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LED台灯设计方案

深圳市众旺星光电科技有限企业是一家专业从事LED照明产品研发、 生产、 销售创新型科技企业, 企业开发产品取得多项中国外专利。企业拥有一批在光学、 电学、 结构领域专业工程师, 对影响LED照明效果配光、 功率因数、 光电转换效率、 散热等方面有着自己独特处理方案, 企业在LED照明应用方面很多技术处于行业领先地位。如有疑问可联络: 黄生: 、 QQ:

　  LED光源作为第四代新型节能光源, 从诞生之时就被用来做各类灯具发光光源。作为光源白炽灯其发光效率只有百分之五, 而LED光源发光效率几乎靠近百分之九十。LED照明以其高节能、 长寿命、 利环境保护特点成为大家广为关注焦点。台灯是家家户户都在使用一般灯具, 这几年高亮度LED光源因其制造技术突飞猛进, 而其生产成本又节节下降, 现在台灯得以使用LED光源作为高亮度、 高效率而又省电、 无碳排放照明光源。

　　LED台灯工作原理

　　遵照安全第一民用电器设计理念, LED光源是一个低电压直流恒流源发光器件, 不能用100~220V交流高压电直接点亮, 所以, LED台灯方案设计思绪是, 首先要将高压交流电变换成低压直流恒流源, 才能点亮LED光源。使用最经济有效方法降压和进行交直流变换是设计首要考虑, 当今便携式电子产品使用交流电源交直流降压变换器--适配器（Adapter）就成了既经济实惠、 又现成、 又好用首选。适配器输出电压要求稳定在DC12V,输出电流要依据LED光源功率来选择, 通常要给予30%余量, 以3×1W白光LED光源为例, 1W白光LED标准工作电流应为350mA,所以3个LED光源串联其电路需要电流也是350mA,考虑到延长LED寿命和降低光衰, 能够设计为300mA~330mA,不会显著影响LED发光亮度, 所以适配器输出电流应选750mA~1A。

　　一个简练实用LED台灯方案如图1所表示。AC220V经由适配器在灯具外安全降压变换, 向LED台灯提供稳定12V直流电源, 在台灯底座壳内安置恒流源电源板, 将直流电压变换成稳定直流恒流源, 以满足LED光源发光技术要求。在直流恒流源前可加一电源开关, 方便在台灯不用时可关断直流电源, 但不能关断220V交流电源, 所以不用时应从墙上取下适配器电源插头, 这也是这个实用方案唯一“缺点”.如不想采取机械开关, 并想要一个更有创意卖点, 可选择电子触摸开关, 如手指轻点可实现台灯开->全亮、 半暗、 关; 因为电子技术快速进步, 电子触摸开关现在已是一个低成本器件。

　　LED光源工作原理

　　LED光源工作关键参数是VF、 IF,其它相关是颜色/色温/波长/亮度/发光角度/效率/功耗等。LED是一个PN结二极管, 只有施加足够正向电压才能传导电流, VF正向电压是为LED发光建立一个正常工作状态, IF正向电流是促进LED发光, 发光亮度与流过电流成正百分比。白光LED VF标称电压: 3.4V±0.2V.LED光源在大批量生产时, 每一批LEDVF含有一定离散性, 为了用户使用时需要一致性, LED出厂时必需按不一样VF分档出售; 用户订购时同一批灯具需用LED光源必需选择同一档次VF或相邻档次, 不然会造成同一批生产LED灯具亮度有差异; LED IF工作电流按应用需要选择, 不一样电流档次不能混用。

　　LED光源驱动电路

　　LED光源驱动电路就是把12V直流电压变换成稳定恒流源, 电路设计本着删繁就简、 节省成本标准, 应该从能完成这个电路设计要求众多LED驱动芯片中选择集成度高、 性能很好、 应用电路简单、 价格较平性价比有优势芯片。所以选择驱动电路外围器件少驱动芯片是生产成本首要考量。

