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LED球泡灯内部驱动电源分析

2018-12-04 03:53编辑:alsyq.com人气:


LED球泡灯内部驱动电源分析

  随着LED的发展以及节能减排的国际大势,LED灯具及光源向民用市场大规模进军██。而作为民用光源里面最为普遍的白炽灯,欧洲已经在2012年禁止白炽灯生产和销售,美洲在2014年也禁止了40W及其以上白炽灯的生产和销售,中国已于2012年10月禁止了100W以上白炽灯的生产和销售,同时将会在 2014年10月1日禁止60W及以上白炽灯的生产和销售,将于2016年10月1日禁止15W及以上白炽灯的生产和销售██。

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  在这大势下,作为白炽灯的直接替代光源,LED球泡灯的用量将得到巨大的提升██。其品质也会参差不齐██。作为LED球泡灯内部不可或缺的驱动电源,其品质很大程度上决定了一个球泡灯的安全与否及品质好坏██。

  驱动电源基本分为非隔离驱动及隔离驱动两大类:

  一、非隔离驱动

  非隔离驱动(non­-isolated power)是指在输入端和负载端之间没有通过变压器进行电气隔离,而又直接连接,输入端和负载端共地,因此触摸负载就有触电的危险██。目前用得最多的是非 隔离直接降压型驱动██。也就是把交流电整流以后得到直流高压,然后就直接用降压(Buck)电路进行降压和恒流控制,非隔离驱动的优点是成本低、简单、体积 小、效率高██。

  当非隔离驱动应用于球泡灯时,使用铝材(金属)外壳无法做到安全性的标准(输入对外壳要求耐压4KV),故而外壳必须采用绝缘材料加工,通常有 塑料、导热塑料、塑包铝等形式来实现██。然而采用导热塑料或者塑包铝的形式又使得LED球泡灯的成本增加,采用塑料加工成的外壳又无法有效的散热██。在这样一 个LED竞争激烈的大环境下,很大一部分商家为了追求利润及销售额,无视安全因素制造大量非隔离金属外壳的球泡灯,又或无视产品品质制造大量塑壳球泡灯, 同时灯具的功率往往虚标30%以上██。

  目前球泡灯上应用最多的几种非隔离驱动如下:

  1.电阻限流式

  

LED球泡灯内部驱动电源分析

  图1.1

  如图1.1:电阻限流式驱动,仅采用一个桥堆,将50Hz的正弦波交流电变化为100Hz的半正弦波脉动直流电,通过限流电阻来限定LED的平均电流██。该驱动方式在电压未达到LED模块(由多个LED串联构成)开启电压前,LED不发光;电压超过LED模块的开启电压后,通过LED的电流逐渐增加,表现形式为I=(U-Uon)/R,经过LED的电流会随着电压的变化而变化██。

  如图1.2所示(绿线表示桥堆输出端电压,红线表示LED电流,蓝线表示电阻R上的电压),LED电流有间断(频率为100Hz),LED电流存在的时候也有大小变化,故而表现为频率为100Hz的频闪现象██。

  如图1.2所示,LED模组串联个数较多(即开启电压需求较高)、限流电阻较小时,LED电流断续时间长,频闪效果明显,但是电阻上消耗的能量较小(红线电流与蓝线电压的积分),即效率相对较高██。

  如图1.3所示,LED模组串联个数较少(即开启电压需求较低)、限流电阻较大时,LED电流断续时间短,频闪效果较不明显,但是电阻上消耗的能量较大,效率相对很低██。

  电阻限流式非隔离驱动,在电网电压不稳定时,球泡灯的功率变化为ΔP=ΔU2/R,因此功率极其不稳定,造成照明亮度变化明显,而且功率随着电压波动的平方变化,使得灯具非常容易长时间在超过标准温度下工作,寿命减短██。

  该驱动方案由于负载主要呈现为阻态,电压过零的时候不存在电流,故而功率因数较高接近1,不过由于限流电阻的存在其效率很差通常只有 30%~65%的效率,但是由于该方案成本非常低廉,导致很多生产商生产该类产品,LED球泡灯的品质很难得到保证,其安全性也难以得到保证██。

  

LED球泡灯内部驱动电源分析

  图1.2

  

LED球泡灯内部驱动电源分析

  图1.3

  2.恒流二极管限流

  

LED球泡灯内部驱动电源分析

  图2.1

  如图2.1:恒流二极管驱动,采用一个桥堆,将50Hz的正弦波交流电变化为100Hz的半正弦波脉动直流电,通过恒流二极管来限定LED的电 流██。该驱动方式在电压未达到LED模块(由多个LED串联构成)开启电压前,LED不发光;电压超过LED模块的开启电压后,通过LED的电流由恒流二极 管限定,表现为恒定电流状态██。桥堆后面的电容是平衡效率及功率因数用的██。

(来源:admin)

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