华巨公司新研发LED温度补偿用热敏电阻解决LED因温度变化而不能恒流的方案,使用本方案交流、直流电源均可,本方案不能解决供电电压变化引起的LED电流变化,仅对电源电压比较恒定的情况下有效,电压波动范围不能超过10%。如果电压波动超过10%应采取相应的稳压措施。比如220Vac(200Vac~240Vac),(交流电源只需要整流,不需要滤波)直流电电源4.5Vdc(4.0~5.0Vdc),超过这个电压波动范围,要采用稳压措施。

与一般LED恒流源相比,该标准单元有不怕负载开路的优点,也不怕负载短路,当短接5LED后,回路电流急剧上升,引起WMZLED温升,WMZLED阻值迅速增大,可有效阻止电流继续上升。经过反复实验后发现,负载短路后,短路电流可由130 mA迅速下降到60 mA的稳定值,如在电源的允许范围内,不会损坏电源。

  

一、什么是LED ?

LED(Light Emitting Diode),又称发光二极管,它们利用固体半导体芯片作为发光材料,当两端加上正向电压,半导体中的载流子发生复合,放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。

二、LED有哪些优点?

★ 高效节能 一千小时仅耗几度电(普通60W白炽灯十七小时耗1度电,普通10W节能灯一百小时耗1度电)
★ 超长寿命 半导体芯片发光,无灯丝,无玻璃泡,不怕震动,不易破碎,使用寿命可达五万小时(普通白炽灯使用寿命仅有一千小时,普通节能灯使用寿命也只有八千小时)
★ 光线健康 光线中不含紫外线和红外线,不产生辐射(普通灯光线中含有紫外线和红外线)
★ 绿色环保 不含汞和氙等有害元素,利于回收和利用,而且不会产生电磁干扰(普通灯管中含有汞和铅等元素,节能灯中的电子镇流器会产生电磁干扰)
★ 保护视力 直流驱动,无频闪(普通灯都是交流驱动,就必然产生频闪)
★ 光效率高,发热小:90%的电能转化为可见光(普通白炽灯80%的电能转化为热能,仅有20%电能转化为光能)
★ 安全系数高 所需电压、电流较小,发热较小,不产生安全隐患,可用于矿场等危险场所
★ 市场潜力大 低压、直流供电,电池、太阳能供电即可,可用于边远山区及野外照明等缺电、少电场所。

三、权威预测

半导体照明将在未来5-10年内取代现有传统光源。

"未来白光LED将更加便宜,市场总体容量将快速增长。"许志鹏乐观地指出,据美国能源部预测,2010年前后,美国将有55%的白炽灯和荧光灯被LED替代,可能形成一个500亿美元的大产业。而日本提出,LED将在今年大规模替代传统白炽灯。日、美、欧、韩等国均已正式启动LED照明战略计划。

美国能源部预测,到2010年前后,美国将有55%的白炽灯和荧光灯将被嵌在芯片上的发光体---半导体灯替代。 日本计划到2008年用这种半导体灯替代50%的传统照明灯具。科学家测量发现,在同样亮度下,LED的电能消耗仅为白炽灯的1/10,寿命则是白炽灯的100倍。由于LED具有节能、环保、寿命长、体积小等优点,专家们称其为人类照明史上继白炽灯和荧光灯之后的又一次飞跃。根据美国能源部(DOE)的预计,传统照明器件的彻底更新换代将在2010年开始启动,然而许多LED供应商都希望将这个启动时间再提前一到两年。

四、继澳大利亚 欧盟欲让白炽灯两年内"下课" 2007-3-16

2007年3月9日,在英国伦敦街头,成串的彩灯闪烁。刚刚结束的欧盟首脑会议通过了一系列旨在提高能效的措施。9日结束的欧盟春季首脑会议已经达成协议,两年内欧洲各国将逐步用节能荧光灯取代能耗高的老式白炽灯泡,以减少温室气体排放。在这之前,澳大利亚已率先通过停止使用白炽光灯泡法令。

五、LED照明产值将超千亿美元 同方正发力

同方股份副总裁兼董秘孙岷近日向记者透露,公司的高亮度LED照明项目已基本实现产业化,目前已经有20条生产线投产,其产业化技术达到世界先进水平,规划2008年年底生产线将达到50条,形成绿色照明的规模化效应。预计我国2008年应用市场规模将达540亿元,到2010年,中国半导体照明及相关产业产值将超过1000亿美元的规模,其中高亮度芯片国内增长率将高达100%。

六、首尔半导体期望能取得全球照明市场之中1,000亿美元的份额。

韩国首尔半导体公司现正计划用LED取代传统的照明灯,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, 而每一模组为250流明; 在2008年第四季达至120流明/瓦特, 而每一模组为400流明, 期望能取得全球照明市场之中1,000亿美元的份额。

七、澳大利亚与新西兰将率先停止使用白炽光灯泡

澳大利亚政府最近宣布,为了减少温室气体的排放量,澳大利亚将禁止除医疗用以外的白炽灯的使用。据此,到2012年时澳大利亚将减少400万吨温室气体的排放。

而据2007年2月21日《The Dominion Post》报道,新西兰能源部长David Parker建议参照澳大利亚的做法,新西兰也应在未来两到三年内禁止使用普通白炽光灯泡,用节能环保的荧光灯泡(Florescent Eco Bulb)取代。澳大利亚环境部长Malcolm Turnbull说,澳大利亚2010年将推行新的民用照明标准,通过新标准的实施,2012年可减少温室气体排放400万吨。

据悉,这种新型荧光灯泡主要从中国进口。

八、为什么首选楼道灯来应用LED

1, 目前比较而言,LED的售价还较高,楼道灯是共用设施,共同承担大家就能接受。
2, 楼道灯现在普遍是使用白炽灯,若换用LED灯,节电的效果就特别明显。
3, 楼道灯在白天是熄灭的。晚上就频繁的启动或关断。不要说是节能灯,就是白炽灯都会很快的玩完。但是LED灯却是不怕,因为它的发光机理与白炽灯和节能灯都不同,就恰恰非常的适应在高速的开关工作状态,绝对不会因为是这个原因而损坏。
4,LED灯的寿命很长,就免除了楼道灯经常需要维修的尴尬状况。
5, 楼道灯是物业交电费,投入是一次性的,节约80%的电费是长期的,物业部门最合算。

九、LED灯能直接替换现在的楼道灯吗?

