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LED恒流源設(shè)計,LED恒流源電路驅(qū)動,LED恒流源應(yīng)用

 新用戶54366552 2021-01-16

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5LED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' 2007-3-16

2007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LED

1,, 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,。

                             
      
為了避免上述不良現(xiàn)象,,一般在LED的相關(guān)產(chǎn)品上,通常采用如下措施,。1,、將LED裝在散熱板上,或風(fēng)機風(fēng)冷降溫,。2,、LED采用恒流源的供電方式,不因LED隨溫度上升引起電流增加,,防止PN結(jié)惡性升溫,,或兩種方法并用。實踐證明,,用于大功率LED燈(如廣告背景燈,、街燈),確實是行之有效的措施,。但當(dāng)LED燈進入尋常百姓家就碰到如下問題了:散熱板,,風(fēng)冷能否集約在一個普通燈頭的空間;采用集成電路或諸多元器件組成的恒流源電路,,它的壽命和可靠性不取決LED,,而取決整個系統(tǒng)的某塊“短板”;.與熒光節(jié)能燈相比,,有沒有吸引眼球的價格,。
     華巨電子另辟蹊徑,采用具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻與負(fù)溫度特性的LED串聯(lián),,組成一個溫度系數(shù)極小電阻型負(fù)栽,。一旦工作電壓確定后,串聯(lián)回路中的電流,,將不會隨溫度變化而變化,,通俗地說,,當(dāng)LED隨溫度升高電流增加時,熱敏電阻也隨溫度升高,,電阻變大,,阻止了回路電流上升,當(dāng)LED隨溫度下降,,電流減小時,,熱敏電阻也隨溫度下降電阻變小,阻止了回路電流的減少,。如匹配得當(dāng),,當(dāng)環(huán)境溫度在-40℃~85℃范圍內(nèi)變化時,LED的最佳工作電流不會明顯變化,,見圖一電流曲線Ⅱ,。(串入熱敏電阻的電流曲線Ⅱ,與沒有串入熱敏電阻的電流曲線Ⅰ對照圖)從圖一可以看到,,采用熱敏電阻溫度補償方法與集成電路等元件組成的恒流源相比,,有著異曲同工之處,但最大的差異是用一種元件就解決了LED的恒流問題,,其價格,、體積、壽命等優(yōu)勢也不言而喻,。

   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.

型號

封裝

恒流電流 最佳補償個數(shù) 補償電阻額定壓降 最佳單元電壓 外形尺寸 額定阻值
(mA) 推薦補償個數(shù) Vr 柱狀(mm) R25(Ω)
WMZLED-5A20-□ A,C 20 5 3 3+VLEDX5 Φ1.3X2.7 150
WMZLED-10A20-□ A,B 20 10 6 6+VLEDX10 Φ1.7X5.2 300
WMZLED-45A20-□ A 20 45 10 10+VLEDX45 Φ2.5X8.0 500
WMZLED-45A15-□ A 15 45 11.3 11.3+VLEDX45 Φ2.5X8.0 750
WMZLED-5A30-□ A,C 30 5 3 3+VLEDX5 Φ1.3X2.7 100
WMZLED-5B100-□ A,B,C 100 1 0.65 0.65+VLED Φ1.7X5.2 6.5
WMZLED-C300-□ A,B,C 300 1 0.5 0.5+VLED Φ1.7X5.2 1.7
WMZLED-C350-□ A,B,C 350 1 0.5 0.5+VLED Φ1.7X5.2 1.4

說明:其中A型C型相對B型價格更便宜


一,、WMZLED-A20在20mA恒流源中和WMZLED-A30在30mA恒流源中的應(yīng)用原理

由一只WMZLED-A20與五只LED(20mA)串聯(lián)組成一個標(biāo)準(zhǔn)單元,,它的恒流電流20mA,工作電壓U=VR+5×VF=3V+5×3.4V=20.0V.,。3V是WMZLED-A20在25℃時的壓降,3.4V是LED的正向?qū)妷篤F(或2.8-4.2V),。當(dāng)環(huán)境溫度每升1℃時,,5只串聯(lián)的LED VF下降2mV×5=10mV;5A20的壓降升高10mV,,保持了串聯(lián)回路的總電流不變,,它的恒流特性見圖一電流曲線Ⅱ。與一般恒流源相比它有不怕負(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,,有效阻止電流繼續(xù)上升,,反復(fù)實驗,負(fù)載短路后,,短路電流由130mA迅速 下降到60mA的穩(wěn)定值,,如在電源的額定范圍內(nèi),不會損壞電源,。由多個5A20標(biāo)準(zhǔn)單元的串聯(lián)組合,,可獲得相應(yīng)的LED的數(shù)量,及工作電壓,,如用12個標(biāo)準(zhǔn)單元相串聯(lián)的電路,,可支持60個LED燈,工作電壓可接近220V,。WMZLED-A30應(yīng)用方法與WMZLED-A20的應(yīng)用方法相同,,只是WMZLED-A30能夠驅(qū)動電流更大的30mA的LED。

