LED节能灯电路图之一Word格式文档下载.docx

1、25亿只； 2014年迎来 LED灯泡市场的引爆点，2015年LED灯泡平均价格将会降至10美元以下，出货量预计将进一步增长至39亿只左右。高能效驱动器是LED通用照明的重点要将LED照明的节能功能发挥至最高，就需要高能效的LED驱动器。我们以LED灯泡为例，典型的 LED灯泡包含LED阵列、驱动电路、散光罩、散热片和螺旋灯头等主要组件，见图2的左半部分。就驱动电路而言，高能效LED驱动器IC无疑是其中的重点。图2的右半部分显示了典型的LED灯泡驱动电路，其中使用的是典型的独立式LED驱动器。要发挥LED通用照明的高能效优势，LED驱动器存在多重挑战。首先就是能效至关重要。以LED灯泡为例，其

2、形状固定，散热受限，采用高能效LED驱动器则可帮助将更多电能转化为光能，帮助散热。其次，LED灯泡空间有限，需要更大的散热片面积，较大功率的灯泡尤为如此。此外，LED正在迅速变化，提供多种选择，这对LED驱动器的选择也构成了挑战。由于LED灯泡空间有限，故须减小驱动电子电路的尺寸以使剩余空间增多，配合散热。LED通用照明涵盖不同功率等级，故须优化LED驱动器选择，以配合不同照明及功率要求。出于安规、LED选择等因素，设计人员还须考虑是采用隔离还是非隔离拓扑结构，由此也影响到LED驱动器的选择。利用半导体配合LED通用照明的驱动器方案安森美半导体，是 LED照明高能效的器件之一，适应于移动设备、

3、LCD背光、LED标牌、汽车及通用照明等方面。利用其宽广阵容的模拟电源IC、分立器件及先进微封装，提供高能效的LED模块驱动器方案。半导体能用于低功率LED通用照明应用的驱动器包括NCL30000、NCL30002及NCL3008x系列等。其中，NCL30000是单段式功率因数校正（PFC）、支持TRIAC调光的LED驱动器，采用次级端控制器，支持反激/降压/降压-升压等拓扑结构。NCL30002也是单段式功率因数校正 LED驱动器，支持降压拓扑结构，提供3%的电流容限。NCL3008x系列目前包括NCL30080、NCL30081、NCL30082和 NCL30083等器件，是新推出的高能效

4、准谐振控制器，用于低功率LED照明应用。NCL3008x系列采用初级端稳流（Primary Side Regulation）技术（也称初级端控制或原边控制）这种新颖的控制方法，省去次级端控制电路及光耦，能够精确地从初级端对LED电流进行恒流稳流，帮助简化PCB布线、节省电路板空间、提升能效，并简化安全分析（见图3左）。此外，它还具有高稳流精度、支持宽正向压降（Vf）范围、低电磁干扰（EMI）及集成强固保护特性等众多优势。这系列器件提供0。8至0。9的功率因数，符合美国“能源之星”对功率大于5W的LED灯泡在功率因数方面的要求（PF0。7）。基于NCL30082的紧凑型A19 LED灯泡的参考设

5、计（见图2右侧）。这参考设计优化用于隔离反激或非隔离降压-升压拓扑结构，优化用于10W LED照明应用。它采用谷底填充PFC来满足“能源之星”功率因数高于0。7的要求。PCB及元件的尺寸目标是22x60mm柱体。测试显示，此参考设计提供高能效、高功率因数及高稳流精度。而在中等功率及大功率LED照明方面，既包含单段式及组合控制器，也包含传统的两段式（PFC段+DC-DC段）控制器，覆盖从15W至400W的宽广功率范围，如图4所示。从图4中可以看出，在中等功率LED通用照明应用中，可以采用NCL30000及NCL30001 这样的单段式功率因数校正LED控制器；而在功率更大的应用中，可以采用NCL

6、30051和NCP1910这样的高能效组合控制器。以NCL30051为例，这是一款功率因数校正（PFC）及谐振半桥组合控制器，优化用于离线LED照明应用，能够为降压DC-DC转换器/LED驱动器提供恒定电压。这器件集成了一个临界导电模式（CrM） PFC控制器及一个半桥谐振控制器，并内置600V驱动器，针对离线电源应用进行了优化，具备了所有实现高能效、小外形因数设计所需的特性。除了上述单段式方案，还可以根据应用需求选择传统的两段式（PFC段+DC-DC转换段）方案。具体而言，PFC段可选用的控制器包括NCP1653、NCP1631、NCP1611/NCP1612及NCP1608等。其中，NCP

7、1611 /2是增强型高能效PFC控制器，基于创新的电流控制频率反走（CCFF）架构，在PFC电感电流超过设定值时，电路通常工作在临界导电模式（CrM），而当电流低于预设值时，将开关频率线性降低至约20kHz，此时电流为零。CCFF架构同时将额定负载工作能效和轻载能效提升至最高，特别是将待机损耗降至最低等典型应用包括可用于平板电视、一体式计算机和大功率电源适配器，以及LED照明电源及驱动器、可调光荧光灯镇流器等。在DC-DC段，可以选用的器件包括NCP1398、NCP1380、NCP1288和NCL30105等。智能LED照明的优势及发展预测正在兴起的LED智能照明是LED通用照明市场的另一个