不能。由于现在大家使用的楼道灯是白炽灯,根本就无法用LED灯或节能灯去替换,所以如果要换用LED灯就必须也要同时换用声光控开关。现在有专用的一体化的LED声光控楼道灯,直接就使用220V的市电,非常方便使用。我们将强烈建议楼道灯的使用电压用直流的24V,其好处和原因我们会另文介绍。随着技术发展和成本的降低,LED灯取代节能灯也就成为必然的了。

十、LED驱动电源的分类及特性

1、按驱动方式可分为两大类:
(1)恒流式:
a、 恒流驱动电路输出的电流是恒定的,而输出的直流电压却随着负载阻值的大小不同在一定范围内变化,负载阻值小,输出电压就低,负载阻值越大,输出电压也就越高;
b、 恒流电路不怕负载短路,但严禁负载完全开路。
c、 恒流驱动电路驱动LED是较为理想的,但相对而言价格较高。
d、 应注意所使用最大承受电流及电压值,它限制了LED的使用数量;
(2)稳压式:
a、 当稳压电路中的各项参数确定以后,输出的电压是固定的,而输出的电流却随着负载的增减而变化;
b、 稳压电路不怕负载开路,但严禁负载完全短路。
c、 以稳压驱动电路驱动LED,每串需要加上合适的电阻方可使每串LED显示亮度平均;
d、 亮度会受整流而来的电压变化影响。 2、按电路结构方式分类
(1)电阻、电容降压方式:通过电容降压,在闪动使用时,由于充放电的作用,通过LED的瞬间电流极大,容易损坏芯片。易受电网电压波动的影响,电源效率低、可靠性低。
(2)电阻降压方式:通过电阻降压,受电网电压变化的干扰较大,不容易做成稳压电源,降压电阻要消耗很大部分的能量,所以这种供电方式电源效率很低,而且系统的可靠也较低。
(3)常规变压器降压方式:电源体积小、重量偏重、电源效率也很低、一般只有45%~60%,所以一般很少用,可靠性不高。
(4)电子变压器降压方式:电源效率较低,电压范围也不宽,一般180~240V,波纹干扰大。
(5)RCC降压方式开关电源:稳压范围比较宽、电源效率比较高,一般可以做到70%~80%,应用也较广。由于这种控制方式的振荡频率是不连续,开关频率不容易控制,负载电压波纹系数也比较大,异常负载适应性差。
(6)PWM控制方式开关电源:主要由四部分组成,输入整流滤波部分、输出整流滤波部分、PWM稳压控制部分、开关能量转换部分。PWM开关稳压的基本工作原理就是在输入电压、内部参数及外接负载变化的情况下,控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈,调节主电路开关器件导通的脉冲宽度,使得开关电源的输出电压或电流稳定(即相应稳压电源或恒流电源)。电源效率极高,一般可以做到80%~90%,输出电压、电流稳定。一般这种电路都有完善的保护措施,属高可靠性电源。
从以上介绍可以看出PWM控制方式设计的LED电源是比较理想的LED电源。目前珠海市南宇星电子公司生产的"金兴"牌LED开关电源就是PWM控制技术的开关电源,该类LED电源经用户使用反映效果很好。

一、刚刚开始起步成本高

照明成本不仅涉及灯具的初始成本,还涉及灯具所消耗的能源成本,灯具无法正常工作时更换灯具所需的劳动成本,以及所需灯具更换的平均频率。从这一概念出发就很容易理解,为什么LED光源是白炽灯光源价格的50倍左右时,LED交通信号灯的市场就开始启动,而当达到28倍时,就已形成新兴产业。目前半导体照明主要以光色照明和特殊照明为主,以后将向普通照明扩展。具体来讲,近几年内,半导体照明市场将广泛应用在各种信号灯、景观照明、橱窗照明、建筑照明、广场和街道的美化、家庭装饰照明、公共娱乐场所美化和舞台效果照明等领域。事实上,我们身边已经随处可见它的身影:电脑显示灯、手机按键和屏幕的背光源、汽车尾灯、建筑物灯光、交通信号灯……等等。

二、不一致性带来的问题:

理论上LED都一样,都是能发光的二极管,而实际上所有LED的电性能都是有差异的,众多的厂家都在抢生产进度、抓数量;每个厂家的生产工艺是不一致的,甚至相差很大,就是同一厂家的不同时间的工艺都是有差异的;生产发光二极管的半导体材料的纯度要求非常高,不同厂家使用的半导体原材料的纯度是有差异的,这就使LED的发光强度与驱动电流是不完全相同的,或者相差很大,而且耐过电流能力和发热的差异也就自然而然的不同了;由于封装工艺和封装材料的不同,使得整体的散热能力是不一样的,所有的厂家都在研究和开发新材料,以求解决组合材料的热彭胀与散热的问题。由此不难看出,LED发光二极管在短期内仍存在个体之间的很大的差异,如果每个灯只用一个LED,那是很好控制的,而且是真正的长寿命,例如电视机、DVD上的电源指示灯就是如此;而当我们用LED制作照明灯具时,就不是用单个的LED,而是用多个,或上百上千个LED排成阵列接入电路,再者,需要的亮度就不是指示灯所能做到的,而电流大了、小了亮度都要减弱,且会使寿命大打折扣,甚而致于未出厂就坏掉了;因LED的差异性总是存在的,在多个LED组成的连路中,当有几个坏掉时(通常是短路),会使电流增大而损坏其他的LED。这就是不一致性带的结果,也是制约其发展的因素之一。

三、驱动电路复杂成本高、故障率高

a.在电压匹配方面,LED不象普通的白炽灯泡,可以直接连接220V的交流市电。LED是2--3.伏的低电压驱动,必须要设计复杂的变换电路,不同用途的LED灯,要配备不同的电源适配器。

b.在电流供应方面,LED的正常工作电流在15mA-18mA,供电电流小于15mA时LED的发光强度不够,而大于20mA时,发光了强度也会减弱,同时发热大增,老化加快、寿命缩短,当超过40mA时会很快损坏。为了延长LED照明灯的使用寿命,简易电源是不能使用的,而常用集成电路电源、电子变压器、分离元件电源等,但都要设计恒流源电路和恒压源电路供电的方式,大电流驱动时,要配大功率管或可控硅器件,另加保护电路,这样就使LED的电源供应器电路很复杂,故障率增加。元件成本、生产成本、服务成本都将升高。而目前LED本身的成本就高,加上电源的成本,这就大大地限制了市场的竞争力与购买群体,LED照明灯的优势大打折扣,这也是制约其发展与普及的又一关键问题。

一、刚刚开始起步成本高

照明成本不仅涉及灯具的初始成本,还涉及灯具所消耗的能源成本,灯具无法正常工作时更换灯具所需的劳动成本,以及所需灯具更换的平均频率。从这一概念出发就很容易理解,为什么LED光源是白炽灯光源价格的50倍左右时,LED交通信号灯的市场就开始启动,而当达到28倍时,就已形成新兴产业。目前半导体照明主要以光色照明和特殊照明为主,以后将向普通照明扩展。具体来讲,近几年内,半导体照明市场将广泛应用在各种信号灯、景观照明、橱窗照明、建筑照明、广场和街道的美化、家庭装饰照明、公共娱乐场所美化和舞台效果照明等领域。事实上,我们身边已经随处可见它的身影:电脑显示灯、手机按键和屏幕的背光源、汽车尾灯、建筑物灯光、交通信号灯……等等。

