LED吸顶灯及其驱动电源

图5. 采用恒流二极管作为LED驱动电源

　　在这里，恒流二极管的作用就是要在输入市电电压变化时，保持输出电流不变，当然也可以消除由于LED负温度系数所引起的电流增大。但是由于恒流二极管的耐压有一定的限制，所以它所能吸收的电源电压变化也是有限的。就拿100V耐压的CRD来说，它的工作电压范围还要减去它的最小工作电压10V，可用的电压范围也就只有90V。用在220V市电电源里， 如果市电变化+10%，~-20%，就相当于整流后为290~211V，电压变化79V，在其耐压范围内。假如所用的LED为80颗，如果正向电压为3.3V，那么总电压为264V，正好相当于220V经过桥式整流以后的值。这时候恒流二极管上没有压降，但是这时候它是不能工作的而至少需要10V压降，也就是要求整流后电压为274V，市电电压为228VAC。那时候恒流二极管压降为最小，功耗也最小，只有0.03Ax10V=0.3W，整体效率为最高可达96%（当然还要考虑整流器的效率，实际上还会低一些）。如果市电增高至242VAC，那么恒流二极管电压就增高为26.4V，其功耗也增加到0.79W，这时候效率就等于91%。
　　如果市电电压低于228V，是不是恒流二极管就不工作呢？并不是，但的确是不恒流了，这时候它和LED就会达到一个新的平衡点，那就是二者的电压和等于市电电压经过整流后的电压。因为LED伏安特性的非线性，所以很难用公式来表示。总之，当市电电压降低时，LED中的电流就会随市电电压的降低而降低。其亮度也会跟着变暗。但是这时候恒流二极管的压降不大所以并不消耗很多功率。所以效率还是很高的。

　　前面假定了LED的正向压降为3.3V，实际上即使其额定为3.3V，在开机一段时间以后，由于结温的升高，正向压降就会降低至3.1V甚至3.0V。
一个采用恒流二极管的8W电源的实测结果如下表所示：


　　由表中可见，采用恒流二极管以后其最高效率的确可以做到非常高。是一种值得选用的电源。为了在220V得到最高的效率，看来应该串联90个以上的LED。
各种恒流二极管的参数如下表所示：
      

　　2.采用高压直接降压的开关式恒流源

　　由交流直接整流得到的电压是264V，这时候可以采用直接降压的高压Buck电路来恒流。
　　a）PAM99700

图6. 采用美国PAM公司的PAM99700的高压Buck的电路图。

　　这个电路的特点是效率高达90%，功率因数也大于0.9以上。外部电路也很简单。可以驱动多达40个1W的LED。一个采用PAM99700的LED吸顶灯照片如图7所示。

       它是采用24串7并的3014型LED，总功率16.8W。右下角的蓝色印制板是红外遥控接收器。

图7. 采用PAM99700作为恒流驱动源的LED吸顶灯

它的实测结果如下（图8）：

   
图8. 效率、功率因素和LED电流和输入电压的关系

　　b）HV9861A

　　最近美国Supertex公司推出了新款高压降压芯片HV9861A以取代HV9910B.它采用了均值取样从而提高了恒流精度至+/-3%。它的电路图如图9所示。

图9. HV9861A直接降压式电路图

　　这个电路可以驱动21个1W的LED。其主要指标如下：
　　

　　其输出LED电流以及效率随输入电压的变化如图10所示。

  
图10. 输出电流和效率随输入电压的变化

　　因为电路中没有采用无源功率因数校正，所以功率因数比较低。这个电路也没有采用为减小EMI所需的滤波器，如果加上这两项以后都会降低其效率。

　　所有这些非隔离式电源因为在LED负载上会触摸到市电，所以有严格的安规检验，尽管采用良好的绝缘可以满足安规的要求，但是欧盟IEC 61347-2-13 (5/2006)标准规定在LED负载端电压不可超过25VAC或35VDC。所以采用非隔离电源是无法出口欧盟的。
　　隔离式电源

　   最近美国TI公司推出了一种隔离式恒流源芯片TPS92070，它的电路图如图11所示。

图11. TPS92070实际应用电路图
输入：90-264VAC
输出：25V,350mA
效率：>85%

　　1. 可调光隔离式恒流源
　　 iW3614
　　其电路图如图12所示。

图12. iW3614应用电路图

　　输入：100-120VAC或220-240VAC
　　输出：25V,400mA
　　效率：>82%
　　PF：>0.9 非调光模式，调光模式时取决于可控硅。
　　THD：满足 IEC61000-3-2
　　调光兼容RC、R、RL

 　LT3799

　　今年2月美国凌特公司宣布了一个用于LED恒流驱动的IC（LT3799），它可以驱动4-100W的LED，而且本身带PFC，外置功率MOSFET开关管，反激隔离式而不需要光耦合器，外置元件减到最少，而且还可以用于可控硅调光。