用石英燈電子變壓器做LED驅(qū)動器

用石英燈電子變壓器做LED驅(qū)動器某商場裝修改造，拆下許多MR16石英燈電子變壓器，棄之可惜，但放之未必?zé)o用。通過改造，添加數(shù)個元件，可以做成大功率的LED驅(qū)動器。這樣的改造利用，也符合國家對廢棄電子產(chǎn)品處理的方針，是保護環(huán)境的“綠色”行動。MR16石英燈幾年前曾在商品展示、陳列等局部照明中大量使用。由于它屬于白熾燈一類，耗電較大，近年來已逐步趨于淘汰，被LED射燈所替代。圖一是一款常見的20W石英燈電子變壓器原理圖。各個生產(chǎn)廠的產(chǎn)品大同小異，其工作原理在本質(zhì)上就是一個工作在高頻開關(guān)狀態(tài)、工作頻率20KHz30 KHz的降壓電子變壓器，以前的電子報上有闡述，這里不再重復(fù)。石英燈的功率一般在20W50W之間，以20W電子變壓器為例，可輸出12V高頻交流電壓，可供最大的工作電流：20W/12V=1.67A(高頻交流)。改造方法：原理圖見圖二。發(fā)光二極管工作在直流狀態(tài)，因此必須將電子變壓器輸出的高頻交流電壓整流，N2后是新增的橋式整流濾波電路。由于工作頻率較高，D6D9要用快恢復(fù)二極管或肖特基二極管，工作電流視所接負載而定，比如FR102、FR152、FR202、1N5819、1N5822等。C4的主要作用是抑制通電瞬間引起的電壓突變，從而降低啟動電壓沖擊對LED壽命的影響。R5是C4的泄流電阻，其作用是斷電后盡快釋放C4上的電壓，為可能的馬上再次通電作準備。R是每組LED的限流電阻，其阻值和額定功率應(yīng)視所接LED的不同而調(diào)整。FU是防短路保險絲。負載情況：如所接的是普通的超高亮LED，工作電流If=20mA，正向壓降Vf=3.5V左右，可三只LED為一組串聯(lián)，多組并聯(lián)，具體總組數(shù)視燈具的需要和電子變壓器本身的輸出功率而定。理論上估算，一只20W 12V的電子變壓器可驅(qū)動的LED的組數(shù)為：（20W /12V）/0.02A=83組。共可驅(qū)動LED總數(shù)為：833=249只。如所接的是大功率LED（1W3W），工作電流IF350mA700 mA ，正向壓降Vf=3.3V3.9V，也可用上述方法估算出可驅(qū)動的LED總數(shù)量。電路調(diào)整須知：石英燈電子變壓器電路屬串聯(lián)型電流反饋形式，如負載工作電流很小，反饋不足，會造成電路不工作或Q1、Q2開關(guān)狀態(tài)不好。如接上LED負載后電路不工作，可適當(dāng)增加L3繞組的匝數(shù)（2匝4匝，注意繞組的頭、尾必須和原來的相同），以提高電路的反饋量，直至電路能正常工作。同時也應(yīng)避免反饋太強烈。可通電工作一分鐘左右后斷電檢查，用手觸摸Q1、Q2不燙手為正常。串聯(lián)型電流反饋電路對應(yīng)不同的負載電流其輸出電壓會有一些變化，應(yīng)仔細調(diào)整R的阻值，使電路穩(wěn)定時每組LED的工作電流在20mA范圍內(nèi)。R也可用正溫度系數(shù)的熱敏電阻（PTC），這樣對LED限流和恒流的效果會更好。具體應(yīng)用方法和原理可參閱而00九年十四期十六期電子報上的相關(guān)文章。橋式整流濾波電路部分可做成獨立的PCB，安裝在燈具內(nèi)部。燈具的外形和結(jié)構(gòu)可根據(jù)不同的需要來設(shè)計開發(fā)。用熱敏電阻打造廉價LED恒流源解決方案1、WMZD系列LED溫度補償過流保護熱敏電阻WMZD系列專門為LED照明做溫度補償?shù)碾娮?，是專門針對LED照明出現(xiàn)的由于溫度引起的LED PN結(jié)電壓VF下降，即-2mV/,稱為PN結(jié)的負溫效應(yīng)。