LED光源作為第四代新型節(jié)能光源，從誕生之時(shí)就被用來(lái)做各類燈具的發(fā)光光源,。作為光源的白熾燈其發(fā)光效率只有百分之五,，而LED光源的發(fā)光效率幾乎接近百分之九十。LED照明以其高節(jié)能,、長(zhǎng)壽命,、利環(huán)保的特點(diǎn)成為大家廣為關(guān)注的焦點(diǎn)。臺(tái)燈是家家戶戶都在使用的普通燈具,，這幾年高亮度的LED光源因其制造技術(shù)突飛猛進(jìn),，而其生產(chǎn)成本又節(jié)節(jié)下降，如今臺(tái)燈得以使用LED光源作為高亮度,、高效率而又省電,、無(wú)碳排放的照明光源。

　　LED臺(tái)燈工作原理

　　遵循安全第一的民用電器的設(shè)計(jì)理念,，LED光源是一種低電壓直流恒流源的發(fā)光器件,，不能用100～220V的交流高壓電直接點(diǎn)亮，因此,，LED臺(tái)燈方案的設(shè)計(jì)思路是,，首先要將高壓的交流電變換成低壓的直流恒流源，才能點(diǎn)亮LED光源,。使用最經(jīng)濟(jì)有效的方法降壓和進(jìn)行交直流變換是設(shè)計(jì)的首要考慮,，當(dāng)今便攜式電子產(chǎn)品使用交流電源的交直流降壓變換器——適配器(Adapter)就成了既經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、又現(xiàn)成,、又好用的首選,。適配器的輸出電壓要求穩(wěn)定在DC12V，輸出電流要根據(jù)LED的光源的功率來(lái)選擇,，一般要給予30%的余量,，以3×1W的白光LED光源為例，1W的白光LED的標(biāo)準(zhǔn)工作電流應(yīng)為350mA,，因而 3個(gè)LED光源串聯(lián)其電路需要的電流也是350mA,，考慮到延長(zhǎng)LED壽命和降低光衰，可以設(shè)計(jì)為300mA～330mA,，不會(huì)明顯的影響LED發(fā)光的亮度,，所以適配器的輸出電流應(yīng)選750mA～1A的。

　　一種簡(jiǎn)潔實(shí)用的LED臺(tái)燈方案如圖1所示,。AC220V經(jīng)由適配器在燈具外的安全降壓變換,，向LED臺(tái)燈提供穩(wěn)定的12V直流電源,，在臺(tái)燈底座殼內(nèi)安置恒流源電源板，將直流電壓變換成穩(wěn)定的直流恒流源,，以滿足LED光源發(fā)光的技術(shù)要求,。在直流恒流源前可加一電源開關(guān)，以便在臺(tái)燈不用時(shí)可關(guān)斷直流電源,，但不能關(guān)斷220V交流電源,，因此不用時(shí)應(yīng)從墻上取下適配器的電源插頭，這也是這個(gè)實(shí)用方案的唯一“缺點(diǎn)”,。如不想采用機(jī)械開關(guān),，并想要一個(gè)更有創(chuàng)意的賣點(diǎn)，可選用電子觸摸開關(guān),，如手指輕點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)臺(tái)燈的開->全亮,、半暗、關(guān),；由于電子技術(shù)的快速進(jìn)步,，電子觸摸開關(guān)如今已是一個(gè)低成本的器件。

　　LED光源工作原理

　　LED 光源工作的主要參數(shù)是VF,、IF,，其它相關(guān)的是顏色/色溫/波長(zhǎng)/亮度/發(fā)光角度/效率/功耗等。LED是一個(gè)PN結(jié)二極管,，只有施加足夠的正向電壓才能傳導(dǎo)電流,，VF正向電壓是為L(zhǎng)ED發(fā)光建立一個(gè)正常的工作狀態(tài)，IF正向電流是促使LED發(fā)光,，發(fā)光亮度與流過的電流成正比例,。白光LED VF標(biāo)稱電壓：3.4V±0.2V。LED光源在大批量生產(chǎn)時(shí),，每一批LED的VF具有一定的離散性,，為了客戶使用時(shí)需要的一致性，LED出廠時(shí)必需按不同的VF分檔出售,；客戶訂購(gòu)時(shí)同一批燈具需用的LED光源必需選用同一檔次VF的或相鄰檔次的,，否則會(huì)導(dǎo)致同一批生產(chǎn)的LED燈具亮度有差異；LED IF工作電流按應(yīng)用需要選用,，不同的電流檔次不能混用,。

　　LED光源驅(qū)動(dòng)電路

　　LED光源的驅(qū)動(dòng)電路就是把 12V直流電壓變換成穩(wěn)定的恒流源，電路的設(shè)計(jì)本著刪繁就簡(jiǎn),、節(jié)省成本的原則,，應(yīng)該從能完成這個(gè)電路設(shè)計(jì)要求的眾多LED驅(qū)動(dòng)芯片中選擇集成度高、性能較好,、應(yīng)用電路簡(jiǎn)單,、價(jià)格較平的性價(jià)比有優(yōu)勢(shì)的芯片,。因此選擇驅(qū)動(dòng)電路外圍器件少的驅(qū)動(dòng)芯片是生產(chǎn)成本的首要考量。