二、不一致性带来的问题:

理论上LED都一样,都是能发光的二极管,而实际上所有LED的电性能都是有差异的,众多的厂家都在抢生产进度、抓数量;每个厂家的生产工艺是不一致的,甚至相差很大,就是同一厂家的不同时间的工艺都是有差异的;生产发光二极管的半导体材料的纯度要求非常高,不同厂家使用的半导体原材料的纯度是有差异的,这就使LED的发光强度与驱动电流是不完全相同的,或者相差很大,而且耐过电流能力和发热的差异也就自然而然的不同了;由于封装工艺和封装材料的不同,使得整体的散热能力是不一样的,所有的厂家都在研究和开发新材料,以求解决组合材料的热彭胀与散热的问题。由此不难看出,LED发光二极管在短期内仍存在个体之间的很大的差异,如果每个灯只用一个LED,那是很好控制的,而且是真正的长寿命,例如电视机、DVD上的电源指示灯就是如此;而当我们用LED制作照明灯具时,就不是用单个的LED,而是用多个,或上百上千个LED排成阵列接入电路,再者,需要的亮度就不是指示灯所能做到的,而电流大了、小了亮度都要减弱,且会使寿命大打折扣,甚而致于未出厂就坏掉了;因LED的差异性总是存在的,在多个LED组成的连路中,当有几个坏掉时(通常是短路),会使电流增大而损坏其他的LED。这就是不一致性带的结果,也是制约其发展的因素之一。

三、驱动电路复杂成本高、故障率高

a.在电压匹配方面,LED不象普通的白炽灯泡,可以直接连接220V的交流市电。LED是2--3.伏的低电压驱动,必须要设计复杂的变换电路,不同用途的LED灯,要配备不同的电源适配器。

b.在电流供应方面,LED的正常工作电流在15mA-18mA,供电电流小于15mA时LED的发光强度不够,而大于20mA时,发光了强度也会减弱,同时发热大增,老化加快、寿命缩短,当超过40mA时会很快损坏。为了延长LED照明灯的使用寿命,简易电源是不能使用的,而常用集成电路电源、电子变压器、分离元件电源等,但都要设计恒流源电路和恒压源电路供电的方式,大电流驱动时,要配大功率管或可控硅器件,另加保护电路,这样就使LED的电源供应器电路很复杂,故障率增加。元件成本、生产成本、服务成本都将升高。而目前LED本身的成本就高,加上电源的成本,这就大大地限制了市场的竞争力与购买群体,LED照明灯的优势大打折扣,这也是制约其发展与普及的又一关键问题。

华巨公司解决方案

      LED发光二极管出现在上个世纪七十年代,仅有红、黄、绿三色,经过几十年科学术的发展、努力,LED白光管出现了,价格也正走近老百姓的口袋,将以节能、长寿、价廉的优势猛烈冲击着统治了照明领域三个世纪的白织灯,LED灯进入千家万户的时代到了。LED用于日常照明的众多优点,本文不再累述。众所周知,PN结半导体器件正在向导通后,结电压VF随环境温度上升而下降,即:-2mv/℃,称PN结的负温度效应,利用该特性可制成温度传感器,但该特性在发光应用上却是致命的缺陷,直接影响它的发光效率。发光亮度、发光色度。通俗举例,常温25℃时,选择LED最佳工作电流20mA,当环境温度升到85℃,结电压VF下降,工作电流急剧增加到35-37mA,见图一,电流曲线Ⅰ,温度下降至-40℃时,结电压VF上升,最佳工作电流将从20mA减小8-10mA.,发光亮度也随电流的减少而降低,达不到场所所需的照度。

                             
      
为了避免上述不良现象,一般在LED的相关产品上,通常采用如下措施。1、将LED装在散热板上,或风机风冷降温。2、LED采用恒流源的供电方式,不因LED随温度上升引起电流增加,防止PN结恶性升温,或两种方法并用。实践证明,用于大功率LED灯(如广告背景灯、街灯),确实是行之有效的措施。但当LED灯进入寻常百姓家就碰到如下问题了:散热板,风冷能否集约在一个普通灯头的空间;采用集成电路或诸多元器件组成的恒流源电路,它的寿命和可靠性不取决LED,而取决整个系统的某块“短板”;.与荧光节能灯相比,有没有吸引眼球的价格。
     华巨电子另辟蹊径,采用具有正温度系数的热敏电阻与负温度特性的LED串联,组成一个温度系数极小电阻型负栽。一旦工作电压确定后,串联回路中的电流,将不会随温度变化而变化,通俗地说,当LED随温度升高电流增加时,热敏电阻也随温度升高,电阻变大,阻止了回路电流上升,当LED随温度下降,电流减小时,热敏电阻也随温度下降电阻变小,阻止了回路电流的减少。如匹配得当,当环境温度在-40℃~85℃范围内变化时,LED的最佳工作电流不会明显变化,见图一电流曲线Ⅱ。(串入热敏电阻的电流曲线Ⅱ,与没有串入热敏电阻的电流曲线Ⅰ对照图)从图一可以看到,采用热敏电阻温度补偿方法与集成电路等元件组成的恒流源相比,有着异曲同工之处,但最大的差异是用一种元件就解决了LED的恒流问题,其价格、体积、寿命等优势也不言而喻。

   正温度热敏电阻WMZLED,是南京华巨电子有限公司专为LED应用研制。

常用规格见表一.

型号

封装

恒流电流 最佳补偿个数 补偿电阻额定压降 最佳单元电压 外形尺寸 额定阻值
(mA) 推荐补偿个数 Vr 柱状(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

说明:其中A型C型相对B型价格更便宜

 


一、WMZLED-A20在20mA恒流源中和WMZLED-A30在30mA恒流源中的应用原理

由一只WMZLED-A20与五只LED(20mA)串联组成一个标准单元,它的恒流电流20mA,工作电压U=VR+5×VF=3V+5×3.4V=20.0V.。3V是WMZLED-A20在25℃时的压降,3.4V是LED的正向导通电压VF(或2.8-4.2V)。当环境温度每升1℃时,5只串联的LED VF下降2mV×5=10mV;5A20的压降升高10mV,保持了串联回路的总电流不变,它的恒流特性见图一电流曲线Ⅱ。与一般恒流源相比它有不怕负载开路的优点,也不怕负载短路,当短接5个LED后,回路电流急剧上升,引起WMZLED温升,WMZLED阻值迅速增大,有效阻止电流继续上升,反复实验,负载短路后,短路电流由130mA迅速 下降到60mA的稳定值,如在电源的额定范围内,不会损坏电源。由多个5A20标准单元的串联组合,可获得相应的LED的数量,及工作电压,如用12个标准单元相串联的电路,可支持60个LED灯,工作电压可接近220V。WMZLED-A30应用方法与WMZLED-A20的应用方法相同,只是WMZLED-A30能够驱动电流更大的30mA的LED。

