LED路燈驅(qū)動及智能調(diào)光系統(tǒng)設(shè)計
2013-09-04 14:48:25 來源:http://ic.big-bit.com/ 點擊:1813
實驗結(jié)果表明該電路轉(zhuǎn)換效率高,功率因數(shù)高,輸入電流的THD 小,白光LED 路燈光色純正而且節(jié)能,很有市場前景而且有進(jìn)一步研究的價值。
1 引言
LED 被認(rèn)為是綠色的第四代光源,是一種固體冷光源,具有高效、壽命長、安全環(huán)保、體積小、響應(yīng)速度快等諸多優(yōu)點, 目前已經(jīng)在城市景觀裝、交通信號與商業(yè)廣告上廣泛應(yīng)用。近年來隨著制造工藝的不斷發(fā)展, 大功率高亮度LED 性能不斷提升,價格不斷下降, 目前達(dá)到同樣的明明效果,LED 的耗電量大約是白熾燈的1 /10,熒光燈的1 /2[2].這些都使得其開始應(yīng)用于一般照明中, 而且很有發(fā)展前景,大有取代白熾燈和熒光燈這些傳統(tǒng)光源的趨勢,世博會上LED 燈的應(yīng)用可以說代表著這個方向。LED 調(diào)光可以節(jié)能,高亮度$白光LED 的驅(qū)動和調(diào)光是近年來研究的熱點,本文在這方面進(jìn)行了些研究, 并設(shè)計了一款帶有功率因數(shù)校正的$LED路燈驅(qū)動和智能調(diào)光系統(tǒng)。
2 LED 特性、驅(qū)動要求及調(diào)光方式
LED 的理論光效為300lm /W.目前實驗室水平達(dá)260lm /W,市場化水平在120lm /W 以上。高亮度LED 的一般導(dǎo)通電壓約為3. 0 ~ 4. 3V,但其核心仍是PN 結(jié),其伏安特性與普通二極管相同。當(dāng)加在LED 上電壓小于其導(dǎo)通電壓時,LED 上幾乎沒有電流通過。但當(dāng)LED 導(dǎo)通后,其正向電流隨正向電壓按指數(shù)規(guī)律變化,很小的電壓波動就會引起很大的電流變化。在導(dǎo)通區(qū)電壓從額定值的80% 上升到100% ,電流則從其額定值的0% 上升到100%.
圖1 LED 相對光通量與正向電流關(guān)系
圖1 是LED 相對光通量和其正向電流IF 的關(guān)系圖。圖中可以看出LED 的光通量和其正向電流成正比的關(guān)系,因此可能通過控制LED 的正向電流來控制其發(fā)光亮度。LED 若采用恒壓源驅(qū)動,很小的電壓變化將引起很大的電流變化,因此恒壓驅(qū)動只適用于要求不高的小功率的場合下。在要求高的場合和大功率的場合下LED 都要采用恒流驅(qū)動。研究表明,$LED發(fā)光亮度隨工作時間下降,亮度下降后光效隨電流的增加而減少,LED 的亮度與驅(qū)動電流成飽和關(guān)系。LED 的電流達(dá)到其額定電流的70% ~80% 后,很大比例的電流轉(zhuǎn)化成了熱能,因此LED的驅(qū)動電流宜為工作電流額定電流的70% ~80%。在恒壓驅(qū)動或PWM 調(diào)光中, 最大電流不宜超過最小電流的3 倍,否則的話沖擊電流會大大減少LED 的使用壽命[8].目前來說市場化單個LED的功率都不大,大都在10W 以下,實際用于照明是把多個LED 按一定方或串并聯(lián)之后形成$LED陣列。
從圖1 也可得出, 改變LED 的電流即可改變LED 的亮度。改變電流有兩種方式,相應(yīng)的$LED調(diào)光也有兩種方式。一種是連續(xù)調(diào)節(jié)LED 中電流的大小來改變LED 的亮度,這種方式稱之為模擬調(diào)光,通過LED 中的電流是連續(xù)的; 另一種是通改變LED流過電流的時間與關(guān)斷的時間之比來改變LED 的亮度,LED 流過電流時電流是恒定的, 關(guān)斷時流過LED 的電流為零,這種方式稱為PWM 調(diào)光,它是通過人眼察覺不到的頻率快速的開關(guān)LED,開關(guān)頻應(yīng)不小于100Hz.兩種調(diào)光方式當(dāng)流過LED 中的平均電流相同時,其效果是一樣的。由于LED 在某一大小特定的電流時會發(fā)出最純的白光,隨著電流偏離這個值,會有色偏。另外,LED 的響應(yīng)時間只有幾納秒到幾十納秒,很適合頻繁開關(guān)的場合,所以LED調(diào)光以PWM 調(diào)光方式好,此外這種方式還有利于LED 散熱。
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