.5V,。 圖9 220V也可采用變壓器降壓整流后驅(qū)動大功率LED燈,應(yīng)用見圖七 圖10 變壓器降壓效率低,,體積大,,電源內(nèi)阻大,,3W6V的變壓器,整流后輸出電壓空載時5.0V左右,,滿載時4.0V左右,,空滿載電壓變化大,與LED工作電壓不易匹配,,因簡單可靠,,有時也選用。 二,、LED的電池供電方案 在電池供電的照明領(lǐng)域里,,如車船照明燈、信號燈,、應(yīng)急燈,、頭燈、手電及太陽能街燈,,LED己成功地替代了白熾燈,、熒光燈、氙燈,,它的驅(qū)動電路多采用LED專用恒流集成電路,,因廠商的專用設(shè)計,給研發(fā)制作多樣化的LED燈帶來了局限,,我們選用三端穩(wěn)壓集成電路與WMZLED的組合,給研發(fā)制作LED燈擴展了空間,,節(jié)約了成本,。 一、LED車船照明燈,、應(yīng) 急 燈,、太陽能路燈 圖11 采用24V充電電池,,LM317三端可調(diào)穩(wěn)壓集成塊,A30單元電路12路并聯(lián)(共用30mA高亮LED60顆),,制成后的LED燈亮度接近15W熒光燈,。計算5A30單元電路的工作電壓U=3V+3.3V×5=19.5V,調(diào)正R2阻值,,將LM317輸出電壓調(diào)到19.5V后,,將LED接入,此時總電流應(yīng)在350~360mA(30mA×12),因LED的電壓值差異,,電流若偏離較大,,再微調(diào)R2將總電流調(diào)到360mA內(nèi),,R2調(diào)正完畢防上變動,需用相同值的固定電阻替,。.LM317最大輸出電流1.5A,,不帶散熱板時耗散功率2W,帶200×200×4mm散熱板可達(dá)15W,,LM317是壓降型穩(wěn)壓塊,,所以輸入與輸出的壓差盡量要小,功耗不能大于額定值,,計算圖八電路的功耗,,假設(shè)24V電池充電后最大值28V,,LM317輸出電壓最小值18V,壓差10V,總電流0.36A,則功耗=10V×0.36A=3.6W,,大于LM317不帶散熱板的功耗2W,此時應(yīng)考慮安裝散熱器。LM317內(nèi)部有過熱,、過流保護,,安全可靠,易購,,價格又低(0.6~0.8元/片),,是廣大電路設(shè)計者喜愛選用的三端穩(wěn)壓器之一. 圖12 用24V蓄電池供電,15只3W/LED組成的45w大功率LED照明燈,,調(diào)正R2使輸出總電流2100mA(700mA×30),,熱保護器TP1的常開觸點與微型風(fēng)扇組成自動風(fēng)冷裝置。 圖13是LM317輸出100V.1A的穩(wěn)壓電路,。 圖13 雖然廠商手冊標(biāo)明LM317的最大輸入電壓37V,,但只要保持輸入與輸出的壓差在10V以內(nèi),而且WMZLED與LED的組合后是電阻型負(fù)載,,開,關(guān)時沒有沖擊電流,,該電路是安全可靠的,二極管D是防電池極性反接保護,,R2調(diào)正輸出電壓(接上負(fù)載后,也可以調(diào)正輸出電流),,此電路應(yīng)用于110V電池組供電,B300與LED/300mA單元電路組成的25W照明燈,。 圖14是太陽能路燈應(yīng)用電路,。 圖14 當(dāng)有光照時,太陽能電池板通過太陽能路燈控制器,,向12V蓄電池充電,。夜晚,蓄電池通過控制器向LED燈提供12V的恒壓電源。LED燈由3個B100單元電路串聯(lián)組合,,發(fā)光管選用20mA/3.3V,,它的工作電壓U=(0.65V+3.3V)×3=11.85V。按太陽能電池板的功率,,及實際照明亮度的需求,,可設(shè)計二路或多路LED燈的并聯(lián)。 二,、 LED頭燈,、手電燈 圖15是用于6V可充電電池供電的LED頭燈,手電燈電路。 圖15 照片3 圖16是用于3.6V的.鋰電池、鎳氫電池或4V干式鉛蓄電池供電的LED手電筒電路,。 圖16 選用20mA/3.0V(或3.4V)的LED與5B100組成的單元電路,與電源電壓3.6V(或4.0V)匹配,。 