应用于建筑物及室内照明的简单低成本LED驱动电路

LED是一种能效比白炽灯高得多的光源，但它们要求专用电子驱动电路，确保不遭受过大应力，从而使它们继续提供产品规格中所宣称的长寿命。通过设计新的照明方案，LED的紧凑尺寸使其能够置于柔性灯条中，易于隐藏在橱柜或楼梯中。如果在设计参数范围内工作且不遭受过大应力，LED的使用寿命能比白炽灯泡长100倍。

LED的主要工作参数相对简单：保持LED电流恒定，且低于能够承受的最大电流。如果驱动电路以LED的规格维持工作，它们的光输出将恒定，使用寿命将超过5万小时。

建筑物及室内照明灯具的设计针对的是在全球所有地区工作，需要遵从全球规范。灯具需要以50或60 Hz频率在85 VAC至265 VAC的完整通用电压规格范围内工作。传统电源提供精确的电压输出及不同电流电平。将一颗电阻与LED串联，就可以限制电流。此类设计的先决条件是明确知道LED(串)两端的电压，并且此电压不会跟随LED温度变化而改变。不利的是，LED正向电压确实会跟随温度而变化。

LED制造商通常根据正向电压对其元件进行编码，使灯具制造商能够构建在固定温度时能与LED正向电压匹配的灯具设计。不要求LED编码的电路会颇具吸引力，因为它会节省LED制造商的时间，且LED的价格会更便宜。LED的正向电压还具有负温度系数(即温度升高时正向电压下降)，可能会使电路热失控，故要求设计人员在设计中构建防护电路。

驱动LED的最佳方案是电路监测电流并保持电流恒定的方案。此类电路不受LED正向电压影响，无须LED编码，且消除了LED具有的正向电压负温度系数之影响。此类电路可以是复杂的开关稳压器，或是带反馈环路的线性稳压器。复杂的开关稳压器极适合高光输出应用，如以能效为主的街道照明。

建筑物及室内照明灯具非常适合简单、经济及强固的混合电路。它们设计的能效可能不像复杂的开关稳压器那样高，但低成本和简单使其成为极具吸引力的选择。这些电路能够以50或60 Hz频率在85 VAC至265 VAC的完整通用电压规格下工作。

图1所示的电路由整流桥、斩波器(chopper)和简单的稳流器构成。全波桥由二极管D1、D2、D3和D4(1N4004)构成，为斩波器电路注入信号。开关Q2(NDD03N50Z)立即导通，电容C1(22 µF)开始充电。

电阻R1(330 kΩ)和R2 (390 kΩ)是分压器。当二极管D5(MMSZ5260BT1G)的阴极电压达到43.5 V时，齐纳二极管导电，并导通Q1(MPSA44)。Q1导通，就会将Q2的门极拉至低电平，致其关闭。电路中还包含二极管D6(MMSZ15T1G)，用于保护Q2的门极。

电容C1两端之电压维持在80 V与90 V之间。C1存储的电荷为恒流稳流器(CCR) (NSI45020AT1G)及LED串(此电路示例中含22颗LED)供电。CCR将LED串的电流维持在20 mA。电路中包含与LED串联的电阻R4 (10 Ω, 1.0 %)，用于测量LED串电流(200 mV = 20 mA)。

图2中的迹线明确显示，整流桥电压增加到高于80 V时，斩波器电路开关并限制施加在稳流器电路上的电压。迹线1是整流桥电路的输出波形。迹线2是斩波器电路输出部份的电容C1两端的电压。迹线3是电流感测电阻(10 Ω, 1.0 % = 200 mV = 20 mA)两端的电压。


图1 LED驱动电路

图2 在150 VAC输入电压条件下电路不同部份的电压

而输入电压为85 VAC条件下的电压波形示波器迹线显示，仍有足够的设计裕量(head room)来让Q1保持在导通状态更长时间，使电容C1保持在完整充电的状态。当输入电压降低至54 VAC， LED电流便开始下降。

在265 VAC的高输入电压条件下，Q1导通时间极短。然而，迹线2显示，仍有足够的能量来为Q1充电，并在关闭周期维持LED电流。

此电路可以调节，从而在不同LED阵列的条件下工作。CCR提供高达160 mA的额定电流。要支持更高电流，可以并联布设CCR。C1、R1和R2的值的选择需要匹配使用的LED的类型及数量。

结论

建筑物及室内照明灯具藉使用简单、经济及强固的混合电路，能够利用LED的优势，获得LED宣称的长使用寿命。本文介绍的电路设计使用了简单的斩波器及CCR，它们的配置能够以50或60 Hz频率在85 VAC至265 VAC的完整通用电压规格下工作。