LED光源在工程應(yīng)用中的一些常識(shí)

六、電源的分類及特性

1、按驅(qū)動(dòng)方式可分為兩大類:

(1)恒流式:

a、 恒流驅(qū)動(dòng)電路輸出的電流是恒定的,而輸出的直流電壓卻隨著負(fù)載阻值的大小不同在一定范圍內(nèi)變化,負(fù)載阻值小,輸出電壓就低,負(fù)載阻值越大,輸出電壓也就越高;

b、 恒流電路不怕負(fù)載短路,但嚴(yán)禁負(fù)載完全開路.

c、 恒流驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)LED是較為理想的,但相對(duì)而言價(jià)格較高.

d、 應(yīng)注意所使用最大承受電流及電壓值,它限制了LED的使用數(shù)量;

(2)穩(wěn)壓式:

a、 當(dāng)穩(wěn)壓電路中的各項(xiàng)參數(shù)確定以后,輸出的電壓是固定的,而輸出的電流卻隨著負(fù)載的增減而變化;

b、 穩(wěn)壓電路不怕負(fù)載開路,但嚴(yán)禁負(fù)載完全短路.

c、 以穩(wěn)壓驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)LED,每串需要加上合適的電阻方可使每串LED顯示亮度平均;

d、 亮度會(huì)受整流而來的電壓變化影響.

2、按電路結(jié)構(gòu)方式分類

(1)電阻、電容降壓方式:通過電容降壓,在閃動(dòng)使用時(shí),由于充放電的作用,通過LED的瞬間電流極大,容易損壞芯片.易受電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響,電源效率低、可靠性低.

(2)電阻降壓方式:通過電阻降壓,受電網(wǎng)電壓變化的干擾較大,不容易做成穩(wěn)壓電源,降壓電阻要消耗很大部分的能量,所以這種供電方式電源效率很低,而且系統(tǒng)的可靠也較低.

(3)常規(guī)變壓器降壓方式:電源體積小、重量偏重、電源效率也很低、一般只有45%~60%,所以一般很少用,可靠性不高.

(4)電子變壓器降壓方式:電源效率較低,電壓范圍也不寬,一般180~240V,波紋干擾大.

(5)RCC降壓方式開關(guān)電源:穩(wěn)壓范圍比較寬、電源效率比較高,一般可以做到70%~80%,應(yīng)用也較廣.由于這種控制方式的振蕩頻率是不連續(xù),開關(guān)頻率不容易控制,負(fù)載電壓波紋系數(shù)也比較大,異常負(fù)載適應(yīng)性差.

(6)PWM控制方式開關(guān)電源:主要由四部分組成,輸入整流濾波部分、輸出整流濾波部分、PWM穩(wěn)壓控制部分、開關(guān)能量轉(zhuǎn)換部分.PWM開關(guān)穩(wěn)壓的基本工作原理就是在輸入電壓、內(nèi)部參數(shù)及外接負(fù)載變化的情況下,控制電路通過被控制信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)的差值進(jìn)行閉環(huán)反饋,調(diào)節(jié)主電路開關(guān)器件導(dǎo)通的脈沖寬度,使得開關(guān)電源的輸出電壓或電流穩(wěn)定(即相應(yīng)穩(wěn)壓電源或恒流電源).電源效率極高,一般可以做到80%~90%,輸出電壓、電流穩(wěn)定.一般這種電路都有完善的保護(hù)措施,屬高可靠性電源.

七、工程中的簡(jiǎn)易計(jì)算方法

1. 由已知電源功率計(jì)算LED的數(shù)量

(即取所得數(shù)據(jù)的整數(shù)) (7-1)

例:額定輸出功率為10W電源,使用額定的正向電流20mA,耗散功率為70mW條件下可配置多少個(gè)LED? 依以上公式 (即取所得數(shù)據(jù)的整數(shù))

2. 對(duì)于恒壓驅(qū)動(dòng)方式:由已知的輸出電源電壓計(jì)算每支路串聯(lián)LED數(shù)量及并聯(lián)支路數(shù)

(1)計(jì)算每條支路的LED個(gè)數(shù) 公式: (最大值)

(2)計(jì)算并聯(lián)支路數(shù) 公式:

注:VLED值依不同發(fā)光顏色各有不同,用穩(wěn)壓電源驅(qū)動(dòng)LED時(shí),為了控制電流,通常需要串聯(lián)電阻器.

例:一個(gè)額定輸出電壓為DC 24V,功率為10W電源,使用額定正向電流20mA,耗散功率為70mW額定的正向電壓為1.8V.可配置多少個(gè)LED呢?

依以上公式可以得出

(即取所得數(shù)據(jù)的整數(shù))

即可以帶10組支路,每支路14個(gè)LED串聯(lián)構(gòu)成的電路,共140個(gè)LED.

3. 對(duì)于恒流驅(qū)動(dòng)方式:由已知的電源輸出電流及LED的電流值計(jì)算出并聯(lián)支路數(shù)及每支路數(shù)量

(1)計(jì)算并聯(lián)的支路數(shù)公式: (最小值)

(2)計(jì)算支路串接LED個(gè)數(shù):

注:其中n按(7-1)計(jì)算

例:一個(gè)額定輸出電流為DC 0.35A,額定功率為10W電源,驅(qū)動(dòng)耗散功率為70mW,正向電流為0.02A的LED,可怎樣配置?

依以上公式可以得出

并聯(lián)支數(shù)路:

(即取所得數(shù)據(jù)的整數(shù))

每支路串接數(shù):個(gè)數(shù)

即可以帶17組,每組8個(gè)LED串接,共136個(gè)LED.

4. 線路損耗及線路壓降的計(jì)算

P電線=I R V電線=IR

R電線=σ (備注:L為電線長(zhǎng)度;S為電線橫截面積;σ為電線電導(dǎo)率)也可以查電工手冊(cè).

例:用長(zhǎng)度為10米(正、負(fù)極電線各5米),24AWG的銅芯電線,通過電流為2A,其損耗的功率及線路壓降為多少?

查電工手冊(cè)可知:R電線 = 0.737W

V電線 = 2×0.737 =1.474V

P電線 = 2 ×0.737 = 2.948W

從以上計(jì)算可以看出,線路電流較大時(shí),要注意選擇合適的導(dǎo)線截面,否則線路損耗及線路壓降是相當(dāng)大的.

我們只有完全了解LED和LED電源的基本特性,才能正確設(shè)計(jì)和使用LED光源.

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