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基于蓄电池供电的自适应LED照明系统

2012-05-27 08:48
月城清浅
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  本文介绍了一种基于蓄电池供电的LED照明系统的电路设计。以Boost为功率电路拓扑结构,通过合理地安排LED阵列,提高了照明的可靠性。本电路设计可以同时对LED进行模拟调光和数字调光,并且本系统适用于功率从几瓦到几十瓦的LED阵列、端电压范围从6-36V的蓄电池,从而使得对产品进行维护--需要更换LED或是需要更换蓄电池时,只要满足上述要求,无需更换电路模块,系统就能正常并稳定地工作。

  前言

  由于具有高发光效率、高可靠性、长寿命等优点,发光二极管(LED)在照明、信号显示、显像等领域应用越来越广泛,被广泛认为是一种取代白炽灯、荧光灯等传统光源的新型光源。

  驱动LED有多种方法,而最简单的方法就是将LED与限流电阻串联,再以电压源供电。这种驱动方式的优点是电路简单,但是也存在不少缺陷。首先是效率低,降压电阻会消耗大量电能,甚至有可能超过LED所消耗的电能;其次是稳定电压能力极差,而LED的V-I曲线具有负温度特性,随着结温的升高,流过LED的电流会越来越大。所以,如果驱动电流得不到控制,LED很容易被烧毁,即使没有烧毁,寿命也会大大缩短。所以,驱动大功率LED时,电流控制是必需的。除此之外,LED光源的照度直接与电流相关,所以控制LED的驱动电流,其照度也将得到控制。

  1 系统设计

  系统的原理框图如图1所示。供电电源为铅酸蓄电池,负载为LED组成的阵列,使用LTC3783作为控制器,实现PWM控制。本电路设计可以同时对LED进行模拟调光和数字调光。并且本系统对于功率从几瓦到几十瓦的LED阵列、端电压范围从6-36v的蓄电池均能正常工作,从而使得在对产品进行维护--需要更换LED或需要更换蓄电池时,只要满足上述要求,无需更换电路模块,系统就能正常并稳定地工作。

P1

  由于发热量、散热技术等多方面的限制,使得单颗LED的功率不能像传统光源那样做得很大,功率为1w的LED即为大功率LED了。实际应用中,通常使用多颗小功率LED组成的阵列来满足较高的照度要求,并实现低成本,如图2所示。

P3

  应用LED阵列还有另一个显着优点。我们知道LED可能会因某些故障发生短路和断路。当某个串,联支路中的LED发生短路时,该支路中其他的LED仍然能够正常工作。尽管通过LED的电流可能上升,但是由于LED的数量较多,上升的电流不大,上升后的电流仍不会超出LED允许的工作范围。当某个串联支路中的LED发生断路时,该串LED熄灭。

  但由于阵列由多个LED串组成,其他LED串仍能工作,并分担熄灭的LED串中的电流,但是由于LED的支路较多,上升的电流不大,上升后的电流仍不会超出LED允许的工作范围。所以很明显,LED阵列相对具有更高的稳定性和可靠性心1.而且,对于特定数目的LED阵列,当使支路数目和支路中的LED数目相一致时,将更有利于提升LED组件工作的可靠性和稳定性。

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