二,、WMZLED-B100在100mA恒流源中,、WMZLED-B300在300mA恒流源中、WMZLED-B350在350mA恒流源中的應(yīng)用原理

由一只WMZLED-B100與五只并聯(lián)的LED(20mA)串聯(lián)組成一個標(biāo)準(zhǔn)單元,,它的恒流電流100mA,工作電壓U=VR+VF=0.65V+3.4V=4.05V,,0.65V是WMZLED-B100 電阻25℃時的壓降,3.4V是LED的正向?qū)妷海ɑ?.8V-4.2V),,當(dāng)環(huán)境溫度每升1℃,,LEDVF下降2mV,5B100壓降升高2mV,,保持了串聯(lián)回路內(nèi)的總電流不變,,它的恒流特性見圖二,電流Ⅱ。它有不怕負(fù)載短路的特點,,反復(fù)實驗,,當(dāng)短接5個LED后,短路電流由600mA迅速下降到280mA穩(wěn)定值,。要增添LED的只數(shù),可用多個5B100標(biāo)準(zhǔn)單元的并聯(lián)組合,要提高工作電壓,可用多個5B100標(biāo)準(zhǔn)單元的串聯(lián)組合.如由3個5B100標(biāo)準(zhǔn)單元串聯(lián),,可支持15個LED,工作電壓U=3×4.05V=12.15V,。WMZLED-B300與WMZ-B350與WMZLED-B300與15只20mA的LED并聯(lián)或者并聯(lián)10只的30mA的LED,。C300的工作電壓U=VR+VF=0.50V+VF,,B350的工作電壓U=VR+VF=0.50V+VF,,VF為LED的正向?qū)妷海ɑ?.8V-4.2V)

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24V12V,、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:
1、LED可用脈動電流驅(qū)動發(fā)光,橋式整流后的電流是每秒100個連續(xù)正弦波,,過零時間非常短,,不會感覺有頻閃現(xiàn)。
2,、并聯(lián)電容后,,雖對輸出電流起平滑濾波作用,但對輸出電壓有1.1~1.4倍的提升作用,,并聯(lián)電容量的大小,和接入負(fù)載的大小等因素,使提升后的電壓值很難正確計算,,電路的、滿載出電壓也變化較大,與LED的工作電壓較難配匹,。
3,、電介電容常處于沖電放態(tài)狀,其壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于LED,,是一塊致命的短板,,在電子熒光燈的故障中,電容擊穿最屬常見,綜合以上原因,,不用為宜,。

   關(guān)于未采用防瞬間高壓和市電過壓保護措施的說明:

1、瞬間高壓有兩類:操作浪涌,、感應(yīng)雷浪涌,。采用熱敏電阻補償?shù)腖ED電路是個電阻型負(fù)載,不是容性或感性負(fù)載,在操作時不會產(chǎn)生浪涌電壓,,無需采取保護措施,本驅(qū)動電路自身不會產(chǎn)生電磁噪聲(采用AC/DC開關(guān)電源供電除外,見圖五,圖六),,也不受電磁干攏,是個綠色光源,它頻繁開關(guān)不會降低使用壽命(熒光燈就遠(yuǎn)不能相及),。防止供電線路感應(yīng)雷浪涌的措施,,一般常用氧化鋅壓敏電阻保護,實際上要匹配好相應(yīng)等級的壓敏電阻較困難,,需用專業(yè)手段檢測效果,,所以筆者沒有采用,由電網(wǎng)安全系統(tǒng)去考慮,。