三、 LED 汽車車燈 以上LM317,、LM1117屬壓降型DC/DC轉(zhuǎn)換,,在輸入與輸出壓差較小時首選應(yīng)用,但壓差越大,,轉(zhuǎn)換效率越低,此時應(yīng)選用開關(guān)型DC/DC轉(zhuǎn)換電路,,34063是一塊通用,、易購、價廉(0.60~0.80元/片)的開關(guān)升,、降壓集成電路,,外圍電路元件較少,見圖17 圖17 用于汽車LED車燈,,輸入電壓12V,,輸出電壓1.25~8V可調(diào),最大輸出電流700mA,,選用1W 300mA的LED,,按亮度需要可從1顆LED,、2顆LED、4顆LED三種組合中任選,。選用紅光,黃光,白光LED,,分別可做成汽車尾燈、轉(zhuǎn)向燈,、側(cè)燈,。選擇組合2、3時,計算工作電壓=2×(0.5V+VF},,調(diào)正R2的阻值將輸出電壓調(diào)到相應(yīng)計算電壓值(空載),,接入負(fù)載后(滿載),再加大R2的阻值,,將回路電流微調(diào)到280~300mA,,選擇組合3時,應(yīng)將電流微調(diào)到560~600mA,。R2調(diào)正好后,,防止阻值變動,應(yīng)用固定電阻替代,。 總之,,用熱敏電阻補償法是眾多LED恒流驅(qū)動技木中比較可靠,實用,,價廉的方法之一,,相信你在實踐時會應(yīng)用得更好。 三,、LED顯示屏防光衰的應(yīng)用 大型LED數(shù)字顯示屏,、點陣顯示屏的光衰現(xiàn)象,一直是使用過程中的維護難題,,除采用風(fēng)冷降溫,,LED還必需采用恒流措施。由1個或多個LED組成的像素點(或稱像素管,、模塊),,在計算機系統(tǒng)控制下交替點亮,它的負(fù)載是動態(tài)的,,采用IC集成電路恒流源不能與它匹配,。采用MZD熱敏電阻來解決,不需改動原電路結(jié)構(gòu),,只要在每個像素點(像素管,模塊)前或后,,串一只WMZLED熱敏電阻,補償成電阻型“燈泡”,就方便,、經(jīng)濟地解決了LED顯示屏光衰現(xiàn)象,。根據(jù)像素點的LED的電流及串,并聯(lián)只數(shù),,來選擇WMZLED,。如像素管是由4~6個LED/18~20mA串聯(lián)組成,可用一只WMZLED-A20熱敏電阻串在該回路內(nèi),當(dāng)環(huán)境溫度在-40℃~120℃變化時,LED像素管電流始終維持在18~20mA.,有效地防止了LED的光衰,并且A20熱敏電阻的功耗小于60毫瓦,。 圖18 LED數(shù)字顯示器 如LED像素模塊是100mA,可用一只WMZLED-B100串入回路.如模塊是200mA,可用二只B100并聯(lián)后串入回路,B100功耗小于65毫瓦,。 圖十五 LED點陣顯示屏 總之,WMZLED熱敏電阻在LED大型顯示屏中防光哀的應(yīng)用,,是一項LED驅(qū)動技術(shù)的創(chuàng)新,,無需復(fù)雜檢測手段,先動手做一個像素管,,用溫度計,,電流表,烘箱或暖風(fēng)器,,你就可以實踐證明它的效果,。 關(guān)于LED光源應(yīng)用的簡介:
二,、LED壽命的理解
70%的時間段,。目前還沒有明確的國家標(biāo)準(zhǔn)用來衡量,。而且LED的使用壽命與其芯片的質(zhì)量和封裝技術(shù)、工藝直接相關(guān),,據(jù)某LED封裝廠的試驗數(shù)據(jù)有些芯片在20mA條件下連續(xù)點亮4000小時后其光亮度衰減已達(dá)50%,。但是隨著技術(shù)、工藝的提高,,光衰時間越來越緩慢,,即壽命也越長。 三,、LED的節(jié)能及可靠性
在同一電路中應(yīng)該盡量使用在額定電流條件下正向壓降值相同,、光強范圍小的LED。只有這樣才能保證LED的發(fā)光效果一致,。其具體的電性參數(shù)可依各封裝廠每包裝提供的產(chǎn)品分光參數(shù)標(biāo)簽值,。 (有些公司每批分選都不一致)
I總=各LED的IF之和=IF1+IF2+IF3+IF4------+IFN 3. 串聯(lián)/并聯(lián)組合
六,、電源的分類及特性
(1)恒流式:
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