二、WMZLED-B100在100mA恒流源中、WMZLED-B300在300mA恒流源中、WMZLED-B350在350mA恒流源中的应用原理

由一只WMZLED-B100与五只并联的LED(20mA)串联组成一个标准单元,它的恒流电流100mA,工作电压U=VR+VF=0.65V+3.4V=4.05V,0.65V是WMZLED-B100 电阻25℃时的压降,3.4V是LED的正向导通电压(或2.8V-4.2V),当环境温度每升1℃,LEDVF下降2mV,5B100压降升高2mV,保持了串联回路内的总电流不变,它的恒流特性見图二,电流Ⅱ。它有不怕负载短路的特点,反复实验,当短接5个LED后,短路电流由600mA迅速下降到280mA稳定值。要增添LED的只数,可用多个5B100标准单元的并联组合,要提高工作电压,可用多个5B100标准单元的串联组合.如由3个5B100标准单元串联,可支持15个LED,工作电压U=3×4.05V=12.15V。WMZLED-B300与WMZ-B350与WMZLED-B300与15只20mA的LED并联或者并联10只的30mA的LED。C300的工作电压U=VR+VF=0.50V+VF,,B350的工作电压U=VR+VF=0.50V+VF,VF为LED的正向导通电压(或2.8V-4.2V)

图2

     WMZLED LED恒流源补偿热敏电阻为了满足要求可以串联使用,或者并联使用。如下图所示。

 

WMZLED的电流过补偿保护特性

热敏电阻WMZLED还具有电流过补偿特性,即热敏电阻的正温变化率大于发光管的负温效应成为过补偿,图3所示是一条随温度上升而减少的下陡曲线。这一点与LED的另一典型特性是一致的,即允许电流在40℃后随温度上升相应减少,使LED的功耗控制在额定范围内,确保LED的最长寿命。WMZLED电流过补偿保护特性,正好可以满足LED对电流的要求,这也是一般的LED恒流源不具备的。

过补偿保护应用在以下几处更显优势1.全年或每天环境温差大,如室外照明的街灯、广告灯、车灯;2.低电压大电流LED灯(WMZLED-B100具有低内阻、小压降);3.价高的大功率LED单个保护。

WMZLED过补偿保护特性的典型应用电路接法见图4,与标准单元串联一个相同型号的WMZLED热敏电阻,即可发挥过补偿作用,如果增加2个或3个WMZLED热敏电阻会加深补偿作用,但如果实偿太深,常温下LED电流地低,会影响发光效率。我们可以通过实验,选出保护功能与发光效率兼顾的最佳方案。下图为,采用2R和3R的电流温度对照图。

过补偿电流温度曲线见上图

不带恒流补偿电阻与带恒流补偿电阻温度电流曲线见上图

该电流特性正好满足了LED在40℃以上电流相应的减少,使LED的功耗在而定的范围内,确保最长寿命。

应用问答

问1、用单元电路进行积木式组合时对电路的要求。

答:   由N个单元电路串联后的工作电压之和,确定直流电源的输出电压,由N路单元电路的电流之和,确定直流电源的输出电流,如采用输入电压有较大变化的220V AC/DC转换的直流电源,请考虑稳压措施。

问2、WMZLED单元电路中的LED数目能否增减,会影响恒流特性吗?

  答: 型号WMZLED-A20 WMZLED指驱动型正温热敏点电阻,A指串联,20指20mA,这是最佳组合,如串联3只或4只LED恒流曲线是一条下陡的曲线(过补偿曲线)完全可以应用;如串联6只或7只LED恒流曲线是一条上翘的曲线(欠补偿曲线),组合后进行检测,如在高温80℃时,回路电流不超过25mA LED的最大值仍然可以用,新组合单元的工作电压U=3V+VFXN工作电流20mA。

型号WMZLED-B100 WMZLED指驱动型正温热敏点电阻,B指并联,100指100mA,这是最佳组合,如并联3只或4只LED恒流曲线是一条下陡的曲线(过补偿曲线)完全可以应用;如并联6只或7只LED恒流曲线是一条上翘的曲线(欠补偿曲线),组合后进行试验检测,回路电流在高温80℃时还在额定值内 仍然可用,新组合单元的工作电压这样确定,用可调式直流电源接入新组成的单元电路,将回路的电流调到最佳值(N个LED电流值之和),对应的电压即工作电压U。

问3、采用标准直流电源24V12V、9V、4.5V时如何组和应用

答:原则上先考虑单元电路的串联个数,后选择LED的VF电压。

     例1 12V电源:应采用3个WMZLED-B100单元电路串联,单元电路典压为12V/3=4V,4V-0.65V(B100的压降)=3.35V,应选用3.3V或者3.4V的LED(该方也法适用于24V电源)。

     例2 4.5V电源:应采用1个WMZLED-B100单元电路串联,单元电路典压为4.5V-0.65V(B100的压降)=3.85V,应选用3.8V或者3.9V的LED(该方法适也用于9V电源)。

问4、 4.5V电源和VF=3.4V的LED有没有选择的余地?如何组合?

     答:应采用1个WMZLED-B100单元电路,它的工作电压为3.4+0.65V(B100的压降)=4.05V,在串联上一个单独的WMZLED-B100电阻,总电压为4.05+0.65V(B100的压降)=4.7V,完全可以接入4.5V标准电源,它的恒流曲线是一条下陡的曲线(过补偿曲线)完全可以应用。(参见图3过补偿曲线)

 问5、组合后的LED灯如何测试它的效果?

     答:采用热敏电阻补偿法的LED恒流源,具有电路简洁,组合方便,适用于各种需求。应用中的检测方法也很简单,只用一支电流表串在回路中,在常温20∽30℃时调好最佳工作电流(20mA或者30mA),并做好记录,在低温-40℃记下电流值,在高温80℃寄下电流值,三点温度对比一般电流误差值在10%以内,即为合格。利用温度表、冰箱、暖风机或者电吹风就可以把制作好的LED灯性能进行检验,该应用组合变化无穷,可自我鉴定,相信你会把它应用的更好

 问6、如何在市电220V中直接使用WMZLED热敏电阻对LED进行恒流控制?

