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LED照明灯具——驱动电路板(1)

2023-12-11 12:02:29
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驱动电路板作为光源的载体直接影响LED灯具的寿命和故障率。LED照明灯具的所有电子线路都在驱动电路板上,驱动电路板的材质和加工工艺将直接影响产品的品质和寿命。

驱动电路板材质分为全玻璃纤维、半玻璃纤维和纸板3种。LED照明灯具的标准材料应为全玻璃纤维双面板,如釆用半玻璃纤维或纸板单面板,其后期焊接品质和防潮、抗老化能力以及电性能都将大打折扣。

LED是电流驱动型器件,由350mA电流驱动的1W白光LED通常具有3.0~4.0V的正向电压(VF)。LED具有动态电阻非常小的N结。给LED施加超过v三倍的电压时会导致电流量不受控制。如果将LED直接连接到离线交流电压上,它会发出很亮的光,然后很快失效。“驱动器”这个术语被用来形容将离线电压转换为受控直流电流的功率调节电路。LED光源具有长寿命,可以持续使用数万小时,则与之匹配的驱动器也必须能够使用同样长的时间。这就要求在LED灯具设计中充分考虑LED驱动器的各个设计环节,包括从系统结构到每个电路元件的选择。

(1)LED通用照明驱动电路拓扑结构

在采用ACC电源的LED照明应用中,电源转换结构中包括二极管、开关场效应晶体管(FET)、电感、电容及电阻等分立元器件,用于执行各种功能,而脉宽调制(PWM)稳压器用于控制电源转换。变压器隔离型ACDC转换电源包含反激、正激及半桥等拓扑结构,其中反激拓扑结构是功率小于30W的中低功率应用的标准选择,而半桥结构则***适合于提供更高的效率和功率密度。就隔离结构中的变压器而言,其尺寸的大小与开关频率有关,且多数隔离型LED驱动器基本上采用电子变压器。

在采用DCDC电源的LED照明应用中,可以采用的LED驱动方式有电阻型、线性稳压器及开关稳压器等。在电阻型驱动方式中,调整与LED串联的电流检测电阻即可控制LED的正向电流,这种驱动方式易于设计,成本低,且没有电磁兼容(EMC)问题,劣势是依赖于电压,需要筛选LED,且效率较低。

线性稳压器同样易于设计且没有EMC问题,还支持稳流及过流保护,而且提供外部电流设定点,但其功率转换效率低,并且要求输入电压要始终高于LED的正向电压。

开关稳压器通过PWM控制不断控制开关(FET)的开和关,进而控制驱动LED的电流。

开关稳压器具有更高的效率,与电压无关,且能控制亮度,但成本相对较高,复杂度也更高存在电磁干扰(EM)问题。常见的DCDC开关稳压器拓扑结构包括降压(Buck)、升压( Boost)、降压一升压( Buck-Boost)以及单端初级电感变换器( SEPIC)等不同类型。其中,在所有工作条件下***低输入电压都大于LED串***大电压时采用降压结构,如采用24V直流电压驱动6只串联的LED;与之相反,在所有工作条件下***大输入电压都小于***低输出电压时采用升压结构,如采用12V直流电压驱动6只串联的LED;而输入电压与输出电压范围有交叠时可以采用降压一升压或SEPC结构,如采用12V直流或交流电驱动4只串联的LED但这种结构的成本及效率***不理想

采用交流电源直接驱动LED的方式在近年来也获得了一定的发展,在这种结构中LED串以相反方向排列,工作在半周期,且LED在线路电压大于正向电压时才导通。这种结构可避免ACDC转换所带来的功率损耗,但是在这种结构中人眼可能会察觉到LED闪烁现象。此外,在这种设计中还需要加入LED保护措施,使其免受线路浪涌或瞬态的影响。

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