交流市电供电的大功率LED节能灯.docx

交流市电供电的大功率 LED 节能灯一、 应用前景LED 发光二极管是一种高效固体发光器件,随着半导体制造技术的发展,LED 已从早期的工作电流不过 20mA,仅用于指示、显示等低亮度发光场合的小功率 LED,发展到现在的工作电流超安培,功率达 1~10W 的大功率白光LED,使之将其用于高亮度照明的普通发光领域成为可能。LED 相比传统照明的白炽灯、荧光灯、金卤灯等具有高效率、长寿命的显著优点。白光 LED 的光效一般为 40~120ml/W,预计在未来几年内可达 200 ml/W 以上,是白炽灯(8~15 ml/W)的 3~8 倍,荧光灯(30~60 ml/W)的 1~2 倍。更为可贵的是白光 LED 的发光光谱几乎全部集中在可见光范围,而白炽灯在红外、荧光灯在紫外范围还造成了大量的能量(非可见光)损失,白光 LED 在可见光范围的实际发光效率是白炽灯和荧光灯的 3~8 倍以上,实际节能效果非常显著。将 LED 发光二极管用于照明是节能减排的一个重要研究方向,目前,国际国内均在其实用化研究方面投入了大量的人力物力。LED 应用于照明在国外研究、应用较早,发展较快。但我国的一些城市也开始了大规模应用的尝试,2008 年奥运会,水立方照明工程就采用了 LED 照明方案,比普通照明节电 60%以上;山东潍坊已安装 LED 路灯 11000 余盏,在保证路面照度相同(甚至更优)的前提下,实测比高压钠灯节电 69%,比金卤灯节电 70%,每天节电超过  万度。据测算,如果美国 55%的白炽灯、荧光灯用 LED 照明替代,每年可节约电费 350 亿美元,减排二氧化碳  亿吨;日本计划在 5 年内全国公共场所 50%的传统灯具用 LED 照明替代,每年可减少60 亿公升的原油消耗,相当于 5 座 *10^6kW 核电站的发电量。我国也非常重视 LED 的照明应用,目前已确定深圳、上海、南昌、厦门和大连 5 个国家级半导体照明工程基地,上海世博会也确定以绿色节能为主题,世界照明行业知名公司欧司朗、飞利浦、西门子和 HP 等都争先与之合作,以促进 LED 在照明方面的应用。今年,科技部批准了全国 16 个省市的 21 个城市为“十城万盏”半导体照明应用工程试点城市。这项工程的目标是到 2011 年,在试点城市市政工程推广应用 600 万盏半导体照明产品,直接拉动内需 150 亿元;到 2015 年,半导体照明进入 30%的通用照明市场。可以肯定,在未来的若干年间 LED 在照明领域的研究和应用是一个绝对的热门研究方向,应用前景十分广阔。二、 电路原理1、大功率 LED ,电源电压的 10%的变化(-),就会引起正向电流的  倍的变化(从 350mA 变到 100mA)。-2mV/度(-—/°C),也就是随着温度的升高,其伏安特性左移,假如所加的电压为恒定,那么显然电流会增加。而 LED 本身的效率很低,温升很高,加电以后,假如散热不好,其温度很容易上升到八、九十度以上。假定采用  恒压源常温下工作在 20mA,而温度升高到 85 度时,电流就会增加到 35-37mA,而其亮度并不增加。电流增加只会使它的温升更高,这样就会增加光衰,降低寿命。,都需要一个 AC/DC 的开关电源。一般有两种供电方法,一种是在开关电源里加上恒流反馈控制电路,保证输出电流恒定。但是这种方法大多只能单路大电流输出,而且恒流的精度不高。还有一种是,前面采用恒压电源,后面加很多路恒流模块,这种方案灵活性很高,恒流精度也高。2、驱动电路结构及原理图示电路为以反激式开关电源为基础设计的驱动5个1W(350mA)大功率LED的节能灯电路。开关电源电路的AC输入电压为185~265V,DC输出电压为18V(*5=18V),输出电流为350mA。IC1为ST公司生产的VIPer22A智能功率开关电路芯片,内置PWM(工作频率约60kHz),在20W以下中小功率开关电源电路中得到广泛应用。在一次侧,D1~D4和C1构成桥式整流电容滤波电路,将220V交流电转换为约400V直流电,R1为开机限流保护电阻,可以减少开机时的浪涌电流,并可做保险丝用;U1( VIPer22A特性另述)和开关变压器的初级绕组N1(3~2)构成反激式开关电源电路,D5、R2、C3构成吸收回路,D6、C4为提供U1工作电源(约15V/DC)的辅助电源电路。在二次侧,D7(FR107快恢复二极管或肖特基二极管)、C6、C7构成二次侧整流滤波电路;R3、C5为吸收回路,R12和D8为假负载和输出指示;R5为电流取样电阻与Q