該特性在發(fā)光應(yīng)用上是個致命的缺陷，直接影響到LED器件的發(fā)光效率、發(fā)光亮度、發(fā)光色度。比如，常溫25時LED最佳工作電流20mA，當(dāng)環(huán)境溫度升高到85時，PN結(jié)電壓VF下降,工作電流急劇增加到35mA37mA,此時電流的增加并不會產(chǎn)生亮度的增加，稱為亮度飽和。更為嚴重的是，溫度的上升，引起光譜波長的偏移，造成色差。如長時工作在此高溫區(qū)還將引起器件老化，發(fā)光亮度逐步衰減。同樣，當(dāng)環(huán)境溫度下降至-40時，結(jié)電壓VF上升，最佳工作電流將從20mA減小到8mA10mA，發(fā)光亮度也隨電流的減少而降低，達不到應(yīng)用場所所需的照度。為了避免上述特性帶來的不足，一般在LED燈的相關(guān)產(chǎn)品上，通常采用如下措施：1.將LED裝在散熱板上，或風(fēng)機風(fēng)冷降溫。2.LED采用恒流源的供電方式，不因LED隨溫度上升引起使回生電流增加，防止PN結(jié)惡性升溫。或這兩種方法并用。實踐證明，這兩種方法用于大功率LED燈（如廣告背景燈、街燈）。確實是行之有效的措施。但當(dāng)LED燈進入尋常百姓家就碰到如下問題了：散熱板和風(fēng)冷能否集成在一個普通燈頭的空間內(nèi)；采用集成電路或諸多元器件組成的恒流源電路，它的壽命不取于LED，而取決整個系統(tǒng)的某塊“短板”；有沒有吸引眼球的價格。用熱敏電阻補償法來解決LED恒流源問題，既經(jīng)濟又實用。我公司生產(chǎn)了一種具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻與負溫度特性的LED串聯(lián)，組成一個溫度系數(shù)極小的電阻型負載。一旦工作電壓確定后，串聯(lián)回路中的電流，將不會隨溫度變化而變化。通俗地說，當(dāng)LED隨溫度升高電流增加時，熱敏電阻也隨溫度下降電阻變小，阻止了回路電流的減少。如果匹配得當(dāng)，當(dāng)環(huán)境溫度在-4085范圍內(nèi)變化，見圖1。2:應(yīng)用:從圖1可見，采用熱敏電阻溫度補償方法與采用集成電路等元件組成的恒源相比，熱敏電阻溫度補償法只用1個熱敏電阻元件就可解決LED恒流源問題，其價格、體積、壽命等優(yōu)勢不言而喻。我們采用的這種正溫度熱敏電阻WMZD，專為LED應(yīng)用而研制的，其常用規(guī)格見表1，下面介紹一下該熱敏電阻的應(yīng)用特性。20mA LED恒流源WMZD5A20的應(yīng)用我們可以用1只WMZD5A20與5只LED（20mA）串聯(lián)組成一個標準單元，它的LED恒流源電流20mA，工作電壓U=3V+53.4V=20.0V。3V是WMZD5A20電阻壓降，3.4V是LED的正向?qū)妷?或2.8V4.2V),它的恒流特性見圖1中的電流曲線II。應(yīng)用電路與制作與一般LED恒流源相比，該標準單元有不怕負載開路的優(yōu)點，也不怕負載短路，當(dāng)短接5個LED后，回路電流急劇上升，引起WMZD溫升，WMZD阻值迅速增大，可有效阻止電流繼續(xù)上升。經(jīng)過反復(fù)實驗后發(fā)現(xiàn)，負載短路后，短路電流可由130 mA迅速下降到60 mA的穩(wěn)定值，如在電源的允許范圍內(nèi)，不會損壞電源。由多個5A20標準單元的串聯(lián)組合，即可支持一定數(shù)量的LED，并獲得相應(yīng)的工作電壓，比如用10個標準單元相串聯(lián)的電路，可支持50個LED，燈，工作電壓可接近200V。