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超低成本的1W大功率LED电源及控制电路分解

2010-11-22 16:54
论恒
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        大功率发光二极管比日光灯具有更高的发光效率和使用寿命。人们应根据实际使用方式另外加装散热器。目前,国产3W发白光的LED零售价为15元,但由于3W大功率LED质量还不够可靠,暂不宜使用。5W大功率LED只有进口货,每只售价高达60元,仅适用于特殊要求的灯光工程之中,最适合人们家里作照明用的就是国产1W发光二极管。

          鉴于大功率发光二极管工作电压仅为3V,通过全桥整流将220V交流电变成直流电,在全桥上的电压降约为1.8V,只驱动一只发光二极管工作的电能利用效率仅为60%。必须把3只以上发光二极管串联起来工作,才能使总的电能利用效率超过80%。

         根据3基色合成白光原理,将红、绿、蓝3只1W大功率发光二极管串联起来工作,就可以获得相当于3W发白光的LED所达到的亮度。同时还可以组合出6种彩色光线,满足人们对变换彩光的喜好。为了避免电能浪费,使用市电做LED驱动电源应采用电容器做降压限流元件。

        用洗衣机电机所配的常规4.7μ/AC400V电容器做降压限流元件可提供325mA工作电流,正好与1W大功率LED额定工作电流相同。购买红、绿、蓝3只1W大功率LED共需20元,比购买1只3W发白光的LED贵5元。但3W大功率LED的工作电流是1W大功率LDE的3倍,需要使用容量为14μ的电容器做降压限流元件,而购买1只14μ/AC400V电容器比购买1只4.7μ/400V电容器又要高出5元,综合成本并不合算。

1W大功率发光二极管的实用驱动电源图

        1W大功率发光二极管的实用驱动电源见附图,其中:C3电容的主要作用是在刚接通220V市电时防止可能产出的瞬间大电流通过LED使其受到损坏,VS1可控硅则是防止负载开路时在C3两端产生高压使其严重发热爆炸。VDS1触发二极管的转折电压为30V~40V,正常状况下C3两端电压不超过10V,VDS1一直截止,VS1也截止。只有在负载电路断掉或LED内部开路情况下,C3两端电压刚升到30V~40V时VS1才即刻导通并维持导通状态。排除故障重新接通电源,VS1即自动恢复截止状态。

        如果只要求3只大功率LED一起发光,电源驱动电路中的VT1~VT9和R3~R9可全部不用。该部分电路专门为控制红、绿、蓝3只LDE的发光状态而设计,A、B、C三端悬空或接到直流负端相对中点上,VT1、VT4、VT7~VT9截止,VT2、VT3、VT5、VT6导通,LED2和LED3分别被VT2和VT3短路,只有LED1工作发光。

        单独将B端接到直流正端,将使VT8导通,VT5和VT2随之截止,LED2工作发光。单独将C端接到直流正端,将使VT9导通,VT6和VT3随之截止,LED3工作发光。与此同时,B端或C端接到直流正端,都可使VT4导通、VT1随之导通,LED1被VT1短路不工作。但将A端接到直流正端,将使VT7导通,强制让BG4截止,VT1随之截止,LED1工作发光。这样,无论A、B、C三端处于何种状态,总有至少一只发光管工作。而通过对加在A、B、C三端上的电平控制,就可以使3只发光按照需要的组合进行发光。

         A、B、C三端上的电平可以采用普通开关进行控制,也可以使用3只D触发器和一只按键来实现循环变换。当然还可以把6只LED串联起来工作,用专门的彩灯控制IC来实现动态变化。有兴趣者还可以将控制电路再进一步设计成红外遥控电路,安装在卧室中更有一番味道。
 

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