2,、市電220V充許有±7%波動,即204V~236V范圍內(nèi)變化,,當(dāng)電壓低于220V時,,LED是安全的,當(dāng)高于220V時,,筆者對圖一電路做過反復(fù)試驗,,用調(diào)壓器將220V提升到250V(提升13.6%),回路電流實測25mA,,在LED的充許范圍內(nèi),,還是安全的,過電壓大于250V時,,因考慮防范成本太大,,也由電
網(wǎng)安全系統(tǒng)去考慮??傊?,驅(qū)動電路不應(yīng)成為制約價格的瓶頸,,不要研發(fā)成家電,LED燈要走平民化線,。

二,、 LED調(diào)光臺燈、杯燈

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,。

三、LED日光燈,、頂燈

做個室內(nèi)日光燈或頂燈按圖4電路,,60只LED相當(dāng)8W熒光燈的亮度,明顯不夠,,如并聯(lián)成二路,,用120只LED,可相當(dāng)16w熒光燈,。并聯(lián)成三路,,用180只LED,可相當(dāng)25W熒光燈,,以此類推,。因用市電220V直接整流輸出,電源內(nèi)阻極小,,可并聯(lián)任意路燈不會引起整流輸出電壓變化,,僅需考慮整流管的承受電流。也可以不增加并聯(lián)路數(shù),,選用30mA的高亮LED(如食人魚)或0.3W/100mA的LED,,來達(dá)到提高亮度的需求。表一例出多種WMZLED單元電路,,用積木式組合,,滿足各種需求的LED燈。當(dāng)頂燈的熒光燈管或電子鎮(zhèn)流器壞了,,可以借殼換個長壽的LED芯,,應(yīng)是個不錯的辦法。

四,、大功率LED路燈,、庭燈

做個60W LED路燈、庭燈見圖7,。



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。
    60W LED燈的制作需注意,,WMZLED-B300電阻是無引線貼片式,,與LED的連接必須是在同一面散熱基板上,,焊在LED引出電極上,直接敏感每只LED的溫升,,恒流效果好,,溫度保護器TP1可貼在散熱基板正面或反面,見照片2,。


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 

  60W180W 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/),, 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)×312V,。

 

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是LED車船照明燈、應(yīng)急燈的基本電路,。

 

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是輸出電流達(dá)3A的LM317的擴流電路。

 

圖12

 24V蓄電池供電,153W/LED組成的45w大功率LED照明燈,,調(diào)正R2使輸出總電流2100mA700mA×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,B300LED/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

  采用LM1117-3.3v低壓差三端穩(wěn)壓塊,,SOT-223封裝(貼片型),,價格低廉(0.6~0.8元/片),輸出電流300mA時,無需安裝散熱器.,,在接地端串入可調(diào)電阻R2成為可調(diào)式穩(wěn)壓電路,,R2值從100Ω~240Ω范圍內(nèi)選擇,輸出電壓可在3.5V~4.1V內(nèi)相應(yīng)變化,,剛好滿足各種LED的電壓需求,,C300與1W/LED的單元電路用來作遠(yuǎn)光照射,5B100與5只20mA/LED作近光照射,,電路板實物見照片3,。

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:


         LED照明行業(yè)是一個新興的行業(yè),它以其獨特的優(yōu)點深受人們的青睞,。如今在光電工程中,,提高光效,節(jié)約能源和高可靠性已經(jīng)成為人們共同追求的目的,。我們在討論和使用LED光源時,,都會想到LED的壽命長、節(jié)約能源,、亮度高等特點,。也正是因為如此LED光源才倍受歡迎。LED光源雖有以上優(yōu)點,,卻并不如人們所說的那么神奇,。只有給其配上合適、高效的LED電源,、合理的電路設(shè)計,、完善的防靜電措施、正確的安裝工藝才能充分發(fā)揮和利用LED光源的以上優(yōu)點,。下面我就LED光源在工程應(yīng)用中的一些常識做簡單的介紹,,供大家參考,。

二,、LED壽命的理解


    LED的使用壽命,一般認(rèn)為在理想狀態(tài)下有10萬小時。實際在使用過程中其光強會隨使用時間的推移逐漸衰減,,即電能轉(zhuǎn)化為光能的效率逐漸降低,。我們能真正使用的有效光強范圍應(yīng)在其衰減到初始光強的70%以上時,壽命是否可以定義為光效逐漸降低至

