公司简介
  公司架构
  企业文化
  发展策略

 
您现在位于:首页-新闻动态
 
大率LED路灯的无源化恒流驱动探讨
  •              大功率LED路灯的无源化恒流驱动探讨

    供给LED的工作电流,只有15-20%转换成光能,其余部份都转换成热能散发出来,而环境温度又是影响LED光衰的主要因素之一,所以大功率LED的散热问题尤显得重要。

众所周知,发光二极管是个台面型PN结半导体器件,它正向导通后,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,但在发光应用上却是致命的缺陷,它直接影响它的发光亮度、发光寿命。通俗举例,常温25℃时,选择LED电流20mA,当环境温度升到85℃,因PN结电压VF下降,工作电流急剧增加到35~37mA,見图一电流曲线Ⅰ。

                              图一

此时电流的增加只会引起环境温度的继续上升,不会产生亮度的增加,称亮度饱和,如长期工作此高温区还将引起器件老化,亮度将不可逆转的降低,即光衰现象,所以控制LED的工作电流就能有效控制温升,是防止LED光衰的主要措施之一。

 大功率LED路灯的防光衰措施,除增大有效散热器面积,采取强迫制冷等物理降温外,还选用由IC集成块,与多种元件组成的恒流源驱动电路,来控制因电流上升而引起温升,不管是开关式或压降式恒流源,它都必须包含取样与调整二部份功能,复杂的电路会影响LED路灯的驱动可靠性,与LED具有十万小时的寿命相比,是一块致命的软肋 

笔者另辟蹊径,采用正温度系数的热敏电阻,与负温度特性的LED串联,组成一个无源化恒流电路,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。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,如匹配适当,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。

  采用热敏电阻串联的恒流电路,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的恒流源,其价格、体积、寿命、无源化等优势不言而喻。

 

图二是60W 大功率 LED路灯应用电路

                             图二

     图中C300(C350)热敏电阻,专为1W/300mA(1W/350mA) LED恒流设计,25℃时300mA电流通过它时产生0.5V压降,当温度上升1℃,阻值变大,压降随之上升+2mV,刚好补偿LED-2mV,使回路电流始终维持在300mA350mA)左右。

    1C300(或C350)热敏电阻与11W/300mA(或350mA)的LED组成的单元电路,把它串联成60组,计算串联后的工作电压U(0.5V+3.3V)×60228V(式中0.5VC300的压降,3.3V1W LED的电压),计算电压U大于220V,放心接入220V整流电源,接入后检测回路电流,应在280~300mA为宜,再做个过压试验,将220V交流电压提升到250V,观察电流应不大于330mA,因LEDVF不一致,如检测的电流数据偏离较大,可增、减单元电路个数来获得最佳电流。

以上60W LED路灯的总功率66W,用于恒流作用的60只热敏电阻,功耗P0.5V×0.3A×609W,电源转换效率达86%(目标可达90%),功率因素达到0.95

考虑路灯的环境恶劣,电路中增加由电阻R和双金属片热保护器组成的限流保护电路,热保护器型号选用TP1(17AM),要求开关触点的额定电压250V,额定电流1A,触点断开温度根据LED芯片的耐温选择,例如进口LED芯片耐温120℃,一般芯片耐温85℃,如选择TP1的断开温度80℃,相对应的的复位温度是60℃,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,电阻R200Ω/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℃时,常闭触点复位,R被短路,退出限流。

保护器解决了一般恒流源无法解决的矛盾,一般恒流源虽能将LED的电流恒定在安全范围内,当环境恶劣,灯具散热状况达不到平衡点时,引起高温持续,虽然电流控制在安全范围内,如果LED长时工作在80℃以上温区,也会引起光衰,当LED路灯没有强迫制冷措施,用这办法很实用,优点是简单可靠,低成本(TP1双金属热保护器2~3/),它以降底电流,减少发热来保护LED的安全,虽也会影响亮度,但用目测观察,影响甚微,降温却特有效,国外LED汽车前灯也有采用该方法降温。

60W LED灯的制作需注意,C300C350)电阻是无引线贴片式样,与LED的连接必须是在同一散热基板面上,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120WLED路灯,并联二路,做个180WLED路灯,需并联三路,以此类推,模块化组合给产品多样化设计带来方便。市电220V直接整流输出,电源内阻极小,不用大电容滤波,所以并联任意路数,不会引起整流后直流输出电压的变化,仅需考虑整流管的承受电流。

以上介绍的大功率LED路灯的无源化恒流驱动,价格成本特有优势,在路灯的总造价中几乎可忽略不计。欢迎来电咨询即可免费提供热敏电阻样品供实验应用,让我们在<高工LED>搭建的平台上,一起参加讨论与实践活动,并分享成果,LED照明早日进入千家万户。

               常州市发达电子有限公司  李发嘉  技术咨询 13861273028

                                               2010.02.08

 

 
Copyright © 2005  All Rights Reserved
地址: 健身北路青山湾大厦7-3号 销 售 部:0519-86605501   技术咨询:13861273028
常州发达电子有限公司 版权所有 技术支持:网赢网络