　　PT4115用于1~6W白光LED光源驱动方案时只需四个零件（图2）, Cin是输入滤波电容, Rs设定流过LED电流IF,Rs=0.1/ILED;L是续流电感, D5是续流二极管。因适配器已提供12V直流电压, 原图为交流电压输入整流用桥式整流器D1~D4可省略。即使零件少了, 但对零件要求更高, 设计时需按表1提醒要求选择, 才能使电路进入良好工作状态。PT4115开关频率采取抖频技术有效降低EMI,省略了抗EMI电路。

　　LED光源驱动芯片恒流精度对于LED灯具生产厂家而言是至关关键, 现在LED光源驱动IC恒流精度批量生产时都会有一定离散性, LED灯具生产厂家在批量生产调试时, 一样电源、 一样LED光源负载、 一样恒流源电源板, 因同一型号不一样驱动IC其恒流精度个性差异会造成恒流源电源板输出电流产生一定公差, 使同一LED光源负载发光亮度有所不一样, 这就会增加恒流源电源板大批量生产时在线调试时间, 影响生产力。所以, 恒流源电源板生产厂家应选择恒流精度高驱动IC,恒流精度最少要小于±3%,如是±1%更理想, 但其价格会高于±3%产品。

　　电感选择

　　以3×1W高亮度白光LED光源设计案例而言, 三个1WLED光源串联, 其工作电流可设计为300~350mA,L电感量应选择68uH~100uH,Q值大于50,饱和电流大于800mA磁路闭合电感器。

　　PT4115设计最好工作频率在1MHz以下, 电感量大了小会影响其工作频率, 本方案电感设计在68uH以上, 这么系统工作频率能够控制到1MHz以下。电感量小了, 工作频率趋高, 因为PT4115内部电流检测电路响应速度限制, 对内部电流正常检测出现影响, 不能愈加好地实现对内部开关导通/关断控制。另外因为高频率会带来较大开关损耗, 使芯片运行在较高结温下, 电应力加大, 不利于稳定工作。电感量太小还会造成PT4115SW端烧坏, 而无输出。

　　电感DCR越小, 效率越高。提议选择EPC13锰锌4000磁芯。

　　电感器饱和电流选小了, D5肖特基二极管电流选小了, 将会造成整个电路续流不足, LED光源会产生人眼可见闪光。将电感器饱和电流和肖特基二极管电流合适增大即可增大整个电路续流电流, 消除所以产生闪光。

　　适配器选择

　　适配器为本方案LED台灯提供稳定交流电源->交直流降压变换, 它实时带载输出能力将影响本方案LED台灯性能, 用于本方案3X1W白光LED台灯适配器, 它在带载时输出电流应大于1A,电压应稳定在DC12V.有些带载能力差适配器, 连接上本方案LED光源负载时, 其实时输出电压会跌落到7V,甚至6.5V,对于工作电压从8V开始LED驱动IC,到时会进入欠压保护状态而停止工作, 一旦驱动IC停止工作, 电压又回升至12V,LED驱动IC再次进入工作状态, 如此周而复始, 使LED台灯出现人眼可见闪光。此时, 只有更换带载能力好适配器才能使LED台灯正常工作。同时应选择工作电压范围自6V初始LED驱动IC,也可降低对适配器选择要求, 以降低生产配套成本。

　　EMI传导与辐射

　　本LED台灯方案总体设计时要考虑能过EMI传导与辐射, 过EMI传导与辐射关键是电源变换器, 所以要选择能过EMI,甚至能过CE、 UL适配器来配套, 方便生产LED台灯能出口欧美日市场。恒流源电源板因使用驱动IC是DC/DC开关器件, 工作时开关频率会产生辐射, 所以内置在台灯底座金属壳内可有效降低辐射, 机械结构设计时应考虑金属底座内磁路屏蔽。