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如何使用升壓電源提高LED燈泡的發光效率

發布時間：2020-04-13 責任編輯：lina

【導讀】使用 LED 作為光源的燈泡來替代螺紋旋入式白熾燈泡有很多好處。一般而言，我們將小號（5-9）的LED 串聯起來，使用一個電源將線電壓轉換為低電壓（通常為數十伏），這時的電流約為 350 到 700mA.在確定如何最好地讓用戶同線電壓隔離的過程中，我們需要深思熟慮、權衡利弊。

使用 LED 作為光源的燈泡來替代螺紋旋入式白熾燈泡有很多好處。一般而言，我們將小號（5-9）的LED 串聯起來，使用一個電源將線電壓轉換為低電壓（通常為數十伏），這時的電流約為 350 到 700mA.在確定如何最好地讓用戶同線電壓隔離的過程中，我們需要深思熟慮、權衡利弊。我們可以在電源中實現隔離，也可以在 LED 安裝過程中進行這種隔離。在一些低功耗設計中，LED 物理隔離是一種常用方法，因為它允許使用成本更低的非隔離式電源。圖 1 顯示了一種典型的 LED 燈deng替ti代dai方fang法fa。本ben舉ju例li中zhong的de電dian源yuan為wei非fei隔ge離li式shi電dian源yuan，其qi意yi味wei著zhe實shi現xian用yong戶hu高gao壓ya保bao護hu的de隔ge離li被bei嵌qian入ru到dao了le封feng裝zhuang而er非fei電dian源yuan中zhong。很hen明ming顯xian，電dian源yuan的de空kong間jian極ji其qi小xiao，從cong而er對dui封feng裝zhuang構gou成cheng了le挑tiao戰zhan。另ling外wai，電dian源yuan被bei隱yin埋mai到dao封feng裝zhuang內nei部bu，從cong而er阻zu礙ai了le散san熱re，影ying響xiang了le效xiao率lv。

如何使用升壓電源提高LED燈泡的發光效率

圖 1 燈泡替換使電源空間變得極小

圖 2 顯示了一個通過 120 伏 AC 電源為 LED 供電的非隔離式電路。它包含一個為降壓功率級供電的整流橋。該降壓調節器是一個“倒置版”，其電源開關 Q2 處在回路中，而環流二極管 D3 連接至電源。在電源開關導通期間，通過一個源電阻對電流進行調節。盡管這樣做的效率相當高（80%-90%），但dan是shi這zhe種zhong電dian路lu存cun在zai幾ji個ge限xian製zhi效xiao率lv的de缺que點dian。導dao通tong時shi，電dian源yuan開kai關guan必bi須xu承cheng載zai全quan部bu輸shu出chu電dian流liu，而er在zai電dian源yuan開kai關guan關guan閉bi時shi，輸shu出chu電dian流liu流liu過guo環huan流liu二er極ji管guan。另ling外wai，電dian流liu檢jian測ce電dian阻zu器qi R8 和 R10 的電壓約為 1 伏。相比 15 到 30 伏的 LED 電壓，所有這三個壓降都很大，並且會對電源效率構成限製。更為重要的是，這些損耗會促進燈泡溫升。LED 的發光能力會慢慢減小，而這種能力與LED的工作溫度密切相關。例如，70oC 條件下，LED 光輸出減少30%的時間超出了 50000 小時，而在 80oC 條件下，這一時間僅為 30000 小時。由於燈泡都安裝在一些“筒”中，而這些“筒”往往會阻礙散熱，不利於對流冷卻，因此發熱問題被進一步複雜化。

如何使用升壓電源提高LED燈泡的發光效率

圖 2 降壓調節器實現一個簡單的離線LED驅動器

LED 製造廠商通過將數支 LED chuanlianzaiyikuaigongyongjibanshang，zhizaochugenggaodianyadefaguangti。zhexiegaoyafaguangtidailaiyihuoshigengdidechengbenyihuoshigenggaodedianyuanxiaolv。shiyongzhexiegaoyachanpin，womenzhixushiyongyizuzhengliuqiheyigewenliudianzuqi，congershixiangengdichengbendedianyuanfangfa。jinguanzhezhongdianyuankeyichanshengxiangdanghaodegonglvyinshu，danxiaolvhendi，yuanyinshishurudianyadehendayibufendoubeiyongzailewenliudianzuqishang，daozhi 30%-50% 的 LED 功率損耗。但是，它可以用於一些小體積的低功耗應用中。然而，在一些高功耗應用中，低效率讓其無用武之地。圖3顯示了另一種替代方法：其使用一個升壓電源。該電路的大部分都與上述方法相同。但是，開關、二極管和電流檢測損耗要小得多，帶來高達 90% 到 95% 的效率。另外，該電路還擁有 97% 的良好功率因數。