     答:如果电网电压波动不超过7%,即可不使用稳压电路,超过7%就要进行稳压处理,成本将大大增加。

1.按照下图接好电路,用万用表mA档串入电流校测点中,接通220V市电,串联回路电流应在18-22MA时即合格,如偏差较大如15MA和25MA,是因所选用的LED电压差异,可在最后一组单元里增、减LED数量,达到20MA左右的额定值。

2.用调压器将220V升至235V(220VX1.07倍),串联回路电流不应大于25mA,如大于25mA,应增加LED题数,直至将电流降到25mA以下。

3.LED可以脉动电流驱动发光,不会产生频闪现象,不需用电容滤波,不用电容可防止因电容击穿造成短路故障。

4.制成产品后,可用电热吹风,温度计升温到80℃观察电流变化,不大于25MA即合格.

图3

一、LED的220V交流供电方案

一、4W LED灯220V交流供电的基本电路

图4

图四LED灯220V交流供电的基本电路,220V经1A桥式整流后,接入由热敏电阻A20和5只LED/20mA组成的单元电路,共计12组,计算12组的工作电压=(3V+3.3V×5)×12=234V,(式中3V是恒流用5A20的压降,3.3V是LED的电压),计算电压大于220V,可放心接入220V整流电源,接入后回路电流应在18~20mA之间,因LED的电压离散性较大,在3.0V~3.6V之间,如检测回路电流大于20mA,可增添一只LED或一只5A20电阻,将电流降下来,反之可减去一只LED,将电流升上去。该LED灯实耗功率4.5W,其中用作恒流的12只A20,共耗用0.72W,直接用于发光的60只LED,共耗用3.78W,电源转换效率达84%。整组灯亮度接近8W荧光灯。本方案基本电路简单,可靠,高效,具有实用性。

关于220V桥式整流后未按常规并联虑波电介电容的说明:
1、LED可用脉动电流驱动发光,桥式整流后的电流是每秒100个连续正弦波,过零时间非常短,不会感觉有频闪现。
2、并联电容后,虽对输出电流起平滑滤波作用,但对输出电压有1.1~1.4倍的提升作用,并联电容量的大小,和接入负载的大小等因素,使提升后的电压值很难正确计算,电路的、满载出电压也变化较大,与LED的工作电压较难配匹。
3、电介电容常处于冲电放态状,其寿命远远低于LED,是一块致命的短板,在电子荧光灯的故障中,电容击穿最属常见,综合以上原因,不用为宜。

   关于未采用防瞬间高压和市电过压保护措施的说明:

1、瞬间高压有两类:操作浪涌、感应雷浪涌。采用热敏电阻补偿的LED电路是个电阻型负载,不是容性或感性负载,在操作时不会产生浪涌电压,无需采取保护措施,本驱动电路自身不会产生电磁噪声(采用AC/DC开关电源供电除外,见图五,图六),也不受电磁干拢,是个绿色光源,它频繁开关不会降低使用寿命(荧光灯就远不能相及)。防止供电线路感应雷浪涌的措施,一般常用氧化锌压敏电阻保护,实际上要匹配好相应等级的压敏电阻较困难,需用专业手段检测效果,所以笔者没有采用,由电网安全系统去考虑。

2、市电220V充许有±7%波动,即204V~236V范围内变化,当电压低于220V时,LED是安全的,当高于220V时,笔者对图一电路做过反复试验,用调压器将220V提升到250V(提升13.6%),回路电流实测25mA,在LED的充许范围内,还是安全的,过电压大于250V时,因考虑防范成本太大,也由电
网安全系统去考虑。总之,驱动电路不应成为制约价格的瓶颈,不要研发成家电,LED灯要走平民化线。

二、 LED调光台灯、杯灯

如将图4电路稍作改变,变成LED直流调光灯,见下图5

图5

晶体管三极管13002与220K电位器(带开关)组合成调光电阻,当灯全亮时,回路电流20mA,13002导通(压降0.7v)时近无功耗,当灯半亮时10mA,13002耗0.34W,当灯低亮时5mA,13002耗0.26W,该电路简单可靠,调光效果好,制作成本极低。如家中有白织灯调光台灯,按图6线路图接法,无需改动双向可控硅调光电路,就可变成LED交流调光灯,更节电。实样见照片1.

图6

照片1

LED是冷光源,可选用色彩缤纷的塑料口杯、咖啡杯当灯罩,做成情调各异的装饰杯灯、筒灯、台灯、床头灯,另取聚乙烯塑料瓶盖、碗盖或废旧碟片,剪成与灯罩相配的形状,作电路板用,LED排例时用针穿孔定位,将两脚插入,在反面焊接,连成电路即可。做杯灯、筒灯建议选用30度角聚光LED,有定向投光效果,做台灯、床头灯宜选用漫射光LED,如草帽灯,食人鱼,光线柔和

三、LED日光灯、顶灯

做个室内日光灯或顶灯按图4电路,60只LED相当8W荧光灯的亮度,明显不够,如并联成二路,用120只LED,可相当16w荧光灯。并联成三路,用180只LED,可相当25W荧光灯,以此类推。因用市电220V直接整流输出,电源内阻极小,可并联任意路灯不会引起整流输出电压变化,仅需考虑整流管的承受电流。也可以不增加并联路数,选用30mA的高亮LED(如食人鱼)或0.3W/100mA的LED,来达到提高亮度的需求。表一例出多种WMZLED单元电路,用积木式组合,满足各种需求的LED灯。当顶灯的荧光灯管或电子镇流器坏了,可以借壳换个长寿的LED芯,应是个不错的办法。

四、大功率LED路灯、庭灯

做个60W LED路灯、庭灯见图7。



图7

选用WMZLED-B300(B350)与1W/300mA(350mA)的LED组成的单元电路,共60组,计算串联后的工作电压U=(0.5V+3.4V)×60=234V,(式中0.5V是恒流用C300的压降,3.4V是1W LED的电压),计算电压大于220V,可接入桥式整流电源,接入后检则回路电流,应在260~280mA为宜,再将电压提升到250V时,观察电流应不大于320mA,若偏离较大,可增、减单元电路个数获得最佳电流。WMZLED-B300(B350)热敏电阻专为1W/300mA(350mA) LED恒流没计,25℃时,电流通过它时产生0.5V压降,当温度上升,阻值变大,压降随之上升+2mV/℃,刚好补偿LED的-2mV/℃,使回路电流不因温度升降,始终恒定在300mA以下,考虑室外的环境恶劣,电路中增加电阻R和一个双金属片热保护器组成的热保护电路,热保护器型号选用TP1(或17AM),要求额定电压250V,额定电流2.5A,带常闭触点一组,触点断开温度根据LED芯片的耐温度选择,例如进口LED耐温120℃的芯片己出现,一般芯片选择保护器的断开温度80℃(或85℃),TP1的复位温度是低于断开温度20℃,当灯具内温度上升到80℃,常闭触点断开,R接入串联回路,限流开始,R的阻值选150Ω/5w时,回路电流降至175mA左右,选200Ω/7w时,回路电流降至160mA,左右,可按实际情况选择R的阻值。限流开始后,灯具壳体温度随之下降,当温度下降到60℃以下时,常闭触点复位,R被短路,退出限流。保护器解决了恒流源无法解决的矛盾,恒流源虽能将LED的电流恒定在安全范围内,但由于环境恶劣或灯具散热状况不良,常引起高热不退,长时工作在80℃以上温区,也会引起LED光衰,当LED路灯未采取强冷措施时,这办法很实用,优点是简单可靠,低成本(TP1双金属热保护器2~3元/个),缺点是以降底亮度保护LED的安全,如果灯具有空间,利用热保护器的常开触点,驱动微型风扇排热降温,效果更好。
    60W LED灯的制作需注意,,WMZLED-B300电阻是无引线贴片式,与LED的连接必须是在同一面散热基板上,焊在LED引出电极上,直接敏感每只LED的温升,恒流效果好,温度保护器TP1可贴在散热基板正面或反面,见照片2。


