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简单有效的LED日光灯恒流源

简单有效的LED日光灯恒流源

(用热敏电阻补偿法解决LED的恒流源)

 

 

LED用于日常照明的众多优点,本文不再累述。众所周知LEDPN结正向导通后,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,直接影响它的发光寿命,发光亮度、发光色度。比如,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,見图一中电流曲线I

                

图一

 

此时电流的增加已不会产生亮度的增加,称亮度饱和,温度的上升还引起光谱波长的偏移,造成色差。如长时工作此高温区还将引起器件老化,发光亮度逐步降低,通称光衰。同样,当环境温度下降至-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,达不场所照明所需的照度。                                     

为了避免上述特性带来的不足,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。2LED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。以上两种方法是行之有效的措施。当LED灯要想进入寻常百姓家就碰到如下问题:1、散热板,风冷能集约在一个普通灯头的空间内吗?2、采用集成电路或诸多元器件组成的恒流源电路,它的寿命不取决LED,而取决整个系统的某块“短板”,3、与节能荧光灯比较,有没有吸引眼球的价格,买得起是个硬道理。

笔者另辟蹊径,采用具有正温度系数的热敏电阻(+2mV/)与负温度特性的LED(-2mV/)串联,互补成一个温度系数极小电阻型负载。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,通俗地讲,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。从图一可见,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,但只需用一种元件,就解决了LED的恒流需求,其价格、体积、寿命等优势不言而喻。

正温度热敏电阻MZD-45A20,是常州市发达电子有限公司新近专为LED应用研制,它采用交流110V, 220V电源,支持45LED以上的设计,组合.功率因数接近1,效率达到90%以上(电阻消耗功率仅占10%以下).广泛应用于LED球灯,顶灯,灯串,庭院灯,日光灯.

                         

   110V交流供电

 

  

   交流110V电源经桥式整流,滤波,直流输出145V.

    热敏电阻R45A20, LED20mA/3.0V ,45只串联.

    计算串联后的工作电压=热敏电阻45A20压降+LED/VF×4510V+3.0V×45145V.

工作电压与电源直流输出电压相同.当环境温度在-40--+70℃变化时,LED电流始终恒流在19--21mA之间.VF值的离散性而引起电流偏离较大,可增减LED个数.达到设计值.

   LED20mA/3.3V,宜用40只串联,计算工作电压=10V+3.3V×40142V,与电源直流输出电压基本相同,当环境温度在-40--+70变化时LED电流始终恒流在19--21mA之间.

      重要提示,本电路因供电电压的波动,会引LED的电流变化,如电压波动在10% 以内时,无需考虑稳压措施.

 

    220V交流供电

 

 

  交流220V电源经桥式整流,滤波,直流输出290V.

   热敏电阻R45A20,2只串联, LED20mA/3.0V ,90只串联.

   计算串联后的工作电压=热敏电阻45A20压降×2+LED/VF×9010V×2+3.0V×90290V.

  工作电压与电源直流输出电压相同.当环境温度在-40--+70变化时,LED电流始终恒流在19--21mA之间. 因VF值的离散性而引起电流偏离较大,可增减LED个数.达到设计电流值.

   LED20mA/3.3V,宜用80只串联,计算工作电压=10V×2+3.3V×80284V,与电源直流输出电压基本相同,当环境温度在-40--+70变化时,LED电流始终恒流在19--21mA之间.

   重要提示,本电路因供电电压的波动,会引LED的电流变化,如电压波动在10% 以内时,无需考虑稳压措施.

国家电力标准对供电电网的电压波动有以下规定:A级≤±5%.B级≤±7%.,电压最大瞬变应小于或等于额定电压的8%~10%,并在100200ms内稳定。如本地区电网能达到该标准,就不会对LED造成损坏.

 

     220V多路LED灯的应用电路

 

  

C : 10μF/400V      R: 45A20        LED: 20mA/3.0V

 

  C的电容值大小取决于LED并联路数的多少,可选10—20μF

 

 

采用热敏电阻补偿法的LED恒流源,具有电路简单,组合方便,适用各种需求,它检测方法更为简单、直观,用一只电流表串在回路中,在常温25℃左右调试好工作电流20mA做好记录,在低温区-30℃记下电流值,在高温区70℃记下电流值,三点温度对比,一般电流误差值在10%内,均合格,用温度表、冰箱、暖风机或电吹风便可对制作好的LED灯出检验结论。

 

 

                         技术咨询:13861273028,电话:0519-86605501

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