最简单的恒流源LED驱动电路.docx
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最简单的恒流源LED驱动电路
WMZD系列专门为LED照明做温度补偿的电阻,采用热敏电阻补偿法的LED恒流源,具有电路简洁,可靠性好,组合方便,经济实用,适用各种LED头灯,日光灯,路灯;车船灯,太阳能LED庭院灯;LED显示屏等对恒流的需求。
就是专门针对LED照明出现的由于温度引起的LEDPN结电压VF下降,即-2mV/℃,称为PN结的负温效应。
该特性在发光应用上就是个致命的缺陷,直接影响到LED器件的发光效率、发光亮度、发光色度。
比如,常温25℃时LED最佳工作电流20mA,当环境温度升高到85℃时,PN结电压VF下降,工作电流急剧增加到35mA～37mA,此时电流的增加并不会产生亮度的增加,称为亮度饱与。
更为严重的就是,温度的上升,引起光谱波长的偏移,造成色差。
如长时工作在此高温区还将引起器件老化,发光亮度逐步衰减。
同样,当环境温度下降至-40℃时,结电压VF上升,最佳工作电流将从20mA减小到8mA~10mA,发光亮度也随电流的减少而降低,达不到应用场所所需的照度。
为了避免上述特性带来的不足,一般在LED灯的相关产品上,通常采用如下措施:
1、将LED装在散热板上,或风机风冷降温。
2、LED采用恒流源的供电方式,不因LED随温度上升引起使回生电流增加,防止PN结恶性升温。
或这两种方法并用。
实践证明,这两种方法用于大功率LED灯（如广告背景灯、街灯）。
确实就是行之有效的措施。
但当LED灯进入寻常百姓家就碰到如下问题了:
散热板与风冷能否集成在一个普通灯头的空间内;采用集成电路或诸多元器件组成的恒流源电路,它的寿命不取于LED,而取决整个系统的某块“短板”;有没有吸引眼球的价格。
用热敏电阻补偿法来解决LED恒流源问题,既经济又实用。
我公司采用具有正温度系数的热敏电阻（+2mV/℃）与负温度特性的LED（-2mV/℃）串联,互补成一个温度系数极小电阻型负载。
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,通俗地讲,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,如匹配得当,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1电流曲线Ⅱ。
2:
应用:
从图1可见,采用热敏电阻温度补偿方法与采用集成电路等元件组成的恒源相比,热敏电阻温度补偿法只用1个热敏电阻元件就可解决LED恒流源问题,其价格、体积、寿命等优势不言而喻。
我们采用的这种正温度热敏电阻WMZD,专为LED应用而研制的,其常用规格见表1,下面介绍一下该热敏电阻的应用特性。
20mALED恒流源WMZD-5A20的应用
我们可以用1只WMZD-5A20与5只LED（20mA）串联组成一个标准单元,它的LED恒流源电流20mA,工作电压U=3V+5×3、4V=20、0V。
3V就是WMZD-A20电阻压降,3、4V就是LED的正向导通电压（或2、8V~4、2V）,它的恒流特性见图1中的电流曲线II。
3、产品外形图片
应用电路与制作
注:
用热敏电阻解决LED因温度变化而不能恒流的方案,使用本方案交流、直流电源均可,本方案不能解决供电电压变化引起的LED电流变化,仅对电源电压比较恒定的情况下有效,电压波动范围不能超过10%。
如果电压波动超过10%应采取相应的稳压措施。
比如220Vac（200Vac~240Vac）,（交流电源只需要整流,不需要滤波）直流电电源4、5Vdc（4、0~5、0Vdc）,超过这个电压波动范围,要采用稳压措施。
与一般LED恒流源相比,该标准单元有不怕负载开路的优点,也不怕负载短路,当短接5个LED后,回路电流急剧上升,引起WMZD温升,WMZD阻值迅速增大,可有效阻止电流继续上升。
经过反复实验后发现,负载短路后,短路电流可由130mA迅速下降到60mA的稳定值,如在电源的允许范围内,不会损坏电源。
由多个5A20标准单元的串联组合,即可支持一定数量的LED,并获得相应的工作电压,比如用10个标准单元相串联的电路,可支持50个LED,灯,工作电压可接近200V。
Model
型号
恒流电流
单元工作电压
R25（Ω）
单元电路
规格
WMZD-45A15
15mA
11、3V+VFX45
755
A:
引线型
B:
不包封贴片型
C:
包封贴片型
WMZD-5A20
20mA
3V+VFX5
150
WMZD-45A20
20mA
10V+VFX45
500
WMZD-5A30
30mA
3V+VFX5
100
WMZD-A100
100mA
0、65V+VF
6、5
WMZD-B100
WMZD-C100
WMZD-A300
300mA