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


    LED是電流控制元件,,通過流過的電流,直接將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽?,故也稱光電轉(zhuǎn)換器,。因其不存在摩擦損耗和機械損耗,所以在節(jié)能方面比一般的光源的效率高,,但是LED光源并不能像一般的普通光源一樣可以直接使用電網(wǎng)電壓,,它必須配置一個電壓轉(zhuǎn)換裝置,提供滿足其額定的電壓,、電流,,才能正常使用,即LED專用電源,。但是各種不同的LED電源其性能和轉(zhuǎn)換效率各不相同,,所以選擇合適、高效的LED專用電源,,才能真正體現(xiàn)LED光源高效特性,。因為低效率的LED電源本身就需要消耗大量電能,在配合LED的使用過程中根本就體現(xiàn)不出LED的高效節(jié)能特性,。而且LED電源也必須是高可靠性電源,,才能使LED光源系統(tǒng)長壽命。


四,、LED的基本特性及使用時的注意事項


     1.光電特性:


         LED在其電流極限參數(shù)范圍內(nèi)流過LED的電流越大,,它的發(fā)光亮度越高。即LED
的亮度與通過LED的電流成正比,。但綠光和藍(lán)光及白光在大電流情況下會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象,,不僅發(fā)光效率大幅降低,,而且使用壽命也會縮短。


     2. 光學(xué)特性


         LED按顏色分有紅,、橙,、黃、綠,、藍(lán),、紫、白等多種顏色,。按亮度分有普亮,、
高亮、超高亮等,,同種芯片在不同的封裝方式下,,它的亮度也不相同。按人的視覺可分為可見光和不可見光,。按發(fā)光顏色的多少可分為單色,、雙色、七彩等多種類型,。色彩的純度不同價格相差很大,,現(xiàn)行的純白色LED價格特貴。同時發(fā)光視角不同,,光效亦不同,,使用時特需注意。


     3.常見的LED電性能參數(shù)


     (1)LED正向電壓


   不同顏色的LED在額定的正向電流條件下,,有著各自不同的正向壓降值,,紅、
黃色:1.8~2.5V之間,,綠色和藍(lán)色:2.7~4.0V之間,。對于同種顏色的LED,其正向壓降和光強也不是完全一致的,。如下表:


     LED 型號:5 4HCA

發(fā)光顏色  外觀顏色 波長λD(nm)  正向電壓VF 亮度Iv(mcd) IF

紅色 

水透明 620~645 1.8~2.2 500~10000 20mA
黃綠色 水透明 570~575 1.8~2.2 500~3000
黃色 水透明 585~595 1.8~ 2.2 500~10000
藍(lán)色 水透明 455~475 3.0~3.4 500~10000
綠色 水透明 515~535 3.0~3.4 2000~20000
藍(lán)綠色 水透明 490~515 3.0~3.4 2000~20000
白色 水透明 / 3.0~ 3.4 3000~25000

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)


     (2)LED的額定工作電流LED的額定電流各不相同,普通的LED電流一般為20mA,,大功率的LED電流一般為40 mA 或350 mA不等,。具體要按各封裝廠提供的電流參數(shù)值。一般LED在反向電壓:VR=5V的條件下,,反向電流:IR≤10μA,。


     (3)LED的功率LED功率的大小也各不相同,,有70mW、 100mW,、 1W、2W,、3W,、5W等,所以必須根據(jù)所選擇的LED,,設(shè)計合理的使用電路和配置合適的LED數(shù)量,,使其完全滿足LED電源的額定值,如果設(shè)計的電路使每個LED分擔(dān)電壓或電流過高就會嚴(yán)重影響LED的使用壽命甚至燒毀LED,,如果分擔(dān)的電壓或電流過低則激發(fā)的LED光強不夠,,就不能充分發(fā)揮LED應(yīng)有的效果,達(dá)不到我們所期望的目的,。


     4. 溫度特性


     (1)LED的焊接溫度應(yīng)在250℃以下,,焊接時間控制在3~5S之間。要注意避免LED溫度過高從而使芯片受損,。


     (2)LED的亮度輸出與溫度成反比,,溫度不僅影響LED的亮度,也影響它的壽命,。使用中盡量減少電路發(fā)熱,,并做一定的散熱處理。


     5. 防靜電特性


         LED裝配過程中必須加強防靜電措施,,因為操作過程和人體本身都會產(chǎn)生靜電,,對于雙電極的LED最易被靜電反向擊穿,從而嚴(yán)重影響LED的使用壽命甚至使其完全報廢,。如防靜電環(huán)境不是非常完善,,可以給LED使用者增加防靜電腕帶,設(shè)置良好的防靜電接地系統(tǒng),,離子風(fēng)機等設(shè)備,。


