用石英灯电子变压器做LED驱动器

用石英灯电子变压器做用石英灯电子变压器做 LED 驱动器驱动器 某商场装修改造 拆下许多 MR16 石英灯电子变压器 弃之可惜 但放之未必无用 通过改 造 添加数个元件 可以做成大功率的 LED 驱动器 这样的改造利用 也符合国家对废弃电子产品 处理的方针 是保护环境的 绿色 行动 MR16 石英灯几年前曾在商品展示 陈列等局部照明中大量使用 由于它属于白炽灯一类 耗 电较大 近年来已逐步趋于淘汰 被 LED 射灯所替代 图一是一款常见的 20W 石英灯电子变压器原理图 1234 A B C D 4321 D C B A T itle N umberR evisio nSize A 4 D ate 14 A pr 2 009Sh eet of File E 一一 一 一一一一一一一一一一L ED 一一一 dd bD raw n By 1 2 3 4 D1 D4 1N4007 N1 220V 50Hz C2 223 400V C1 223 400V AC12V 一一 R1 470K OUTPUT C3 332 100V D5 1N4007 L1 3T L3 1T L2 3T Q1 13003 Q2 13003 R4 1 5 R3 1 5 R2 820 T N2 DB3 各个生产厂的产品大同小异 其工作原理在本质上就是一个工作在高频开关状态 工作频率 20KHz 30 KHz 的降压电子变压器 以前的电子报上有阐述 这里不再重复 石英灯的功率一般在 20W 50W 之间 以 20W 电子变压器为例 可输出 12V 高频交流电压 可供最大的工作电流 20W 12V 1 67A 高频交流 改造方法 原理图见图二 1234 A B C D 4321 D C B A T itle N umberR evisionSize A 4 D ate 14 A pr 2009Sheet of File E 一一 一 一一一一一一一一一一L ED 一一一 ddbD raw n By R C4 220 25V 一一一一一一一一 图二 R5 1K 一LED一一 AC12V T N2 1 2 3 4 D6 D9 FU 3A RR LED LED LED LED LED LED LED LED LED Port Port 发光二极管工作在直流状态 因此必须将电子变压器输出的高频交流电压整流 N2 后是新增 的桥式整流滤波电路 由于工作频率较高 D6 D9 要用快恢复二极管或肖特基二极管 工作电流视所接负载而定 比如 FR102 FR152 FR202 1N5819 1N5822 等 C4 的主要作用是抑制通电瞬间引起的电压突变 从而降低启动电压冲击对 LED 寿命的影响 R5 是 C4 的泄流电阻 其作用是断电后尽快释放 C4 上 的电压 为可能的马上再次通电作准备 R 是每组 LED 的限流电阻 其阻值和额定功率应视所接 LED 的不同而调整 FU 是防短路保险 丝 负载情况 如所接的是普通的超高亮 LED 工作电流 If 20mA 正向压降 Vf 3 5V 左右 可 三只 LED 为一组串联 多组并联 具体总组数视灯具的需要和电子变压器本身的输出功率而定 理论上估算 一只 20W 12V 的电子变压器可驱动的 LED 的组数为 20W 12V 0 02A 83 组 共可驱动 LED 总数为 83 3 249 只 如所接的是大功率 LED 1W 3W 工作电流 IF350mA 700 mA 正向压降 Vf 3 3V 3 9V 也可用上述方法估算出可驱动的 LED 总数量 电路调整须知 石英灯电子变压器电路属串联型电流反馈形式 如负载工作电流很小 反馈 不足 会造成电路不工作或 Q1 Q2 开关状态不好 如接上 LED 