照片2

  做个180W的LED街灯,可选用C350与3W/700mA大功率LED的单元电路组合。

五、大功率LED舞台调光灯D 

  60W180W LED灯加个双向可控硅交流调光电路(见图三交流调光),就成为舞台调光专用灯,LED除选白光,根据舞台需要,选用红光、绿光、黄光,交流调光器在开关电器市场上能买到成品,名称叫调速调光开关(15/), 500W 250V 它采用4A/400V的双向可控硅,完全可胜任。

六、选用开关电源驱动LED 

 220V可采用AC/DC开关电源降压后驱动大功率LED灯,它转换效率高,体积小,恒压输出,是低压驱动大功率LED灯常用方案。图8是二只C350并联后与3W/700mA LED组成的单元电路,3W LED电压应选3.5V,三组单元电路串联后的工作电压U(0.5V+3.5V)×312V

 

图8

图9的开关电源是一款摩托罗拉手机充电器,交流输入100V~250V,直流输出4.4V 1.1A可驱动三路由2只C300串联后与1W/300mA  LED组成的单元电路,LED电压选3.5V,工作电压=0.5V×2+3.5V=4.5V。

图9

220V也可采用变压器降压整流后驱动大功率LED灯,应用见图七

图10

变压器降压效率低,体积大,电源内阻大,3W6V的变压器,整流后输出电压空载时5.0V左右,满载时4.0V左右,空满载电压变化大,与LED工作电压不易匹配,因简单可靠,有时也选用。

二、LED的电池供电方案

在电池供电的照明领域里,如车船照明灯、信号灯、应急灯、头灯、手电及太阳能街灯,LED己成功地替代了白炽灯、荧光灯、氙灯,它的驱动电路多采用LED专用恒流集成电路,因厂商的专用设计,给研发制作多样化的LED灯带来了局限,我们选用三端稳压集成电路与WMZLED的组合,给研发制作LED灯扩展了空间,节约了成本。

 一、LED车船照明灯、应 急 灯、太阳能路灯

  图11是LED车船照明灯、应急灯的基本电路。

 

 

 

图11

 

     采用24V充电电池,LM317三端可调稳压集成块,A30单元电路12路并联(共用30mA高亮LED60颗),制成后的LED灯亮度接近15W荧光灯。计算5A30单元电路的工作电压U=3V+3.3V×5=19.5V,调正R2阻值,将LM317输出电压调到19.5V后,将LED接入,此时总电流应在350~360mA(30mA×12),因LED的电压值差异,电流若偏离较大,再微调R2将总电流调到360mA内,R2调正完毕防上变动,需用相同值的固定电阻替。.LM317最大输出电流1.5A,不带散热板时耗散功率2W,带200×200×4mm散热板可达15W,LM317是压降型稳压块,所以输入与输出的压差尽量要小,功耗不能大于额定值,计算图八电路的功耗,假设24V电池充电后最大值28V,LM317输出电压最小值18V,压差10V,总电流0.36A,则功耗=10V×0.36A=3.6W,大于LM317不带散热板的功耗2W,此时应考虑安装散热器。LM317内部有过热、过流保护,安全可靠,易购,价格又低(0.6~0.8元/片),是广大电路设计者喜爱选用的三端稳压器之一.

  图12是输出电流达3A的LM317的扩流电路。

 

图12

 

 24V蓄电池供电,153W/LED组成的45w大功率LED照明灯,调正R2使输出总电流2100mA700mA×30),热保护器TP1的常开触点与微型风扇组成自动风冷装置。

 

     图13是LM317输出100V.1A的稳压电路。

 

 

图13

 虽然厂商手册标明LM317的最大输入电压37V,但只要保持输入与输出的压差在10V以内,而且WMZLED与LED的组合后是电阻型负载,开,关时没有冲击电流,该电路是安全可靠的,二极管D是防电池极性反接保护,R2调正输出电压(接上负载后,也可以调正输出电流),此电路应用于110V电池组供电,B300LED/300mA单元电路组成的25W照明灯。  

图14是太阳能路灯应用电路。

图14

当有光照时,太阳能电池板通过太阳能路灯控制器,向12V蓄电池充电。夜晚,蓄电池通过控制器向LED灯提供12V的恒压电源。LED灯由3个B100单元电路串联组合,发光管选用20mA/3.3V,它的工作电压U=(0.65V+3.3V)×3=11.85V。按太阳能电池板的功率,及实际照明亮度的需求,可设计二路或多路LED灯的并联。                                              

二、 LED头灯、手电灯

图15是用于6V可充电电池供电的LED头灯,手电灯电路。 

图15

  采用LM1117-3.3v低压差三端稳压块,SOT-223封装(贴片型),价格低廉(0.6~0.8元/片),输出电流300mA时,无需安装散热器.,在接地端串入可调电阻R2成为可调式稳压电路,R2值从100Ω~240Ω范围内选择,输出电压可在3.5V~4.1V内相应变化,刚好满足各种LED的电压需求,C300与1W/LED的单元电路用来作远光照射,5B100与5只20mA/LED作近光照射,电路板实物见照片3。

照片3

 图16是用于3.6V的.锂电池、镍氢电池或4V干式铅蓄电池供电的LED手电筒电路。

图16

                                  

     选用20mA/3.0V(或3.4V)的LED与5B100组成的单元电路,与电源电压3.6V(或4.0V)匹配。

三、 LED 汽车车灯

     以上LM317、LM1117属压降型DC/DC转换,在输入与输出压差较小时首选应用,但压差越大,转换效率越低,此时应选用开关型DC/DC转换电路,34063是一块通用、易购、价廉(0.60~0.80元/片)的开关升、降压集成电路,外围电路元件较少,见图17

 

 图17

 

