驅(qū)動LED中恒流二極管的研究（二）

三.幾種恒流二極管的參數(shù)

下面列出幾種常用的恒流二極管的參數(shù)

四.恒流二極管的散熱

由于恒流二極管要吸收市電電壓的變化而有可能會承受很高的電壓，假如電流也很大的話，它的功耗有可能會相當(dāng)大，也就必須要有很好的散熱，以免損壞內(nèi)部的芯片。恒流二極管的散熱主要取決于它的管殼封裝。各種不同封裝的散熱能力主要表現(xiàn)在它的熱阻。下面就來看一下各種封裝的熱阻。

由表中可見，On-semi公司的NSI50350ADT4G所采用的D-PAK具有最小的熱阻，其耗散功率高達(dá)11W。不過如果整個系統(tǒng)設(shè)計于這樣高的耗散功率也說明其效率不高，是需要避免的。

五.恒流二極管作為LED的驅(qū)動源

我們知道LED必須采用恒流源來驅(qū)動，否則由于它的負(fù)溫度系數(shù)，而會使電流急劇上升導(dǎo)致結(jié)溫升高，壽命縮短。而恒流二極管的恒流作用恰恰可以用來驅(qū)動LED。最簡單的方法就是直接和LED串聯(lián)。但是我們在把恒流二極管用于LED驅(qū)動時必須注意選擇恰當(dāng)?shù)碾娏骱湍蛪骸?/p>

3.1 最低電壓

由于恒流二極管需要一定的電壓Vk才能夠進(jìn)入恒流，所以太低的電源電壓是無法工作的。通常這個Vk大約在5-10V左右，所以大多數(shù)采用電池供電的LED是無法工作的。

3.2 最大電流由于恒流二極管的功耗受到限制，所以過大的電流也是不合適的。例如1W的LED通常需要350mA，恒流二極管就很難提供。

3.3 目前比較合適的使用場合就是交流市電供電的LED燈具，采用很多小功率LED串聯(lián)，也就是高壓小電流的情況是最為合適。

圖10就是一種用于球泡燈的恒流二極管驅(qū)動源。其負(fù)載是80顆3014，總功率為8W。所用的恒流二極管也是恒流在30mA。假如手頭的恒流二極管只有5mA的，就需要6個并聯(lián)。

圖10. 采用恒流二極管作為LED驅(qū)動電源

在這里，恒流二極管的作用就是要在輸入市電電壓變化時，保持輸出電流不變。但是由于恒流二極管的耐壓有一定的限制，所以它所能吸收的電源電壓變化也是有限的。就拿100V耐壓的CRD來說，用在220V市電電源里，都還只能對付有限的電壓變化。220V經(jīng)過橋式整流以后它的輸出直流電壓大約為264V。如果市電變化+10%，~-15%，就相當(dāng)于整流后為290~187V，電壓變化103V。已經(jīng)超過其耐壓了。假如所用的LED為80顆，那么總電壓為264V，正好相當(dāng)于220V經(jīng)過橋式整流以后的值。這時候恒流二極管上沒有壓降，但是這時候它是不能工作的而至少需要10V壓降，也就是要求整流后電壓為274V，市電電壓為228VAC。那時候恒流二極管壓降為最小，功耗也最小，只有0.03Ax10V=0.3W，整體效率為最高可達(dá)96%(當(dāng)然還要考慮整流器的效率，實際上還會低一些)。如果市電增高至242VAC，那么恒流二極管電壓就增高為26.4V，其功耗也增加到0.79W，這時候效率就等于91%。

如果市電電壓低于228V，是不是恒流二極管就不工作呢?并不是，但的確是不恒流了，這時候它和LED就會達(dá)到一個新的平衡點，那就是二者的電壓和等于市電電壓經(jīng)過整流后的電壓。因為LED伏安特性的非線性，所以很難用公式來表示?？傊?dāng)市電電壓降低時，LED中的電流就會隨市電電壓的降低而降低。其亮度也會跟著變暗。

下面舉一個實測的結(jié)果為例，這是一個80顆3014串聯(lián)的球泡燈，采用了5顆Semitek 的S-562T并聯(lián)。它在不同的輸入市電電壓時，所測得的結(jié)果如下表所示。

由表中可知，當(dāng)市電電壓在200~225VAC的服務(wù)內(nèi)變化時基本上可以保持恒流在27.1~27.8mA的范圍內(nèi)，而且效率在82.5%~95.79%范圍內(nèi)，即使在輸入電壓過低而無法恒流時，它的效率還能高達(dá)98-99%，這是采用恒流二極管的一個很大的優(yōu)點。

它的唯一的缺點是功率因素比較低，只有0.535~0.543。

3.4無源功率因素校正

如果需要提高功率因素可以采用無源功率因素校正(見圖11)?？梢园压β室驍?shù)提高到0.9左右，但是會增加兩個大電解電容(22uF，250V)和三個二極管，在球泡燈里會受到體積的限制，而且成本會提高、效率也會降低。

圖11 無源功率因素校正

3.5有源功率因數(shù)校正

假如要求更高的功率因數(shù)，就可以采用有源功率因數(shù)校正。

美國安森美公司加了一個功率因素校正芯片NCP1014的恒流二極管的電源，其電原理圖見圖12。

圖12. 非隔離式電源原理圖