负载后电路不工作 可适当增加 L3 绕组的匝数 2 匝 4 匝 注意绕组的头 尾 必须和原来的相同 以提高电路的反馈量 直至电路能正常工作 同时也应避免反馈太强烈 可通电工作一分钟左右后断电检查 用手触摸 Q1 Q2 不烫手为正常 串联型电流反馈电路对应不同的负载电流其输出电压会有一些变化 应仔细调整 R 的阻值 使电路稳定时每组 LED 的工作电流在 20mA 范围内 R 也可用正温度系数的热敏电阻 PTC 这样对 LED 限流和恒流的效果会更好 具体应用方法和原理可参阅而 00 九年十四期 十六期电子报上的相关文章 桥式整流滤波电路部分可做成独立的 PCB 安装在灯具内部 灯具的外形和结构可根据不同 的需要来设计开发 用热敏电阻打造廉价用热敏电阻打造廉价 LEDLED 恒流源解决方案恒流源解决方案 1 WMZD 系列 LED 温度补偿过流保护热敏电阻 WMZD 系列专门为 LED 照明做温度补偿的电阻 是专门针对 LED 照明出现的由于温度引起的 LED PN 结电压 VF 下降 即 2mV 称为 PN 结的负温效应 该特性在发光应用上是个致命的缺陷 直 接影响到 LED 器件的发光效率 发光亮度 发光色度 比如 常温 25 时 LED 最佳工作电流 20mA 当环境温度升高到 85 时 PN 结电压 VF 下降 工作电流急剧增加到 35mA 37mA 此时电流 的增加并不会产生亮度的增加 称为亮度饱和 更为严重的是 温度的上升 引起光谱波长的偏移 造成色差 如长时工作在此高温区还将引起器件老化 发光亮度逐步衰减 同样 当环境温度下降至 40 时 结电压 VF 上升 最佳工作电流将从 20mA 减小到 8mA 10mA 发光亮度也随电流的减少而降低 达不到应用场所所需的照度 为了避免上述特性带来的不足 一般在 LED 灯的相关产品上 通常采用如下措施 1 将 LED 装在散热板上 或风机风冷降温 2 LED 采用恒流源的供电方式 不因 LED 随温度上升引起使回生电流增加 防止 PN 结恶性升 温 或这两种方法并用 实践证明 这两种方法用于大功率 LED 灯 如广告背景灯 街灯 确实 是行之有效的措施 但当 LED 灯进入寻常百姓家就碰到如下问题了 散热板和风冷能否集成在一个普通灯头的空间 内 采用集成电路或诸多元器件组成的恒流源电路 它的寿命不取于 LED 而取决整个系统的某块 短板 有没有吸引眼球的价格 用热敏电阻补偿法来解决 LED 恒流源问题 既经济又实用 我公司生产了一种具有正温度系数的热敏电阻与负温度特性的 LED 串联 组成一个温度系数 极小的电阻型负载 一旦工作电压确定后 串联回路中的电流 将不会随温度变化而变化 通俗地说 当 LED 随温度升高电流增加时 热敏电阻也随温度下降电阻变小 阻止了回路电 流的减少 如果匹配得当 当环境温度在 40 85 范围内变化 见图 1 2 应用 从图 1 可见 采用热敏电阻温度补偿方法与采用集成电路等元件组成的恒源相比 热敏电阻 温度补偿法只用 1 个热敏电阻元件就可解决 LED 恒流源问题 其价格 体积 寿命等优势不言而喻 我们采用的这种正温度热敏电阻 WMZD 专为 LED 应用而研制的 其常用规格见表 1 下面介绍一下 该热敏电阻的应用特性 20mA LED 恒流源 WMZD5A20 的应用 我们可以用 1 只 WMZD5A20 与 5 只 LED 20mA 串联组成一个标准单元 它的 LED 恒流源电流 20mA 工作电压 U 3V 5 3 4V 20 0V 3V 是 WMZD5A20 电阻压降 3 4V 是 LED 的正向导通电压 或 2 8V 4 2V 它的恒流特性见图 1 中的电流曲线 II 应用电路与制作应用电路与制作 与一般 LED 恒流源相比 