    用于汽车LED车灯,输入电压12V,输出电压1.25~8V可调,最大输出电流700mA,选用1W 300mA的LED,按亮度需要可从1颗LED、2颗LED、4颗LED三种组合中任选。选用红光,黄光,白光LED,分别可做成汽车尾灯、转向灯、侧灯。选择组合2、3时,计算工作电压=2×(0.5V+VF},调正R2的阻值将输出电压调到相应计算电压值(空载),接入负载后(满载),再加大R2的阻值,将回路电流微调到280~300mA,选择组合3时,应将电流微调到560~600mA。R2调正好后,防止阻值变动,应用固定电阻替代。

总之,用热敏电阻补偿法是众多LED恒流驱动技木中比较可靠,实用,价廉的方法之一,相信你在实践时会应用得更好。

三、LED显示屏防光衰的应用

大型LED数字显示屏、点阵显示屏的光衰现象,一直是使用过程中的维护难题,除采用风冷降温,LED还必需采用恒流措施。由1个或多个LED组成的像素点(或称像素管、模块),在计算机系统控制下交替点亮,它的负载是动态的,采用IC集成电路恒流源不能与它匹配。采用MZD热敏电阻来解决,不需改动原电路结构,只要在每个像素点(像素管,模块)前或后,串一只WMZLED热敏电阻,补偿成电阻型“灯泡”,就方便、经济地解决了LED显示屏光衰现象。根据像素点的LED的电流及串,并联只数,来选择WMZLED。如像素管是由4~6个LED/18~20mA串联组成,可用一只WMZLED-A20热敏电阻串在该回路内,当环境温度在-40℃~120℃变化时,LED像素管电流始终维持在18~20mA.,有效地防止了LED的光衰,并且A20热敏电阻的功耗小于60毫瓦。

图18  LED数字显示器

 如LED像素模块是100mA,可用一只WMZLED-B100串入回路.如模块是200mA,可用二只B100并联后串入回路,B100功耗小于65毫瓦。

图十五  LED点阵显示屏

     总之,WMZLED热敏电阻在LED大型显示屏中防光哀的应用,是一项LED驱动技术的创新,无需复杂检测手段,先动手做一个像素管,用温度计,电流表,烘箱或暖风器,你就可以实践证明它的效果。  

关于LED光源应用的简介:


         LED照明行业是一个新兴的行业,它以其独特的优点深受人们的青睐。如今在光电工程中,提高光效,节约能源和高可靠性已经成为人们共同追求的目的。我们在讨论和使用LED光源时,都会想到LED的寿命长、节约能源、亮度高等特点。也正是因为如此LED光源才倍受欢迎。LED光源虽有以上优点,却并不如人们所说的那么神奇。只有给其配上合适、高效的LED电源、合理的电路设计、完善的防静电措施、正确的安装工艺才能充分发挥和利用LED光源的以上优点。下面我就LED光源在工程应用中的一些常识做简单的介绍,供大家参考。

二、LED寿命的理解


    LED的使用寿命,一般认为在理想状态下有10万小时。实际在使用过程中其光强会随使用时间的推移逐渐衰减,即电能转化为光能的效率逐渐降低。我们能真正使用的有效光强范围应在其衰减到初始光强的70%以上时,寿命是否可以定义为光效逐渐降低至

70%的时间段。目前还没有明确的国家标准用来衡量。而且LED的使用寿命与其芯片的质量和封装技术、工艺直接相关,据某LED封装厂的试验数据有些芯片在20mA条件下连续点亮4000小时后其光亮度衰减已达50%。但是随着技术、工艺的提高,光衰时间越来越缓慢,即寿命也越长。

三、LED的节能及可靠性


    LED是电流控制元件,通过流过的电流,直接将电能转变为光能,故也称光电转换器。因其不存在摩擦损耗和机械损耗,所以在节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样可以直接使用电网电压,它必须配置一个电压转换装置,提供满足其额定的电压、电流,才能正常使用,即LED专用电源。但是各种不同的LED电源其性能和转换效率各不相同,所以选择合适、高效的LED专用电源,才能真正体现LED光源高效特性。因为低效率的LED电源本身就需要消耗大量电能,在配合LED的使用过程中根本就体现不出LED的高效节能特性。而且LED电源也必须是高可靠性电源,才能使LED光源系统长寿命。


四、LED的基本特性及使用时的注意事项


     1.光电特性:


         LED在其电流极限参数范围内流过LED的电流越大,它的发光亮度越高。即LED的亮度与通过LED的电流成正比。但绿光和蓝光及白光在大电流情况下会出现饱和现象,不仅发光效率大幅降低,而且使用寿命也会缩短。


     2. 光学特性


         LED按颜色分有红、橙、黄、绿、蓝、紫、白等多种颜色。按亮度分有普亮、高亮、超高亮等,同种芯片在不同的封装方式下,它的亮度也不相同。按人的视觉可分为可见光和不可见光。按发光颜色的多少可分为单色、双色、七彩等多种类型。色彩的纯度不同价格相差很大,现行的纯白色LED价格特贵。同时发光视角不同,光效亦不同,使用时特需注意。


     3.常见的LED电性能参数


     (1)LED正向电压


   不同颜色的LED在额定的正向电流条件下,有着各自不同的正向压降值,红、黄色:1.8~2.5V之间,绿色和蓝色:2.7~4.0V之间。对于同种颜色的LED,其正向压降和光强也不是完全一致的。如下表:


     LED 型号:5 4HCA

发光颜色  外观颜色 波长λD(nm)  正向电压VF 亮度Iv(mcd) IF

红色 

水透明 620~645 1.8~2.2 500~10000 20mA
黄绿色 水透明 570~575 1.8~2.2 500~3000
黄色 水透明 585~595 1.8~ 2.2 500~10000
蓝色 水透明 455~475 3.0~3.4 500~10000
绿色 水透明 515~535 3.0~3.4 2000~20000
蓝绿色 水透明 490~515 3.0~3.4 2000~20000
白色 水透明 / 3.0~ 3.4 3000~25000

在同一电路中应该尽量使用在额定电流条件下正向压降值相同、光强范围小的LED。只有这样才能保证LED的发光效果一致。其具体的电性参数可依各封装厂每包装提供的产品分光参数标签值。

(有些公司每批分选都不一致)


     (2)LED的额定工作电流LED的额定电流各不相同,普通的LED电流一般为20mA,大功率的LED电流一般为40 mA 或350 mA不等。具体要按各封装厂提供的电流参数值。一般LED在反向电压:VR=5V的条件下,反向电流: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,所以必须根据所选择的LED,设计合理的使用电路和配置合适的LED数量,使其完全满足LED电源的额定值,如果设计的电路使每个LED分担电压或电流过高就会严重影响LED的使用寿命甚至烧毁LED,如果分担的电压或电流过低则激发的LED光强不够,就不能充分发挥LED应有的效果,达不到我们所期望的目的。


