提高LED环保节能照明的电源稳定性及寿命

提高LED环保节能照明的电源稳定性及寿命
2010-11-27 17:03:18 中国半导体照明网杨得鸿行业分类:驱动控制浏览

　　LED环保节能照明的驱动电源工作原理是采用交流110～240V、50～60Hz经整流变换为直流降压供电。如何选择高效的变换效率、较小的体积和较低的成本，电路中如采用变压器及整流电路，虽然电路简单，价格便宜，但体积大，效率低，负荷变化大；如使用串联调压器，虽是电压稳定，负荷变化小，但仍体积大，效率低，且发热量大，价格高。

　　将低碳环保的LED应用于照明，是照明史上新的里程碑。

　　LED的正向压降与PN结的温度系数为负，温度升高时，LED的正向压降会降低，所以LED不能用稳压电源驱动，更不能直接采用市电。否则，随着LED工作时温度升高、电压下降而电流增大，会造成LED损坏，因此必须采用混联方式。其线路的优点是简单、稳定、可靠性高，对器件一致性要求较低，当个别LED失效时，对整体发光组件没有产生太大的影响，使用这种混联方式在工作环境变化时，发光器件的组合性能可达到较好的效果。

图1

　　设计目的：用市电驱动LED首先要解决降压和整流问题，还要解决安全隔离和考虑到电磁干扰波对电网的影响，选用不同的驱动电路形式会产生出不同的干扰波，经采用ATTEN测试仪测试，根据显示器上的图像分析，在20M频率附近，出现的干扰波达40db以上，由此可知，40db的干扰波将会对电网和部份民用家电的使用产生影响。应对其电子线路进行改造，经重新改进试验（原理图），在整流电路上增加扼流圈与电感（图1），减少杂波进入驱动电路，同时加大旁路电容的容量，使信号反馈增大，并抑制被放大而影响后级电路，调整后的情况,已衰减到20db以下的范围（图2）。如何延长LED环保照明驱动电源的使用寿命，并尽量减少发光体的衰减，保持发光效率1W时达100Im，色温4500～6500K，使18W功率达到40W发光效果，在采用288颗LED的串、并联电路中，可节能55%，如按上述情况，电源使用寿命则不相匹配。经过试验，应采用转换式的电源电路，其优点是体积小，效率高，虽电路复杂但价格适中，关键是如何严格选取电解电容器及光电藕合器。正弦电流对电解电容器的使用寿命影响最大,而室温每下降5℃使用寿命可增加1倍，要延长电源的使用寿命，需注意本身的散热效果，还要避免室温效应的影响。

图2

　　电路分析：当市电通过电路整流时为安全起见安装上保险管，并通过L1扼流圈及CX1、CX2旁路电容产生π型滤波器对杂波信号进行前期抑制，再经T1变压器和L2空芯线圈的隔离过滤信号源，以免杂波进入后期电路被放大而产生干扰波。电路采用全桥式整流，经C1、C2、C3电解电容二级滤波后，信号源进入IC电流模式PWM控制器，以高性能、低待机功耗的离线反激变换器的控制，抖频工作技术及带软开关控制的图腾式驱动，由Q2场效应管栅极控制信号源进入IC栅极驱动输出高电压钳位，当高电位时示波器显示出上宽下窄的方型波，低电位则产生上窄下宽方型波而相互牵制，再经振荡放大后，信号源通过高频变压器耦合输送给Q1光电耦合器进行控制，以达到稳定的恒流稳压状态（图3），为LED照明提供稳定的110V驱动电源，并在电路上形成弱地及冷地的隔离，充分保证LED照明的安全使用。

图3

　　使用效果：当LED的工作温度超过规定的温度，每上升1℃时，其发热强度及使用寿命都会受到影响，目前，如何解决LED与稳压电源的使用寿命和相符匹配问题，是电子工程师们新的课题。因为从理论值上假设LED在使用适当时，使用寿命可达5万小时以上，而目前驱动电源的使用寿命一般在2万小时左右，如何提高稳压电源的使用寿命，通过试验得到经验是：虽然一体化的驱动电源处理恰当的话，使用寿命可达2万小时左右。如果选用105℃优质电解电容，采用分立分体形式，在保证电路元器件的稳定一致性及设计耗损合理性，让散热达到最佳效果，将使用寿命提高到3万小时左右是有可能的，且有利于考虑各种综合因素的可行性方案。

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