0、5V+VF
1、7
WMZD-B300
WMZD-C300
也可以直接驱动一颗300mA大功率LED
WMZD-A350
350mA
0、5V+VF
1、4
两个WMZD-B350并联可以直接驱动一颗700mA的大功率LED
WMZD-B350
WMZD-C350
规格书资料下载
点击下载WMZD热敏电阻在LED恒流源中的应用资料
VF为LED20mA时的导通电压
100mALED恒流源WMZD-B100的应用
1只WMZD-B100与5只并联的LED（20mA）串联可以组成一个标准单元,它的LED恒流电流为100mA,工作电压U=0、65V+3、4V=4、05V,0、65V就是WMZD-B100的电阻压降,3、4V就是LED后,短路电流可由600mA迅速下降280mA稳定值。
如果要增添LED的数量,可用多个标准单元并联组合,如下图2个B100并联可以驱动10个20mA的LED灯,如果要提高工作电压,可用多个标准单元的串联组合。
如下图2个单元串联,供电电压为一个单元的2倍,依次类推。
WMZD-B100,WMZD-B300,WMZD-B350的扩展应用
典型的电路连接方法见下图,用2只B100电阻并联扩展成200mALED恒流源,用于200mA的大功率LED,工作电压U=0、65V+VF。
3只B100并联可扩展成300mA恒流源,用于300mA的大功率LED,工作电压U=0、65V+VF,以此类推。
用2只B300电阻并联扩展成600mALED恒流源,用于600mA的大功率LED,工作电压U=0、50V+VF。
3只B300并联可扩展成900mA恒流源,用于900mA的大功率LED,工作电压U=0、50V+VF,以此类推。
WMZD的电流过补偿保护特性
热敏电阻WMZD还具有电流过补偿特性,即热敏电阻的正温变化率大于发光管的负温效应成为过补偿,图3所示就是一条随温度上升而减少的下陡曲线。
这一点与LED的另一典型特性就是一致的,即允许电流在40℃后随温度上升相应减少,使LED的功耗控制在额定范围内,确保LED的最长寿命。
WMZD电流过补偿保护特性,正好可以满足LED对电流的要求,这也就是一般的LED恒流源不具备的。
过补偿保护应用在以下几处更显优势:
1、全年或每天环境温差大,如室外照明的街灯、广告灯、车灯;2、低电压大电流LED灯（WMZD-B100具有低内阻、小压降）;3、价高的大功率LED单个保护。
WMZD过补偿保护特性的典型应用电路接法见图4,与标准单元串联一个相同型号的WMZD热敏电阻,即可发挥过补偿作用,如果增加2个或3个WMZD热敏电阻会加深补偿作用,但如果实偿太深,常温下LED电流地低,会影响发光效率。
我们可以通过实验,选出保护功能与发光效率兼顾的最佳方案。
下图为,采用2R与3R的电流温度对照图。
该电流特性正好满足了LED在40℃以上电流相应的减少,使LED的功耗在而定的范围内,确保最长寿命。
应用问答
问1、用单元电路进行积木式组合时对电路的要求。
答:
由N个单元电路串联后的工作电压之与,确定直流电源的输出电压,由N路单元电路的电流之与,确定直流电源的输出电流,如采用输入电压有较大变化的220VAC/DC转换的直流电源,请考虑稳压措施。
问2、WMZD单元电路中的LED数目能否增减,会影响恒流特性不？
答:
型号WMZD-A20WMZD指驱动型正温热敏点电阻,A指串联,20指20mA,这就是最佳组合,如串联3只或4只LED恒流曲线就是一条下陡的曲线（过补偿曲线）完全可以应用;如串联6只或7只LED恒流曲线就是一条上翘的曲线（欠补偿曲线）,组合后进行检测,如在高温80℃时,回路电流不超过25mALED的最大值仍然可以用,新组合单元的工作电压U=3V+VFXN工作电流20mA。
型号WMZD-B100WMZD指驱动型正温热敏点电阻,B指并联,100指100mA,这就是最佳组合,如并联3只或4只LED恒流曲线就是一条下陡的曲线（过补偿曲线）完全可以应用;如并联6只或7只LED恒流曲线就是一条上翘的曲线（欠补偿曲线）,组合后进行试验检测,回路电流在高温80℃时还在额定值内仍然可用,新组合单元的工作电压这样确定,用可调式直流电源接入新组成的单元电路,将回路的电流调到最佳值（N个LED电流值之与）,对应的电压即工作电压U。
问3、采用标准直流电源24V、12V、9V、4、5V时如何组与应用
答:
原则上先考虑单元电路的串联个数,后选择LED的VF电压。
例112V电源:
应采用3个WMZD-B100单元电路串联,单元电路典压为12V/3=4V,4V-0、65V（B100的压降）=3、35V,应选用3、3V或者3、4V的LED（该方也法适用于24V电源）。
例24、5V电源:
应采用1个WMZD-B100单元电路串联,单元电路典压为4、5V-0、65V（B100的压降）=3、85V,应选用3、8V或者3、9V的LED（该方法适也用于9V电源）。
