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LED照明燈具——驅動電路板(1)

2023-12-11 12:02:29
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驅動電路板作為光源的載體直接影響LED燈具的壽命和故障率。LED照明燈具的所有電子線路都在驅動電路板上,驅動電路板的材質和加工工藝將直接影響產品的品質和壽命。

驅動電路板材質分為全玻璃纖維、半玻璃纖維和紙板3種。LED照明燈具的標準材料應為全玻璃纖維雙面板,如釆用半玻璃纖維或紙板單面板,其后期焊接品質和防潮、抗老化能力以及電性能都將大打折扣。

LED是電流驅動型器件,由350mA電流驅動的1W白光LED通常具有3.0~4.0V的正向電壓(VF)。LED具有動態電阻非常小的N結。給LED施加超過v三倍的電壓時會導致電流量不受控制。如果將LED直接連接到離線交流電壓上,它會發出很亮的光,然后很快失效?!膀寗悠鳌边@個術語被用來形容將離線電壓轉換為受控直流電流的功率調節電路。LED光源具有長壽命,可以持續使用數萬小時,則與之匹配的驅動器也必須能夠使用同樣長的時間。這就要求在LED燈具設計中充分考慮LED驅動器的各個設計環節,包括從系統結構到每個電路元件的選擇。

(1)LED通用照明驅動電路拓撲結構

在采用ACC電源的LED照明應用中,電源轉換結構中包括二極管、開關場效應晶體管(FET)、電感、電容及電阻等分立元器件,用于執行各種功能,而脈寬調制(PWM)穩壓器用于控制電源轉換。變壓器隔離型ACDC轉換電源包含反激、正激及半橋等拓撲結構,其中反激拓撲結構是功率小于30W的中低功率應用的標準選擇,而半橋結構則***適合于提供更高的效率和功率密度。就隔離結構中的變壓器而言,其尺寸的大小與開關頻率有關,且多數隔離型LED驅動器基本上采用電子變壓器。

在采用DCDC電源的LED照明應用中,可以采用的LED驅動方式有電阻型、線性穩壓器及開關穩壓器等。在電阻型驅動方式中,調整與LED串聯的電流檢測電阻即可控制LED的正向電流,這種驅動方式易于設計,成本低,且沒有電磁兼容(EMC)問題,劣勢是依賴于電壓,需要篩選LED,且效率較低。

線性穩壓器同樣易于設計且沒有EMC問題,還支持穩流及過流保護,而且提供外部電流設定點,但其功率轉換效率低,并且要求輸入電壓要始終高于LED的正向電壓。

開關穩壓器通過PWM控制不斷控制開關(FET)的開和關,進而控制驅動LED的電流。

開關穩壓器具有更高的效率,與電壓無關,且能控制亮度,但成本相對較高,復雜度也更高存在電磁干擾(EM)問題。常見的DCDC開關穩壓器拓撲結構包括降壓(Buck)、升壓( Boost)、降壓一升壓( Buck-Boost)以及單端初級電感變換器( SEPIC)等不同類型。其中,在所有工作條件下***低輸入電壓都大于LED串***大電壓時采用降壓結構,如采用24V直流電壓驅動6只串聯的LED;與之相反,在所有工作條件下***大輸入電壓都小于***低輸出電壓時采用升壓結構,如采用12V直流電壓驅動6只串聯的LED;而輸入電壓與輸出電壓范圍有交疊時可以采用降壓一升壓或SEPC結構,如采用12V直流或交流電驅動4只串聯的LED但這種結構的成本及效率***不理想。

采用交流電源直接驅動LED的方式在近年來也獲得了一定的發展,在這種結構中LED串以相反方向排列,工作在半周期,且LED在線路電壓大于正向電壓時才導通。這種結構可避免ACDC轉換所帶來的功率損耗,但是在這種結構中人眼可能會察覺到LED閃爍現象。此外,在這種設計中還需要加入LED保護措施,使其免受線路浪涌或瞬態的影響。

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