LED 驅動電路除了要滿足安全要求外,另外的基本功能應有兩個方面,一是盡可能保持恒流特性,尤其在電源電壓發生±15%的變動時,仍應能保持輸出電流在±10%的范圍內變動。二是驅動電路應保持較低的自身功耗,這樣才能使LED 的系統效率保持在較高水平。
傳統的低效率LED驅動電路:
圖1
圖1 是傳統的低效率電路,電網電源通過降壓變壓器降壓;橋式整流濾波后,通過電阻限流來使3 個LED 穩定工作,這種電路的致命缺點是:電阻R 的存在是必須的,R 上的有功損耗直接影響了系統的效率,當R 分壓較小時,R 的壓降占總輸出電壓的40%,輸出電路在R 上的有功損耗已經占40%,再加上變壓器損耗,系統效率小于50%。當電源電壓在±10%的范圍內變動時,流過LED 的電流變化將≥25%,LED 上的功率變化將達到30%。當R 分壓較大時,在電源電壓在±10%的范圍內變動時,雖說能使輸出到LED 的功率變化減少,但系統效率將更低。
圖2
圖2是在圖1 的基礎上加了一個集成穩壓元件MC7809,使輸出端的電壓基本穩定在9V,限流電阻R 可用得很小也不會因為電源電壓的不穩定造成LED 的超載。但是此電路除了保證LED 的基本恒定輸出外,效率還是很低的。因為MC7809 和R1 上的壓降仍占很大比例,其效率僅為40%左右。
上述這類電路的應用,系統總的每瓦輸出流明僅為20lm/W~25lm/W,是根本不能稱為節能的照明產品的。為了達到既能使LED 穩定工作,又能保持高的效率,應采用低功耗的限流元件和電路來使系統效率提高。
圖3
圖3 是采用集成恒流源NUD4001 的LED 驅動電路,這一電路的顯著特點是當電源電壓在±15%的范圍內變動時,輸出波動≤1%,可稱為恒功率驅動電路,另外這一IC 電路可在很低的串聯分壓下工作(即1 腳與輸出的各引腳之間的電壓在≥2.8V 時尚能工作),所以可保證在幾乎恒功率輸出的情況下,保持1 腳與輸出引腳之間的電壓在2.8V 左右就能使系統效率達70%左右。這一IC 電路的輸入電源可采用工頻交流,但最好采用鹵鎢燈電子變壓器作為前級,這樣能保證諧波和電源端子干擾都符合標準的要求。當電子變壓器內部實現Ⅱ類電器的隔離絕緣輸出時,圖3 電路可用于Ⅱ類燈具中,并且輸出端可以做成可觸及式。
圖4
電路是直接采用電容作為限流元件,在此電路中,由于電容上的分壓幾乎達到了全部電源電壓,所以具有良好的限流特性,當電源電壓在±10%波動時,輸出電流也在≤±10%內波動,只要在設計中把LED 的額定值留有一定的裕量,就能保證在電源電壓波動時LED 仍處于良好的工作狀態。由于電容的介質損耗極小,所以電路的損耗很小,電阻R 的作用是在斷電時,保證電容上的電壓能及時放掉,其阻值可≥3MΩ,每組串聯的LED 中,可加有一個IN4007 二極管,當兩組串聯的LED 有一個內部開路時,另一組有可能被反向電壓擊穿,如串入一個IN4007 二極管,則可保護剩余的LED 不損壞,當然IN4007 的加入也使效率略有下降,(當輸出電流30mA 時,IN4007 上的功耗約0.02W)。對于一體化小夜燈,可省略IN4007,此時這一驅動電路效率≥90%。用此驅動電路做成的LED 小夜燈,效率高于采用氣體放電光源的小夜燈,并且使用壽命遠大于采用其它光源的小夜燈。此電路在30 個LED 串聯時還能穩定工作。但是此電路輸出的光具有一定的頻閃(在50Hz 時有100Hz 的頻閃),不適用于運動物的照明場合,并且使用時LED 應做成不可觸及,否則將影響安全。
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