该标准单元有不怕负载开路的优点 也不怕负载短路 当短接 5 个 LED 后 回路电流急剧上升 引起 WMZD 温升 WMZD 阻值迅速增大 可有效阻止电流继续上 升 经过反复实验后发现 负载短路后 短路电流可由 130 mA 迅速下降到 60 mA 的稳定值 如 在电源的允许范围内 不会损坏电源 由多个 5A20 标准单元的串联组合 即可支持一定数量的 LED 并获得相应的工作电压 比如 用 10 个标准单元相串联的电路 可支持 50 个 LED 灯 工作电压可接近 200V Model 型号 恒流 电流 工作电压单元电路 WMZD5A20 20m A 3V VFX5 WMZD5A30 30m A 3V VFX5 WMZD5B100 100 mA 0 65V VF WMZD5C300 300 mA 0 5V VF 也可以直接驱动一颗 1W 的大功率 LED 灯 WMZD5D350 3500 5V VF两个 WMZ5 5D350 并联可以直接驱动一颗 3W 的大功率 LED 灯 VF 为 LED20mA 时的导通电压 100mA LED 恒流源恒流源 WMZD 5B100 的应用的应用 1 只 WMZD 5B100 与 5 只并联的 LED 20mA 串联可以组成一个标准单元 它的 LED 恒流 电流为 100 mA 工作电压 U 0 65V 3 4V 4 05V 0 65V 是 WMZD 5B100 的电阻压降 3 4V 是 LED 后 短路电流可由 600 mA 迅速下降 280 mA 稳定值 如果要增添 LED 的数量 可用多个 5B100 标准单元并联组合 如果要提高工作电压 可用多个 5B100 标准单元的串联组合 WMZD 5B100 的扩展应用的扩展应用 典型的电路连接方法见图 2 用 2 只 5B100 电阻并联扩展成 200mA LED 恒流源 用于 200mA 的大功率 LED 工作电压 U 0 65V VF 3 只 5B100 并联可扩展成 300mA 恒流源 用 于 300mA 的大功率 LED 工作电压 U 0 65V VF 以此类推 WMZD 的电流过补偿保护特性的电流过补偿保护特性 热敏电阻 WMZD 还具有电流过补偿特性 即热敏电阻的正温变化率大于发光管的负温效应成 为过补偿 图 3 所示是一条随温度上升而减少的下陡曲线 这一点与 LED 的另一典型特性是一致 的 即允许电流在 40 后随温度上升相应减少 使 LED 的功耗控制在额定范围内 确保 LED 的 最长寿命 WMZD 电流过补偿保护特性 正好可以满足 LED 对电流的要求 这也是一般的 LED 恒流源不具备的 过补偿保护应用在以下几处更显优势过补偿保护应用在以下几处更显优势 1 全年或每天环境温差大 如室外照明的街灯 广告灯 车灯 2 低电压大电流 LED 灯 WMZD 5B100 具有低内阻 小压降 3 价高的大功率 LED 单 个保护 WMZD 过补偿保护特性的典型应用电路接法见图 4 与标准单元串联一个相同型号的 WMZD 热敏电 阻 即可发挥过补偿作用 如果增加 2 个或 3 个 WMZD 热敏电阻会加深补偿作用 但如果实偿太深 常温下 LED 电流地低 会影响发光效率 我们可以通过实验 选出保护功能与发光效率兼顾的最佳 方案 下图为 采用 2R 和 3R 的电流温度对照图 如何在市电如何在市电 220V220V 中直接使用中直接使用 WMZDWMZD 热敏电阻对热敏电阻对 LEDLED 进行恒流控制 进行恒流控制 答 答 如果电网电压波动不超过 7 即可不使用稳压电路 超过 7 就要进行稳压处理 成本将 大大增加 1 按照下图接好电路 用万用表 mA 档串入电流校测点中 接通 220V 市电 串联回路电流应在 18 22MA 时即合格 如偏差