     五、LED連接電路的常見形式


     1.串聯(lián):這種電路需要電源提供較高的電壓,。

         V總=各LED的VF之和=VF1+VF2+VF 3+VF 4------+VF N

         I總=單顆LED的IF值


     2. 并聯(lián):這種電路需要電源能提供較高的電流,。


         V總=單顆LED的VF 值

         I總=各LED的IF之和=IF1+IF2+IF3+IF4------+IFN

  3. 串聯(lián)/并聯(lián)組合
     a、 在實際運用中,,負(fù)載常采用通過串并聯(lián)形成的LED陣列,;

     b、 將LED連接成串聯(lián)/并聯(lián)組合的形式,,可大幅減低因少數(shù)LED的VF不一致造成的影響,;
     c,、 陣列形式或LED個數(shù)變化,限流電阻也應(yīng)相應(yīng)變化,。

     d,、 串聯(lián)/并聯(lián)組合的形式會使輸出電流隨輸入電壓和環(huán)境溫度等因素而發(fā)生的變化更加顯著;


     4. 為了能有效控制電路中的電流,,須在電路中配置適當(dāng)?shù)南蘖麟娮琛?br>      R=(V輸入電壓-VLED總電壓)/I(流過限流電阻的電流)限流電阻的作用主要是控制LED的電流,,使電壓更平滑,并使各并聯(lián)支路的亮度更均勻,。限流電阻阻值大效果較好,,但是限流電阻的取值也不能太大,否則會增加電能的損耗及元件溫度升高,。

六,、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,。(見圖一)
     (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,。(見圖二)
     (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。


     七,、工程中的簡易計算方法


     1. 由已知電源功率計算LED的數(shù)量(即取所得數(shù)據(jù)的整數(shù)) (7-1)
         例:額定輸出功率為10W電源,,使用額定的正向電流20mA,耗散功率為70mW條件下可配置多少個LED,?
         依以上公式
         (即取所得數(shù)據(jù)的整數(shù))


     2. 對于恒壓驅(qū)動方式:由已知的輸出電源電壓計算每支路串聯(lián)LED數(shù)量及并聯(lián)支路數(shù)


         (1)計算每條支路的LED個數(shù) 公式: (最大值)
         (2)計算并聯(lián)支路數(shù) 公式:
         注:VLED值依不同發(fā)光顏色各有不同,,用穩(wěn)壓電源驅(qū)動LED時,為了控制電流,,通常需要串聯(lián)電阻器,。
         例:一個額定輸出電壓為DC 24V,功率為10W電源,使用額定正向電流20mA,,耗散功率為70mW額定的正向電壓為1.8V,。可配置多少個LED呢,?
         依以上公式可以得出(即取所得數(shù)據(jù)的整數(shù))即可以帶10組支路,,每支路14個LED串聯(lián)構(gòu)成的電路,共140個LED,。


     3. 對于恒流驅(qū)動方式:由已知的電源輸出電流及LED的電流值計算出并聯(lián)支路數(shù)及每支路數(shù)量


         (1)計算并聯(lián)的支路數(shù)公式: (最小值)


         (2)計算支路串接LED個數(shù):


          注:其中n按(7-1)計算
          例:一個額定輸出電流為DC 0.35A,,額定功率為10W電源,驅(qū)動耗散功率為70mW,,正向電流為0.02A的LED,,可怎樣配置?
依以上公式可以得出
         并聯(lián)支數(shù)路:
         (即取所得數(shù)據(jù)的整數(shù))每支路串接數(shù):個數(shù)即可以帶17組,,每組8個LED串接,,共136個LED。
     4. 線路損耗及線路壓降的計算
         P電線=I R V電線=IR R電線=σ (備注:L為電線長度;S為電線橫截面積,;σ為電線電導(dǎo)率)也可以查電工手冊,。


         例:用長度為10米(正、負(fù)極電線各5米),,24AWG的銅芯電線,,通過電流為2A,其損耗的功率及線路壓降為多少?
         查電工手冊可知:R電線 = 0.737W
         V電線 = 2×0.737 =1.474V
         P電線 = 2 ×0.737 = 2.948W
         從以上計算可以看出,,線路電流較大時,,要注意選擇合適的導(dǎo)線截面,否則線路損耗及線路壓降是相當(dāng)大的,。
         我們只有完全了解LED和LED電源的基本特性,,才能正確設(shè)計和使用LED光源。

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