　　PT4115用于1～6W的白光LED光源驅(qū)動(dòng)方案時(shí)只需四個(gè)零件(圖2),，Cin是輸入濾波電容，Rs設(shè)定流過LED的電流 IF,，Rs=0.1/ILED,；L是續(xù)流電感，D5是續(xù)流二極管,。因適配器已提供12V的直流電壓,，原圖為交流電壓輸入整流用的橋式整流器D1～D4可省略。雖然零件少了,，但對(duì)零件的要求更高,，設(shè)計(jì)時(shí)需按表1提示的要求選用，才能使電路進(jìn)入良好的工作狀態(tài),。PT4115的開關(guān)頻率采用抖頻技術(shù)有效降低 EMI,，省略了抗EMI電路。

　　LED 光源驅(qū)動(dòng)芯片的恒流精度對(duì)于LED燈具生產(chǎn)廠家而言是至關(guān)重要的,，目前LED光源驅(qū)動(dòng)IC的恒流精度批量生產(chǎn)時(shí)都會(huì)有一定的離散性,，LED燈具生產(chǎn)廠家在批量生產(chǎn)調(diào)試時(shí)，同樣的電源,、同樣的LED光源負(fù)載,、同樣的恒流源電源板，因同一型號(hào)的不同驅(qū)動(dòng)IC其恒流精度的個(gè)性差異會(huì)導(dǎo)致恒流源電源板輸出電流產(chǎn)生一定的公差,，使同一LED光源負(fù)載的發(fā)光亮度有所不同,，這就會(huì)增加恒流源電源板大批量生產(chǎn)時(shí)在線調(diào)試的時(shí)間，影響生產(chǎn)力,。因此,，恒流源電源板生產(chǎn)廠家應(yīng)選用恒流精度高的驅(qū)動(dòng)IC，恒流精度至少要小于±3%,，如是±1%更理想,，但其價(jià)格會(huì)高于±3%的產(chǎn)品。

　　電感的選擇

　　以3×1W的高亮度白光LED光源的設(shè)計(jì)案例而言,，三個(gè)1W的LED光源串聯(lián),，其工作電流可設(shè)計(jì)為300～350mA，L的電感量應(yīng)選用68uH～100uH,，Q值大于50,，飽和電流大于800mA的磁路閉合電感器。

　　PT4115 的設(shè)計(jì)最佳工作頻率在1MHz以下,，電感量大了小會(huì)影響其工作頻率,，本方案的電感設(shè)計(jì)在68uH以上,，這樣系統(tǒng)工作頻率可以控制到1MHz以下。電感量小了,，工作頻率趨高,，由于PT4115內(nèi)部電流檢測(cè)電路響應(yīng)速度限制，對(duì)內(nèi)部電流正常檢測(cè)出現(xiàn)影響,，不能更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部開關(guān)的導(dǎo)通/關(guān)斷控制,。另外由于高頻率會(huì)帶來(lái)較大的開關(guān)損耗，使芯片運(yùn)行在較高的結(jié)溫下,，電應(yīng)力加大,，不利于穩(wěn)定工作。電感量太小還會(huì)導(dǎo)致PT4115的SW端燒壞,，而無(wú)輸出,。

 　　電感的DCR越小，效率越高,。建議選用EPC13錳鋅4000磁芯,。

　　電感器的飽和電流選小了，D5肖特基二極管的電流選小了,，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電路的續(xù)流不足,，LED光源會(huì)產(chǎn)生人眼可見的閃光。將電感器的飽和電流和肖特基二極管的電流適當(dāng)增大即可增大整個(gè)電路的續(xù)流電流,，消除因此產(chǎn)生的閃光,。

　　適配器的選擇

　　適配器為本方案LED臺(tái)燈提供穩(wěn)定的交流電源->交直流降壓變換，它的實(shí)時(shí)帶載輸出能力將影響本方案LED臺(tái)燈的性能,，用于本方案3X1W白光LED 臺(tái)燈的適配器,，它在帶載時(shí)輸出電流應(yīng)大于1A，電壓應(yīng)穩(wěn)定在DC12V,。有些帶載能力差的適配器,，連接上本方案LED光源負(fù)載時(shí)，其實(shí)時(shí)輸出電壓會(huì)跌落到 7V,，甚至6.5V,，對(duì)于工作電壓從8V開始的LED驅(qū)動(dòng)IC，屆時(shí)會(huì)進(jìn)入欠壓保護(hù)狀態(tài)而停止工作,，一旦驅(qū)動(dòng)IC停止工作,，電壓又回升至12V，LED驅(qū)動(dòng)IC再次進(jìn)入工作狀態(tài),，如此周而復(fù)始,，使LED臺(tái)燈出現(xiàn)人眼可見的閃光。此時(shí)，只有更換帶載能力好的適配器才能使LED臺(tái)燈正常工作,。同時(shí)應(yīng)選用工作電壓范圍自6V初始的LED驅(qū)動(dòng)IC,，也可降低對(duì)適配器的選擇要求，以降低生產(chǎn)配套成本,。

　　EMI的傳導(dǎo)與輻射

　　本 LED臺(tái)燈方案總體設(shè)計(jì)時(shí)要考慮能過EMI的傳導(dǎo)與輻射,，過EMI的傳導(dǎo)與輻射的關(guān)鍵是電源變換器，因此要選用能過EMI,，甚至能過CE,、UL的適配器來(lái)配套，以便生產(chǎn)的LED臺(tái)燈能出口歐美日市場(chǎng),。恒流源電源板因使用的驅(qū)動(dòng)IC是DC/DC開關(guān)器件，工作時(shí)開關(guān)頻率會(huì)產(chǎn)生輻射,，因此內(nèi)置在臺(tái)燈底座金屬殼內(nèi)可有效降低輻射,，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮金屬底座內(nèi)的磁路屏蔽。