LED照明應(yīng)用設(shè)計(jì)
本文給出了用于街道、辦公 室和工廠照明,使用各種傳感器技術(shù)工作的電路示例。
面對(duì)所有這些要求,這種電源的設(shè)計(jì)很復(fù)雜,但并不是不可能。上圖的左側(cè)是輸入濾波器和橋式整流器的示例,后面跟著一個(gè)有些與眾不同的電路,其中反激電路使 用了一個(gè)BCM-PFC-控制器。通常,電源周期內(nèi)開關(guān)頻率要發(fā)生變化,以保持輸出電壓的恒定。此處,使用振蕩器(帶Q102的電路)維持恒定的開關(guān)頻 率,從而在整個(gè)電源周期內(nèi)維持一種恒定的占空比?梢愿淖冋伎毡龋m然以極低的速度),以便調(diào)整輸出電流。這不會(huì)產(chǎn)生問題,因?yàn)長(zhǎng)ED不是動(dòng)態(tài)負(fù)載。借助 這種改變,輸入電流將與輸入電壓對(duì)應(yīng),轉(zhuǎn)換器將恒定工作于DCM模式,獲得非常好的功率因數(shù)。 該電路能夠在不使用額外PFC電路的情況下獲得好的功率因數(shù)。缺點(diǎn)是在雙倍電網(wǎng)頻率下,次級(jí)端的紋波電流很大,但對(duì)于LED照明而言,這不會(huì)成為缺點(diǎn),因?yàn)槿搜蹖?duì)100Hz的閃爍是不敏感的。 在次級(jí)端,利用一個(gè)電路將輸出電流(用分流電阻測(cè)量)轉(zhuǎn)換成初級(jí)端調(diào)節(jié)器的反饋信號(hào),以獲得驅(qū)動(dòng)LED的電流輸出。這里,對(duì)平均輸出電流進(jìn)行調(diào)節(jié),因?yàn)榉?nbsp;饋回路必須緩慢,以便在輸入端獲得好的功率因數(shù)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是使用金屬箔電容作為輸入電容,其小尺寸減小了對(duì)空間的要求,并顯著提高了壽命。 LED燈的壽命還由LED的亮度漂移決定。例如,OSRAM公司的“金龍+”LED燈的平均壽命為45000小時(shí) (焊接點(diǎn)溫度85°C,以0.7A電流連續(xù)工作)。其可分成四個(gè)階段,第一個(gè)階段是能夠向上或向下的相對(duì)快速漂移的階段,接下來(lái)是反射器老化階段,然后是 LED僅有微小漂移的較長(zhǎng)階段,最后是燈壽命漂移真正終止的階段,在這個(gè)階段中,亮度持續(xù)降低。 LED的失效不會(huì)是災(zāi)難性的,但是在到達(dá)額定壽命期時(shí),其亮度下降到70%。燈將隨時(shí)間的推移持續(xù)變暗。在某些應(yīng)用中,這不是問題,但對(duì)于其他一些有標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求亮度恒定的應(yīng)用中,這種情況是不能被接受的。 與使用高壓鈉燈的普通路燈相比,LED燈更加耐用,并具有更長(zhǎng)的壽命。不過仍有進(jìn)一步提升的可能性。為了延長(zhǎng)壽命,并減小設(shè)計(jì)對(duì)環(huán)境的影響,可以使用亮度傳感器來(lái)調(diào)節(jié)亮度,并在壽命期內(nèi)獲得恒定的發(fā)光度。 為了在不改變顏色的情況下改變LED的亮度,使用了脈寬調(diào)制方案。為此,在電路的輸入端施加一個(gè)方波信號(hào)。當(dāng)電壓高于1V時(shí),調(diào)節(jié)器禁用,LED串 內(nèi)沒有電流流過。電壓很低時(shí),IC的輸入節(jié)點(diǎn)會(huì)承擔(dān)分流電阻反映出的電壓,有效地接通電流控制,并使LED串在這種恒定電流下工作。這將產(chǎn)生恒流脈沖,緊 接著是暫停,即無(wú)電流流過。這樣將會(huì)在不改變顏色的情況下調(diào)節(jié)LED的亮度。結(jié)合上面的PFC反激式電路,重要的是要使用一種不會(huì)與電網(wǎng)頻率產(chǎn)生可見拍頻 頻率的PWM調(diào)制信號(hào)。 實(shí)現(xiàn)亮度傳感器的方法有很多種。例如可使用光敏晶體管或者光敏二極管,但它們需要部分模擬電路,以便使它們的信號(hào)適用于調(diào)節(jié)。還有一種許多商用亮度傳感器 都在使用的標(biāo)準(zhǔn)化模擬接口,其控制電壓范圍為0至10V。在噪聲較大的環(huán)境中,信號(hào)也以用電流環(huán)路傳送,例如:以0至20mA電流工作。此外,在傳感器或 者傳感器陣列與中央控制器相結(jié)合的地方可以使用數(shù)字接口來(lái)實(shí)現(xiàn)亮度調(diào)節(jié),甚至實(shí)現(xiàn)冗余工作,比如可以對(duì)一些出現(xiàn)故障的燈進(jìn)行補(bǔ)償。這一點(diǎn)尤其有利于不便更 換燈的環(huán)境,例如:在半導(dǎo)體生產(chǎn)廠內(nèi)。 利用這樣的中央控制器和燈,調(diào)節(jié)和接通操作不會(huì)對(duì)燈的壽命產(chǎn)生負(fù)面影響,還能夠?qū)崿F(xiàn)更多的功能,比如根據(jù)用戶在場(chǎng)與否進(jìn)行調(diào)節(jié)、環(huán)境光調(diào)節(jié)、遙控(通過電話或短信)開燈關(guān)燈等。 結(jié)論 在早期,LED照明解決方案的光輸出低,可靠性也較差,這些缺點(diǎn)阻礙了它的普及。但是,隨后這些問題被克服,LED照明解決方案得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,F(xiàn)在,隨著控制電路和應(yīng)用的不斷開發(fā),LED的長(zhǎng)壽命特性開始大有用武之地,它的環(huán)保優(yōu)勢(shì)終于被充分顯現(xiàn)出來(lái)。 |
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