     4. 温度特性


     (1)LED的焊接温度应在250℃以下,焊接时间控制在3~5S之间。要注意避免LED温度过高从而使芯片受损。


     (2)LED的亮度输出与温度成反比,温度不仅影响LED的亮度,也影响它的寿命。使用中尽量减少电路发热,并做一定的散热处理。


     5. 防静电特性


         LED装配过程中必须加强防静电措施,因为操作过程和人体本身都会产生静电,对于双电极的LED最易被静电反向击穿,从而严重影响LED的使用寿命甚至使其完全报废。如防静电环境不是非常完善,可以给LED使用者增加防静电腕带,设置良好的防静电接地系统,离子风机等设备。

 


     五、LED连接电路的常见形式

 


     1.串联:这种电路需要电源提供较高的电压。
         V总=各LED的VF之和=VF1+VF2+VF 3+VF 4------+VF N
         I总=单颗LED的IF值


     2. 并联:这种电路需要电源能提供较高的电流。

 


         V总=单颗LED的VF 值

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

  3. 串联/并联组合
     a、 在实际运用中,负载常采用通过串并联形成的LED阵列;
     b、 将LED连接成串联/并联组合的形式,可大幅减低因少数LED的VF不一致造成的影响;
     c、 阵列形式或LED个数变化,限流电阻也应相应变化。
     d、 串联/并联组合的形式会使输出电流随输入电压和环境温度等因素而发生的变化更加显著;


     4. 为了能有效控制电路中的电流,须在电路中配置适当的限流电阻。
     R=(V输入电压-VLED总电压)/I(流过限流电阻的电流)限流电阻的作用主要是控制LED的电流,使电压更平滑,并使各并联支路的亮度更均匀。限流电阻阻值大效果较好,但是限流电阻的取值也不能太大,否则会增加电能的损耗及元件温度升高。

 

六、电源的分类及特性


     1、按驱动方式可分为两大类: 

     (1)恒流式:
     a、 恒流驱动电路输出的电流是恒定的,而输出的直流电压却随着负载阻值的大小不同在一定范围内变化,负载阻值小,输出电压就低,负载阻值越大,输出电压也就越高;
     b、 恒流电路不怕负载短路,但严禁负载完全开路。
     c、 恒流驱动电路驱动LED是较为理想的,但相对而言价格较高。
     d、 应注意所使用最大承受电流及电压值,它限制了LED的使用数量;


     (2)稳压式:
     a、 当稳压电路中的各项参数确定以后,输出的电压是固定的,而输出的电流却随着负载的增减而变化;
     b、 稳压电路不怕负载开路,但严禁负载完全短路。
     c、 以稳压驱动电路驱动LED,每串需要加上合适的电阻方可使每串LED显示亮度平均;
     d、 亮度会受整流而来的电压变化影响。


     2、按电路结构方式分类


     (1)电阻、电容降压方式:通过电容降压,在闪动使用时,由于充放电的作用,通过LED的瞬间电流极大,容易损坏芯片。易受电网电压波动的影响,电源效率低、可靠性低。(见图一)
     (2)电阻降压方式:通过电阻降压,受电网电压变化的干扰较大,不容易做成稳压电源,降压电阻要消耗很大部分的能量,所以这种供电方式电源效率很低,而且系统的可靠也较低。(见图二)
     (3)常规变压器降压方式:电源体积小、重量偏重、电源效率也很低、一般只有45%~60%,所以一般很少用,可靠性不高。
     (4)电子变压器降压方式:电源效率较低,电压范围也不宽,一般180~240V,波纹干扰大。
     (5)RCC降压方式开关电源:稳压范围比较宽、电源效率比较高,一般可以做到70%~80%,应用也较广。由于这种控制方式的振荡频率是不连续,开关频率不容易控制,负载电压波纹系数也比较大,异常负载适应性差。
     (6)PWM控制方式开关电源:主要由四部分组成,输入整流滤波部分、输出整流滤波部分、PWM稳压控制部分、开关能量转换部分。PWM开关稳压的基本工作原理就是在输入电压、内部参数及外接负载变化的情况下,控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈,调节主电路开关器件导通的脉冲宽度,使得开关电源的输出电压或电流稳定(即相应稳 压电源或恒流电源)。电源效率极高,一般可以做到80%~90%,输出电压、电流稳定。一般这种电路都有完善的保护措施,属高可靠性电源。从以上介绍可以看出PWM控制方式设计的LED电源是比较理想的LED电源。


     七、工程中的简易计算方法


     1. 由已知电源功率计算LED的数量(即取所得数据的整数) (7-1)
         例:额定输出功率为10W电源,使用额定的正向电流20mA,耗散功率为70mW条件下可配置多少个LED?
         依以上公式
         (即取所得数据的整数)


     2. 对于恒压驱动方式:由已知的输出电源电压计算每支路串联LED数量及并联支路数


         (1)计算每条支路的LED个数 公式: (最大值)
         (2)计算并联支路数 公式:
         注:VLED值依不同发光颜色各有不同,用稳压电源驱动LED时,为了控制电流,通常需要串联电阻器。
         例:一个额定输出电压为DC 24V,功率为10W电源,使用额定正向电流20mA,耗散功率为70mW额定的正向电压为1.8V。可配置多少个LED呢?
         依以上公式可以得出(即取所得数据的整数)即可以带10组支路,每支路14个LED串联构成的电路,共140个LED。


     3. 对于恒流驱动方式:由已知的电源输出电流及LED的电流值计算出并联支路数及每支路数量


         (1)计算并联的支路数公式: (最小值)


         (2)计算支路串接LED个数:


          注:其中n按(7-1)计算
          例:一个额定输出电流为DC 0.35A,额定功率为10W电源,驱动耗散功率为70mW,正向电流为0.02A的LED,可怎样配置?
依以上公式可以得出
         并联支数路:
         (即取所得数据的整数)每支路串接数:个数即可以带17组,每组8个LED串接,共136个LED。
     4. 线路损耗及线路压降的计算
         P电线=I R V电线=IR R电线=σ (备注:L为电线长度;S为电线横截面积;σ为电线电导率)也可以查电工手册。


         例:用长度为10米(正、负极电线各5米),24AWG的铜芯电线,通过电流为2A,其损耗的功率及线路压降为多少?
         查电工手册可知:R电线 = 0.737W
         V电线 = 2×0.737 =1.474V
         P电线 = 2 ×0.737 = 2.948W
         从以上计算可以看出,线路电流较大时,要注意选择合适的导线截面,否则线路损耗及线路压降是相当大的。
         我们只有完全了解LED和LED电源的基本特性,才能正确设计和使用LED光源。


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