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(lián)起來，使用一個電源將線電壓轉(zhuǎn)換為低電壓（通常為數(shù)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(quán)衡利弊,。我們可以在電源中實現(xiàn)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(shè)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 燈替代方法,。本舉例中的電源為非隔離式電源，其意味著實現(xiàn)用戶高壓保護的隔離被嵌入到了封裝而非電源中,。很明顯,，電源的空間極其小,，從而對封裝構(gòu)成了挑戰(zhàn)。另外,，電源被隱埋到封裝內(nèi)部,，從而阻礙了散熱，影響了效率,。
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(diào)節(jié)器是一個“倒置版”,，其電源開關(guān) Q2 處在回路中，而環(huán)流二極管 D3 連接至電源,。在電源開關(guān)導(dǎo)通期間,，通過一個源電阻對電流進行調(diào)節(jié)。盡管這樣做的效率相當(dāng)高（80%-90%）,，但是這種電路存在幾個限制效率的缺點,。導(dǎo)通時，電源開關(guān)必須承載全部輸出電流,，而在電源開關(guān)關(guān)閉時,，輸出電流流過環(huán)流二極管。另外,，電流檢測電阻器 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,，并且會對電源效率構(gòu)成限制,。更為重要的是，這些損耗會促進燈泡溫升,。LED 的發(fā)光能力會慢慢減小,，而這種能力與LED的工作溫度密切相關(guān)。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,。由于燈泡都安裝在一些“筒”中，而這些“筒”往往會阻礙散熱,，不利于對流冷卻,，因此發(fā)熱問題被進一步復(fù)雜化。
圖2 降壓調(diào)節(jié)器實現(xiàn)一個簡單的離線LED驅(qū)動器
LED 制造廠商通過將數(shù)支 LED 串聯(lián)在一塊公用基板上,，制造出更高電壓的發(fā)光體,。這些高壓發(fā)光體帶來亦或是更低的成本亦或是更高的電源效率。使用這些高壓產(chǎn)品，我們只需使用一組整流器和一個穩(wěn)流電阻器,，從而實現(xiàn)更低成本的電源方法,。盡管這種電源可以產(chǎn)生相當(dāng)好的功率因數(shù)，但效率很低,，原因是輸入電壓的很大一部分都被用在了穩(wěn)流電阻器上,，導(dǎo)致 30%-50% 的 LED 功率損耗。但是,，它可以用于一些小體積的低功耗應(yīng)用中,。然而，在一些高功耗應(yīng)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(guān)、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(shù),。
圖3 利用升壓電源提高LED 驅(qū)動器效率
圖4 為圖1-2 示意圖所描述電源的照片,。即使這種電源產(chǎn)生的輸出功率大致相同，但也存在一些影響電源尺寸的明顯差異,。升壓電源的電感器尺寸明顯更小,，因為其蓄能要求更低。相比升壓電源,，降壓電源有一個更大的電阻器,。該電阻器為一個仿真負載電阻器（圖2 所示 R20），用于決定調(diào)光器何時開啟硅控整流器(SCR),。需要這樣做的原因是,，調(diào)光器在三端雙向可控硅開關(guān)組件旁邊有一個電磁干擾(EMI) 抑制電容器，其在無負載情況下的電壓相對電源要高,。這樣便擾亂了電源,，導(dǎo)致出現(xiàn)不穩(wěn)定調(diào)光。使用升壓電源時卻不需要這樣做,，因為 LED 通過升壓電感器連接至輸入,，為其提供足夠負載，因此上述問題便不是問題,。圖中未顯示電路板的背面,，但正如示意圖所示,，降壓電源有更多低電平電路。所以,，升壓電源擁有更低的功耗,，這一點在諸如 LED 燈泡更換等空間限制型應(yīng)用中極為重要。
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 燈泡的使用壽命,。它是通過使用升壓電源替代降壓電源，從而提高電源效率來實現(xiàn)的,。升壓電源的損耗約為降壓調(diào)節(jié)器的一半,。另外，升壓電源的組件更少,，功率因數(shù)更好，體積更小,，并且利用三端雙向可控硅開關(guān)組件實現(xiàn)調(diào)光更容易,。下次，我們將討論離線電源電容器的紋波電壓及電流,，敬請期待,。
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