恒流二极管LED驱动.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流恒流二极管LED驱动.精品文档.【电源网】提出一种基于恒流二极管的电容降压式小功率LED 驱动电路设计方案，由交流市电供电，输出低压恒流，只需调整电路中部分元件参数即可恒流驱动不同功率LED 灯组。这种设计方案在传统电容降压驱动电路基础上引入了恒流二极管，保证了驱动源低压恒流输出。负载小功率LED 采用交叉阵列方式连接，降低了灭灯率。 0 引言 近几年，LED 的发光效率增长100 倍，成本下降了10 倍，广泛用于背光、信号显示、照明等领域。在LED 光源及市场开发中，极具发展与应用前景的是白光LED，它用作固体照明器件的经济性显著，且有利于

2、环保，正逐步取代传统的白炽灯。 由于小功率白光LED 价格低廉，发热量小，光效高等特点，被大范围的应用到了普通照明，景观照明，因此小功率LED 驱动电源的设计和性能上的提高也就有了迫切的需求。LED 照明灯通常采用市电供电，由于LED 工作电压低，电流小等特点，用市电驱动LED 要解决降压和整流问题，还要有比较高的效率，较小的体积和较低成本。LED 是电流驱动器件，其亮度与正向电流成正比，为了保证LED 发光高效均匀、LED 驱动源应为恒电流输出。因此设计高效简单，价格低廉的LED 驱动源成为当前一个研究热点。本文设计一种基于恒流二极管的小功率LED 驱动电路，工频市电供电，输出电流恒定。 1

3、 LED 连接方式 在设计LED 照明系统时，需要考虑选用什么样的LED 驱动器，以及LED 的连接方式，只有合理的匹配设计，才能保证LED 正常工作。小功率白光LED 的正向电压范围一般为2.84 V，工作电流为1520 mA。照明用的LED 灯一般是多个这样的小功率LED 通过串并联方式组合在一起的，这些LED 通常需要匹配以产生均匀的亮度。另外还需要采用合理的方式将这些LED 连接在一起，不能因为其中一颗LED 灯珠损坏而导致整个LED 灯组不能工作。 将多个同型号的LED 串接在一起，流过每个LED 的电流相等。LED 一致性较差时，虽然不同LED 灯珠正向电压不同，但流过每个LED

4、的电流相等，每个LED 灯珠的亮度将会一致。LED 串联连接驱动源输出电压要求较大，电流必须恒定在20 mA 以下。当其中一个LED 因为品质不良断路后，将会导致整个LED 灯组不亮，这对LED 灯珠的品质和焊接工艺要求较高。 多个LED 灯珠全部并联，需要驱动器输出较大的电流，输出电压在3 V 左右。并联连接方式可以避免一个LED 烧坏后整个灯组熄灭这一严重缺陷。由于LED 发光强度与工作电流成正比关系，LED 灯珠之间参数存在一定差异，流过每个LED灯珠的电流不一致，直接导致LED 发光亮度不均匀。采用恒流方式驱动并联LED 时，LED 灯珠应尽量多的并联，防止因为其中几颗LED 烧坏，致

5、使流过其他LED 的电流增加而烧坏。 为了提高可靠性、发光均匀性，提出了交叉阵列连接方式，图1 为LED 交叉阵列连接方式图。 从图中可以看出当其中个别LED 短路或断路，也不会引起整个灯组熄灭。这种交叉阵列连接方式具有线路简单，亮度稳定，可靠性高，对驱动要求较低等特点。 2 小功率LED 驱动电路设计 2.1 电容降压电路 LED 采用交流市电供电时，必须经过AC/DC以及DC/DC 转换将高电压的交流电转换为低压直流电，目前降压电路主要有工频变压器线性降压电路，高频开关电路，基于IC 的降压电路，电容降压电路等几类。考虑到驱动电源的体积与成本，本文采用电容式降压电路。图2 为电容降压电路：

6、 图2 中无极性降压电容C1 的充放电电流为IC=2fCU0 （U0 为交流电压，f 为交流频率），降压电容C1 向负载提供的电流I0 实际上就是流过C1的充放电电流IC。当负载电流小于的充放电电流时 ,多余的电流就会流过滤波电容C2。若U0=220 V，f=50 Hz 则IC=69C（IC 的单位为mA，C 的单位为F）。为了能够保证降压电容安全可靠工作，其耐压值应大于2 倍市电电压，因此降压电容宜选用耐压值630 V 的独石电容。R1 为1 M 放电电阻，当电路断电C1 通过R1 快速放电，D1D4 为IN4007组成的全波整流桥。为了获得较好的滤波效果，选择的滤波电容的容量应满足RLC=

7、(35)T/2（RL 为负载电阻，T 为0.02 s），耐压值应大于1.1 2 U0（U0为电容降压电路输出电压）。原则上，电容值取的越大，输出电压越平滑其纹波值越小。但是随着电容容量的增大，一般其体积也随之增大，在考虑电路板面积的情况下，应尽量选择大容量的滤波电容。 2.2 市电供电的小功率LED 驱动电路 基于恒流二极管的市电供电小功率LED 驱动电路如图3 所示： 图中D5,D6 为恒流二极管，本设计采用的恒流二极管为贵州博越公司的2DHL 系列。2DHL 系列恒电流二极管是一种硅材料制造的基础电子器件。 从图可以看出电路在100 ms 时进入稳定状态 ,稳定后其输出电压为25V 输出电

8、流恒定为60 mA。基本验证了基于恒流二极管的小功率LED 驱动电路的可行性。 3.2 实验分析 为了进一步验证了基于恒流二极管的小功率LED 驱动电路的可行性。制作了驱动65 颗（5*15方式连接）0.06 W 白光LED 的驱动源，其中降压电容C1 为1.5 F，滤波电容C2 为1000 F，恒流二极管为两颗2DHL040 并联，并利用万用表对电流电压进行测量。实际测得输入电压在196248 V范围内输出电流恒定为80 mA，相当于流过每个LED 电流为 16 mA。在219 V 输入电压条件下，整个电路消耗的功率为 7.1 W ，则驱动源的功率因素为 0.47。图5 为制作的小功率驱动源实物图。 4 总结 本文设计的基于恒流二极管小功率LED驱动电路结构简单、成本低廉、满足LED 恒流驱动的要求，经过多次实验验证本驱动电路可靠性很高。通过改变降压电容可适合用作多种 LED 灯具电源。 虽然驱动电路功率因素较低，但特别适合低端照明市场应用。LED 相比传统光源发光效率高，小功率LED 灯发光亮度即可与大功率的日光灯媲美，因此采用本驱动源的LED 灯整体上还是节能的。 主要创新点：在传统电容降压驱动电路基础上引入了恒流二极管，保证了驱动源低压恒流输出。 负载小功率LED 采用交叉阵列方式连接，降低了灭灯率。