问4、4、5V电源与VF=3、4V的LED有没有选择的余地？
如何组合？
答:
应采用1个WMZD-B100单元电路,它的工作电压为3、4+0、65V（B100的压降）=4、05V,在串联上一个单独的WMZD-B100电阻,总电压为4、05+0、65V（B100的压降）=4、7V,完全可以接入4、5V标准电源,它的恒流曲线就是一条下陡的曲线（过补偿曲线）完全可以应用。
（参见图3过补偿曲线）
问5、组合后的LED灯如何测试它的效果？
答:
采用热敏电阻补偿法的LED恒流源,具有电路简洁,组合方便,适用于各种需求。
应用中的检测方法也很简单,只用一支电流表串在回路中,在常温20℃∽30℃时调好最佳工作电流（20mA或者30mA）,并做好记录,在低温-40℃记下电流值,在高温80℃寄下电流值,三点温度对比一般电流误差值在10%以内,即为合格。
利用温度表、冰箱、暖风机或者电吹风就可以把制作好的LED灯性能进行检验,该应用组合变化无穷,可自我鉴定,相信您会把它应用的更好
问6、如何在市电220V中直接使用WMZD热敏电阻对LED进行恒流控制？
答:
如果电网电压波动不超过7%,即可不使用稳压电路,超过7%就要进行稳压处理,成本将大大增加。
1、按照下图接好电路,用万用表mA档串入电流校测点中,接通220V市电,串联回路电流应在18-22MA时即合格,如偏差较大如15MA与25MA,就是因所选用的LED电压差异,可在最后一组单元里增、减LED数量,达到20MA左右的额定值。
2、用调压器将220V升至235V（220VX1、07倍）,串联回路电流不应大于25mA,如大于25mA,应增加LED题数,直至将电流降到25mA以下。
3、LED可以脉动电流驱动发光,不会产生频闪现象,不需用电容滤波,不用电容可防止因电容击穿造成短路故障。
4、制成产品后,可用电热吹风,温度计升温到80℃观察电流变化,不大于25MA即合格、
点击链接WMZD热敏电阻在LED恒流源中的应用文库
正温度热敏电阻WMZD-45A20与WMZD-45A15,就是南京华巨电子有限公司新近专为LED应用研制,它采用交流110V,220V电源,支持45颗LED以上的设计,组合、功率因数接近1,效率达到90%以上（电阻消耗功率仅占10%以下）、广泛应用于LED球灯,顶灯,灯串,庭院灯,日光灯、
110V交流供电
C:
4、7μF/400V R:
45A20 LED:
20mA/3、0V
交流110V电源经桥式整流,滤波,直流输出145V、
热敏电阻R选45A20,LED选20mA/3、0V,45只串联、
计算串联后的工作电压＝热敏电阻45A20压降+LED/VF×45＝10V+3、0V×45＝145V、
工作电压与电源直流输出电压相同、当环境温度在-40-℃-+70℃变化时,LED电流始终恒流在19--21mA之间、如VF值的离散性而引起电流偏离较大,可增减LED个数、达到设计值、
如LED选20mA/3、3V,宜用41只串联,计算工作电压＝10V+3、3V×41＝145、5V,与电源直流输出电压基本相同,当环境温度在-40-℃-+70℃变化时LED电流始终恒流在19--21mA之间、
重要提示,本电路因供电电压的波动,会引LED的电流变化,如电压波动在10%以内时,无需考虑稳压措施、
220V交流供电
C:
4、7μF/400V R:
45A20 LED:
20mA/3、0V
交流220V电源经桥式整流,滤波,直流输出290V、
热敏电阻R选45A20,2只串联,LED选20mA/3、0V,90只串联、
计算串联后的工作电压＝热敏电阻45A20压降×2+LED/VF×90＝10V×2+3、0V×90＝290V、
工作电压与电源直流输出电压相同、当环境温度在-40-℃-+70℃变化时,LED电流始终恒流在19--21mA之间、如VF值的离散性而引起电流偏离较大,可增减LED个数、达到设计值、
如LED选20mA/3、3V,宜用80只串联,计算工作电压＝10V×2+3、3V×82＝290、6V,与电源直流输出电压基本相同,当环境温度在-40-℃-+70℃变化时,LED电流始终恒流在19--21mA之间、
重要提示,本电路因供电电压的波动,会引LED的电流变化,如电压波动在10%以内时,无需考虑稳压措施、
国家电力标准对供电电网的电压波动有以下规定:
A级≤±5%、B级≤±7%、,电压最大瞬变应小于或等于额定电压的8％～10％,并在100～200ms内稳定。
如本地区电网能达到该标准,就不会对LED造成损坏、
220V多路LED灯的应用电路
C:
10μF/400V R:
45A20 LED:
20mA/3、0V
C的电容值大小取决于LED并联路数的多少,可选10—20μF
制作样品图片
1、台灯照
2、路灯照
3、头灯照
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