8、重点，也是重要发展方向。所谓“智能照明”，往往结合了智能可调光LED驱动器、无线接收器、红外接收器、环境光传感器及无源红外占用情况传感器等。LED智能照明将使LED更易于控制及调光。LED智能照明电子电路中将增强多种新功能，如结合占用情况传感器或环境光传感器来配合调光控制及省电等。例如，内置占用情况传感器可用于检测及确定照明区域是否有人，一般用于房间入口或出口，能够进行安全地照明控制及省电。这类传感器大多数使用的是无源红外（Ir）传感器，其它的传感器选择包括超声波及运动传感器等。图5：智能LED照明集成了多种新功能此外，电子电路中采用硅光电传感器，可用于不同应用，如测量环境光以采集日光，以及用

9、于感测灯具光输出来进行LED照明控制等。典型的环境光传感器有带线性输出的NOA1211/2及带双输出的NOA1305等。环境光传感器配合户外（黄昏/黎明）及室内（日光采集）调光，因而节能。透过闭环控制LED光源，可以调节不同温度及时间条件下的特定光输出。此外，带LED输出光反馈的恒定光输出调节能节省及延长驱动器使用寿命。智能照明也将更灵活，可以使用低能耗的无线接口，如IrDA红外、Zigbee及低能耗蓝牙（Bluetooth LE），无需改变开关或线缆。但这要求无线控制标准就位，如Zigbee Light Link等。LED驱动器IC要配合LED“智能”照明，其设计必须能够轻易地配合模拟及数字

10、（即PWM）调光。例如， NCL30082 LED控制器配合智能调光接口，能以单个控制引脚进行模拟调光、数字调光，或是同时进行模拟与数字调光，提供0至100%的宽调光范围。这器件易于连接模拟传感器或微控制器（MCU）通用输入/输出端口（GPIO），增强了设计灵活性。在这些技术的配合下，智能LED灯泡及LED模块即将出现。通过结合标准化的无线控制技术、以太网及因特网，人们有望使用智能手机远程控制LED灯泡。新的方案还能解决热管理、光学及模块化/替代问题。单片机控制电路由ATMEL公司的ATmega8L型单片机、滤波电容和AD转换电路构成，用于采集加速度传感器信号，将采集到的信号与预先设置的阈值相

11、比较，控制发光二极管的闪烁，如上图所示。ATmega8L每个端口引脚都有3个寄存器位：DDxn、 PORTxn和PINxn。DDxn位于DDRx寄存器，PORTxn位于PORTx寄存器，PINxn位于PINx寄存器。DDxn用于选择引脚方向，DDxn为“1”时，Pxn设置为输出，否则设置为输入。当引脚置为输入时，PORTxn为“1”，上拉电阻使能。如果需要关闭该上拉电阻，可将 PORTxn清零，或者将该引脚置为输出。复位时各引脚为高阻态，即使此时并没有时钟在运行。当引脚配置为输出时，若PORTxn为“1”，引脚输出高电平，否则输出低电平。ATmega8L判断和处理加速度传感器MMA1260D测

12、得的信息，若能满足条件则通过PD0、PD1、PD2引脚产生3路信号施加到3个继电器依次对内、中、外三圈的LED灯进行点亮与熄灭控制。若不满足条件，则ATmega8L不输出信号。简易60灯珠LED电路简易38珠灯环电路下面是一款 LED灯杯的简单实用电路图，该灯使用 220V电源供电，220V 交流电经C1降压电容降压后经全桥整流再通过 C2滤波后经限流电阻 R3给串联的 38颗LED提供恒流电源。LED 的额定电流为20mA，但是我们在制作节能灯的时候要考虑很多方面的因素对LED 的影响，包括光衰和发热的问题，我们在做这种灯的时候因为LED的安装密度比较高，热量不容易散出，LED的温度对光衰和

13、寿命影响很大，如果散热不好很容易产生光衰，因为LED 的特性是温度升高电流就会增大，所以一般在做大功率照明时散热的问题是最重要的，将影响到LED的稳定性，小功率一般都采取自散热方式，所以在电路设计时电流不宜过大。图中R1 是保护电阻，R2是电容C1的卸放电阻，R3是限流电阻防止电压升高和温度升高LED的电流增大，C2是滤波电容，实际在LED电路中可以不用滤波电路，C2是用来防止开灯时的冲击电流对LED 的损害，开灯的瞬间因为 C1的存在会有一个很大的充电电流该电流流过LED将会对LED产生损伤，有了C2的介入，开灯的充电电流完全被C吸收起到了开灯防冲击保护。该电路是小功率灯杯最实用的电路，占用体积小可以方便的装在空间较小的灯杯里，现在被灯杯产品广泛的采用。优点:恒流源，电源功耗小，体积小，经济实用。但是在设计时降压电容要采用耐压在 400V以上的涤纶电容或CBB电容，滤波电容要用耐压 250v以上。此电路适合驱动 20-40只20mA的 LED。