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简单有效的LED照明灯驱动电路,LED lighting
关键字:LED照明灯
作者 董永军 徐明奇 张雪明 来源 《无线电》杂志随着固态照明工业领域的兴起与不断改进,发光二极管(LED)因其具有高效、节能、寿命长、环保等特点,已成为现今照明技术的可选方案,并逐渐被应用于照明。促使人们关注LED照明技术的一个关键因素是,其大大降低了能源的消耗,并可实现长期可靠的工作。当然,采用LED照明,首先需要考虑的是其亮度、成本以及寿命。由于影响LED寿命的主要原因是其频繁启动瞬间的电流冲击,外界的各种浪涌脉冲,以及正常工作时的电流限制等,笔者在本文介绍的电路综合了这些因素,从电路设计上尽量避免大电流对LED照明灯具的冲击,并将其工作电流稳定在某一范围内,解决了目前LED照明灯具的亮度衰减问题,从2而有效地延长其使用寿命。
负温度系数热敏电阻简称NTC热敏电阻,NTC是NegativeTemperatureCoefficient的缩写,意思是负的温度系数,泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件,限制浪涌电流的最简单有效的方法是在线路输入端串联一只NTC热敏电阻,如图1中的R2。由于在冷启动时,NTC热敏电阻呈现高阻抗,因而使浪涌电流得到限制。而当电流的热效应使NTC热敏元件的温度升高,NTC阻值急剧下降时,对系统的电流限制作用会较小。由于NTC热敏电阻在热态下的阻抗并不是零,故会产生功率损耗,当然,这种损耗是很小的。(二)正温度系数热敏电阻保护
正温度系数热敏电阻PTC(PositiveTemperatureCoefflCient)是指在某一温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻。为使电路中的电流在正常工作下趋于稳定,本电路还采用了PTC热敏电阻(见图2),如图1中的R3。电流通过PTC热敏电阻后引起温度升高,即发热体的温度上升,当超过居里点温度后,电阻增加,从而限制电流增加,于是电流的下降导致元件温度降低,电阻值的减小又使电路电流增加,元件温度又升高,周而复始,因此具有使温度保持在特定范围的功能。正常情况下,PTC元件串接在电路中,呈低阻状态,保证电路正常工作;当电路发生短路或窜入异常大电流时,PTC元件的自热使其阻抗增加把电流限制到足够小,起到过电流保护作用。当产生过电流的故障得到排除,PTC元件自动复原到低阻状态。既避免了维护更换,也避免了可能引起电路损坏的持续循环的开闭状态。
图3笔者制作的照明模块(三)瞬态电压抑制器保护
瞬态电压抑制器(TransientVoltageSuppressor),简称TVS,是在稳压管基础上发展起来的一种高效保护器件,主要用于对电路元件进行快速过压保护。当TVS管两极受到反向瞬态高能量冲击时,它能以10~12s量级的速度将两极间的高阻抗变为很低的阻抗,吸收高能量的浪涌,将两极间的电压钳位于一个预定值,保护电子线路中的元器件免受各种浪涌脉冲的冲击而损坏。对于过压保护这一方面,本电路就是在电源输入端并联了TVS,如图1中的VD3,这样可以将电压维持在TVS最大承受范围之内,当出现电压高于TVS击穿点的过压现象时,可以让电流流经TVS,借此保护LED照明灯具。实验表明,将指针万用表串入电路后,在电路通电瞬间,指针突然偏转大角度的现象得到明显的改善,有效地防止了浪涌电流对LED的冲击。同时,启动一段时间后,电流有所下降,并逐渐趋于稳定。在器件的选用方面,用1W的金属膜电阻或线绕电阻代替NTC也可达到要求,过压保护选用TVS或者压敏电阻均可。在线路板设计方面,需要注意的是,高压输入部分(即电源输入端到整流桥部分)应尽量远离后面的负载电路,而且在允许的情况下,高压输入部分导线间的距离应保证在1mm以上。基于这些方面的考虑,笔者设计了如图3所示LED照明灯具,此照明模块已经连续工作了4年左右,亮度未见有所衰减,而且未经任何维护。此电路易于推广、普及,可广泛应用于公共照明、走廊、仓库等。