Model型號恒流電流工作電壓單元電路WMZD5A2020mA3V+VFX5WMZD5A3030mA3V+VFX5WMZD5B100100mA0.65V+VFWMZD5C300300mA0.5V+VF也可以直接驅(qū)動一顆1W的大功率LED燈WMZD5D3503500.5V+VF兩個WMZ5-5D350并聯(lián)可以直接驅(qū)動一顆3W的大功率LED燈VF為LED20mA時的導(dǎo)通電壓100mA LED恒流源WMZD-5B100的應(yīng)用1只WMZD-5B100與5只并聯(lián)的LED（20mA）串聯(lián)可以組成一個標準單元，它的LED恒流電流為100 mA，工作電壓U=0.65V+3.4V=4.05V,0.65V是WMZD-5B100的電阻壓降,3.4V是LED后,短路電流可由600 mA迅速下降280 mA穩(wěn)定值。如果要增添LED的數(shù)量，可用多個5B100標準單元并聯(lián)組合，如果要提高工作電壓，可用多個5B100標準單元的串聯(lián)組合。WMZD-5B100的擴展應(yīng)用典型的電路連接方法見圖2，用2只5B100電阻并聯(lián)擴展成200mALED恒流源，用于200mA的大功率LED，工作電壓U=0.65V+VF。3只5B100并聯(lián)可擴展成300mA恒流源，用于300mA的大功率LED，工作電壓U=0.65V+VF，以此類推。WMZD的電流過補償保護特性熱敏電阻WMZD還具有電流過補償特性，即熱敏電阻的正溫變化率大于發(fā)光管的負溫效應(yīng)成為過補償，圖3所示是一條隨溫度上升而減少的下陡曲線。這一點與LED的另一典型特性是一致的，即允許電流在40后隨溫度上升相應(yīng)減少，使LED的功耗控制在額定范圍內(nèi)，確保LED的最長壽命。WMZD電流過補償保護特性，正好可以滿足LED對電流的要求，這也是一般的LED恒流源不具備的。過補償保護應(yīng)用在以下幾處更顯優(yōu)勢：1.全年或每天環(huán)境溫差大，如室外照明的街燈、廣告燈、車燈；2.低電壓大電流LED燈（WMZD-5B100具有低內(nèi)阻、小壓降）；3.價高的大功率LED單個保護。WMZD過補償保護特性的典型應(yīng)用電路接法見圖4，與標準單元串聯(lián)一個相同型號的WMZD熱敏電阻，即可發(fā)揮過補償作用，如果增加2個或3個WMZD熱敏電阻會加深補償作用，但如果實償太深，常溫下LED電流地低，會影響發(fā)光效率。我們可以通過實驗，選出保護功能與發(fā)光效率兼顧的最佳方案。下圖為，采用2R和3R的電流溫度對照圖。如何在市電220V中直接使用WMZD熱敏電阻對LED進行恒流控制？答：如果電網(wǎng)電壓波動不超過7%，即可不使用穩(wěn)壓電路，超過7%就要進行穩(wěn)壓處理，成本將大大增加。1.按照下圖接好電路，用萬用表mA檔串入電流校測點中，接通220V市電，串聯(lián)回路電流應(yīng)在18-22MA時即合格,如偏差較大如15MA和25MA,是因所選用的LED電壓差異,可在最后一組單元里增、減LED數(shù)量,達到20MA左右的額定值。2.用調(diào)壓器將220V升至235V(220VX1.07倍),串聯(lián)回路電流不應(yīng)大于25mA,如大于25mA,應(yīng)增加LED題數(shù),直至將電流降到25mA以下。3.LED可以脈動電流驅(qū)動發(fā)光,不會產(chǎn)生頻閃現(xiàn)象,不需用電容濾波,不用電容可防止因電容擊穿造成短路故障。4.制成產(chǎn)品后,可用電熱吹風(fēng),溫度計升溫到80觀察電流變化,不大于25MA即合格.