設計思路
設計思路如下:
1. 圍繞本次活動的主題,嚴格遵守活動的游戲規則。
2. 基于國內220v市電而設計,努力做到高效率、高可靠性、低成本、簡單實用。
3. 兼容性,盡量與現有傳統燈具兼容,便于在替換時可以利用原有的燈架(或燈座), 這也是節能燈一大舉措。
4. 溫度,LED燈的使用壽命一方面是燈本身的質量,另一方面,使用溫度也是一個很關鍵的問題,過高的使用溫度,不但會加速LED燈的光衰,使其壽命縮短,而且,燈具散發 的溫度也會間接地消耗周邊的能源,對節能也是不利的。合理地安排LED燈的結構和控 制LED燈的使用電流,能有效地控制其使用溫度。
5. 供電范圍,按照一般規律,電壓范圍設計在 AC185-253V 就已經足夠,但考慮到國內有些地區電網不大穩定,電壓波動范圍較大,故將電壓范圍擴大到AC 165-265V.
6. 軟啟動,雖然目前很多開關電源IC都具備有軟啟動功能,但都是基于針對輸入電源瞬間沖擊而設計(緩沖時間一般在20ms),而這里提出的軟啟動,是針對負載(LED燈)的緩沖啟動,緩沖時間暫定為500MS,緩沖時間多長合適,需要靠往后的實際的應用來檢驗(這里只是提出一個概念),雖然目前還沒有證據證明這種過沖現象是否存在,但設計這個功能,對LED燈的使用并無壞處,更重要的是,此舉,使到LED燈光對人的眼睛提供了一個緩沖 過程。
7. 恒壓、恒流,驅動器在遭遇空載時應該處于恒壓狀態,而有負載時應該是工作在恒流狀態。
8. 內置、外置選擇,原則上講,外置型驅動比內置型有著更多的優點,但目前的市場趨勢多偏向于內置,為適應市場,選擇內置
9. 隔離與非隔離,隔離型的驅動器具有較高的安全性,在某些安全要求比較敏感的地方(如燈具外殼帶有金屬部件,而這些部件與內部線路的距離又比較靠近,且使用中人體比較容易接觸到這些部件),則用隔離方案比較合適。 但隔離電路由于其隔離變壓器的存在,無法把體積做的很小,在日光燈的應用中,無法 做成內置型的,另外,其轉換效率沒有非隔離的高,造價也相對較高。非隔離電路由于其 造價低,轉換效率高,體積小,目前還是大家普遍采用的方案之一。由于日光燈一般在使 用中與人體接觸的機會比較少,為了提高轉換效率和降低成本,采用非隔離方案還是可行的。
10.LED燈的選用及結構組合,采用小功率直插草帽白燈,單燈功率為0.06W,特征電流為20ma,VF=3.2-3.4V,單燈亮度為6LM,燈板組合:24串,6并,串聯后燈組的電壓為76.8-81.6v,共用144個LED燈,最大功率為8.64W。
作品性能指標:
1. 輸入電壓范圍:AC 165-265V
2. 輸出電壓:76.8V-81.6V
3. 輸出電流:100ma 4. 燈串數:24串
5. 并聯數:6路
6. 電流分配:16.6ma(每路)
7. 穩流精度:1ma
8. 轉換效率:90%
9.系統溫升:小于25攝氏度
作品特點:
1. 具有較高的轉換效率,設計效率為90%,實測達到94%
2. 使用通用的無源PFC填谷電路,具有較高的功率因數
3. 內置式設計,PCB板設計為單面貼片式安裝,在裝入LED燈管時無需在驅動板和LED燈板之間加墊絕緣層,安裝方便
4. 燈板設計為三路交叉并聯方式(兩組共6路并聯),如果萬一有個別燈珠焊接不良或開路損壞, 其他燈珠也會正常工作,如果個別燈珠短路,則最多只有三個燈珠不亮。
5. 軟啟動功能使燈管在啟動的時候有0.5秒的延遲時間,減輕瞬間強光對眼睛的刺激啟動時的電流曲線如圖(1),曲線圖中的數據表明,在接通電源的瞬間,驅動器上輸出電流只有48毫安,經過0.5秒的延遲時間,再上升到正常值(100ma),從上電到滿負載工作的時間有0.5秒左右的緩沖時間。當然,起步電流和緩沖時間都是可控的,這里設定的只是一個實施例子,并不代表這就是最佳值,你也可以把延遲時間適當地延長或減少,你也可以設置任何起始電流值。
圖(1)中的電流曲線并不是最理想的工作狀態,最理想的工作狀態應該像圖(2)所示,啟動時,電流隨著時間呈斜線上升到正常值,LED的亮度是從暗到亮慢慢上升,這樣,會得到最佳的緩沖效果。

電路原理圖:

關于軟啟動方案的說明:
將電路中的C 5由1UF更換為470UF,即可得到圖(1)的啟動電流曲線,但這并非最理想的啟動曲線,理想的啟動曲線應該為圖(2)所示,通過外加控制電路,對光電耦合器的反饋量實行控制,使其在啟動時反饋量為最大(此時IC的開關占空比則最小),然后慢慢線性下降至設定值,則可實現圖(2)的啟動特性。
本次實施的是第一方案,以最簡單的方式實現了啟動時的電流緩沖,那么, 為什么不實施第二方案呢?理由如下:
1. 實施第一方案,電路簡潔,造價低廉,只需更改一個電解電容的容量,即可輕松實現對負載的啟動電流緩沖。如圖(1)
2. 增設控制電路,調控光電耦合器的反饋量,使其在啟動時的反饋量最大,繼而慢慢地線性滑落到設定值,能達到圖(2)的理想電流曲線,但這樣會增加電路的復雜性,提高系統造價。
3. 最好的解決方案,是在保持電路簡潔和不增加系統成本的前提下,讓IC 在啟動的時候,其開關占空比從最小值呈線性慢慢上升到設定值,以達到理想的啟動緩沖曲線,這點,就需要驅動芯片的生產廠家能夠有這方面的共識,增加這項功能,對一個IC的生產廠家來說,是輕而易舉的事情,而且,不需增加IC的生產成本,也不需對IC的外圍電路做任何的修改,也不會增加應用難度和應用成本。
4. 旨在通過本次活動,讓業界對此有所共識,希望廣大使用者了解到緩沖啟動的好處,也建議驅動IC的生產廠家對新生產的驅動芯片增加此項功能,或許有人認為它沒有什么好處,但起碼也沒有什么壞處!況且,增加該功能并不增加芯片的生產成本。
5. 基于上面所述,我采用了第一方案,因為如果一旦此舉得到業界認可,驅動IC的生產廠家就會很快推出相關產品,那么,通過外加電路去實現這一功能就沒有意義了。

理想的啟動電流曲線圖:

最終樣品的測試報告

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