如何使用升壓電源提高LED燈泡的發光效率

圖 3 利用升壓電源提高 LED 驅動器效率

圖 4 為圖 1-2 示(shi)意(yi)圖(tu)所(suo)描(miao)述(shu)電(dian)源(yuan)的(de)照(zhao)片(pian)。即(ji)使(shi)這(zhe)種(zhong)電(dian)源(yuan)產(chan)生(sheng)的(de)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)大(da)致(zhi)相(xiang)同(tong)，但(dan)也(ye)存(cun)在(zai)一(yi)些(xie)影(ying)響(xiang)電(dian)源(yuan)尺(chi)寸(cun)的(de)明(ming)顯(xian)差(cha)異(yi)。升(sheng)壓(ya)電(dian)源(yuan)的(de)電(dian)感(gan)器(qi)尺(chi)寸(cun)明(ming)顯(xian)更(geng)小(xiao)，因(yin)為(wei)其(qi)蓄(xu)能(neng)要(yao)求(qiu)更(geng)低(di)。相(xiang)比(bi)升(sheng)壓(ya)電(dian)源(yuan)，降(jiang)壓(ya)電(dian)源(yuan)有(you)一(yi)個(ge)更(geng)大(da)的(de)電(dian)阻(zu)器(qi)。該(gai)電(dian)阻(zu)器(qi)為(wei)一(yi)個(ge)仿(fang)真(zhen)負(fu)載(zai)電(dian)阻(zu)器(qi)（圖 2 所示 R20），用於決定調光器何時開啟矽控整流器（SCR）。需要這樣做的原因是，調光器在三端雙向可控矽開關組件旁邊有一個電磁幹擾（EMI） yizhidianrongqi，qizaiwufuzaiqingkuangxiadedianyaxiangduidianyuanyaogao。zheyangbianraoluanledianyuan，daozhichuxianbuwendingtiaoguang。shiyongshengyadianyuanshiquebuxuyaozheyangzuo，yinwei LED tongguoshengyadianganqilianjiezhishuru，weiqitigongzugoufuzai，yincishangshuwentibianbushiwenti。tuzhongweixianshidianlubandebeimian，danzhengrushiyitusuoshi，jiangyadianyuanyougengduodidianpingdianlu。suoyi，shengyadianyuanyongyougengdidegonghao，zheyidianzaizhuru LED 燈泡更換等空間限製型應用中極為重要。

如何使用升壓電源提高LED燈泡的發光效率

圖 4 升壓電源體積更小、效率更高

總之，高壓 LED 因其具有功耗低、溫升小的特點，可幫助增加旋入式 LED 燈(deng)泡(pao)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)。它(ta)是(shi)通(tong)過(guo)使(shi)用(yong)升(sheng)壓(ya)電(dian)源(yuan)替(ti)代(dai)降(jiang)壓(ya)電(dian)源(yuan)，從(cong)而(er)提(ti)高(gao)電(dian)源(yuan)效(xiao)率(lv)來(lai)實(shi)現(xian)的(de)。升(sheng)壓(ya)電(dian)源(yuan)的(de)損(sun)耗(hao)約(yue)為(wei)降(jiang)壓(ya)調(tiao)節(jie)器(qi)的(de)一(yi)半(ban)。另(ling)外(wai)，升(sheng)壓(ya)電(dian)源(yuan)的(de)組(zu)件(jian)更(geng)少(shao)，功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)更(geng)好(hao)，體(ti)積(ji)更(geng)小(xiao)，並(bing)且(qie)利(li)用(yong)三(san)端(duan)雙(shuang)向(xiang)可(ke)控(kong)矽(gui)開(kai)關(guan)組(zu)件(jian)實(shi)現(xian)調(tiao)光(guang)更(geng)容(rong)易(yi)。

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