【導讀】LED是一種單向電流型固態(tài)半導體發(fā)光器件,它是傳統二極管的一個(gè)分支,而目前LED存在的問(wèn)題主要體現在LED驅動(dòng)電源上面,可以簡(jiǎn)單地歸結為三點(diǎn):散熱設計、靠性設計以及調光兼容性設計。本文將分別介紹這三個(gè)問(wèn)題的設計要點(diǎn)。
LED是一種單向電流型固態(tài)半導體發(fā)光器件,它是傳統二極管的一個(gè)分支;因此LED也具有二極管的特性:工作結溫必須在規定的范圍內,以保證其正常工作壽命;只有當其承受的電壓超過(guò)正向電壓時(shí),LED才開(kāi)始有電流通過(guò),并發(fā)光;作為發(fā)光器件,LED照明還具有其它特性:
1) 照明要求: a. 電流的調節精度要高; b. 沒(méi)有閃爍和眩光; c. 電流的紋波要穩定。
2) 散熱設計要點(diǎn): a. 非隔離驅動(dòng)器便于散熱器的設計和成本控制; b. 高效率的驅動(dòng)器,減少功率耗散; c. 過(guò)熱調節,調節輸出光通量當溫度超過(guò)安全結溫時(shí)。
3) 安全可靠性要點(diǎn): a. 任一器件發(fā)生故障(短路、開(kāi)路、浮動(dòng))均應導致LED照明的關(guān)斷保護; b. 可靠的過(guò)熱過(guò)流保護; c. LED開(kāi)路和短路保護。
當然,要普及LED照明到千家萬(wàn)戶(hù),成本是最重要的考慮因素,LED產(chǎn)品既要可靠還要體積小巧,并且高效、低成本。
上圖是可控硅調光器的內部電路及切相波形。
圖二顯示的是簡(jiǎn)單Bleeder電路中可控硅保持電流不夠產(chǎn)生的多次導通。
圖三顯示的是控制電路LED調光照明應用中的難點(diǎn)
圖3 是控制電路LED調光照明應用中的難點(diǎn)
相比于傳統的白熾燈,LED照明具有環(huán)保、光效高和壽命長(cháng)的優(yōu)點(diǎn)。但在完全取代帶有入墻式調光器的白熾燈方面,LED照明尚存在兼容性差的缺點(diǎn)。傳統的調光器用于驅動(dòng)純電阻負載,調光器種類(lèi)繁多,包括前沿切相調光器、后沿切相調光器、智能調光等等,而且功率都比較大(200W~600W),需要提供阻性或類(lèi)阻性的負載才能使調光器穩定工作;當連接容性負載時(shí),調光器可能無(wú)法正常工作。 針對可控硅切相調光器,憑借簡(jiǎn)單的泄放電路(BLEEDER)去配合規格各異的可控硅調光器工作,很難讓人滿(mǎn)意。傳統調光器功率都比較大(200W~600W),可控硅需要一定的保持電流維持其導通,而在小功率的LED驅動(dòng)應用上,一般不能保證有足夠大的輸入電流去維持可控硅穩定工作。這樣就有可能出現多次導通,因而供給LED驅動(dòng)的電壓及切相信號就不穩定,如果調光信號處理不好則會(huì )造成LED閃爍。
另外,在歐美市場(chǎng)上,后沿切相型的調光器和鹵素燈也有廣泛應用。鹵素燈需要電子變壓器進(jìn)行恒壓控制及軟啟動(dòng)以提高可靠性,但是鹵素燈發(fā)光效率也遠不如LED燈,因此很多使用者也很想選用可調光的LED去替換鹵素燈及電子變壓器。 由于后沿切相的調光器需要和電容性的電子變壓器匹配,它的設計和工藝較普通的可控硅調光器更為復雜,內部有精準的時(shí)間常數電路去控制場(chǎng)效應管的關(guān)斷而達到后沿切相的效果,還需要穩定的電壓供這些電路工作;因為這種調光器中使用的開(kāi)關(guān)器件是場(chǎng)效應管,一般都會(huì )并聯(lián)上較大值的X電容以保護場(chǎng)效應管,這樣就加大了在正弦波下降沿切相時(shí)的檢測難度。因此,針對后沿切相調光器設計的LED驅動(dòng),既要能夠在任何切相位置保證調光器內部電路工作,又要能夠提供很低的阻抗去準確檢測切相位置,而且不能影響LED驅動(dòng)的轉換效率。