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乐竞体育app官方下载5W白光LED灯电路设计

乐竞体育app官方下载5W白光LED灯电路设计

作者:admin    来源:未知    发布时间:2021-11-03 03:46    浏览量:

  乐竞体育利用LED替代MR16卤素灯能够有效降低能耗,节省电路及系统维护的成本。本应用笔记详细说明了在当前的MR16照明系统中采用LED的优势,文中给出的5W白光LED驱动电路结合散热器,能够在MR16照明灯中替代10W的卤素灯。

  例如,美国能源部预计仅将嵌入式聚光灯替换成LED一项,每年就可节省81.2万亿瓦时(TWh)的电能,相当于670万个家庭的年用电量。综上,仅此一项所节省的电能即可减少13个1000MW火电厂的建造²。

  MR16卤素灯因其较高的效率,被广泛用于替代商用和家用照明中的白炽灯。常用MR16灯的功耗范围为10W至50W,其光通量范围为150流明(lm)至800lm。因此,典型的MR16卤素灯的效率约为每瓦15流明(lm/W)或发光效率为15%。虽然低效率白炽灯有所改进,但MR16卤素灯仍有许多待改进之处。

  此外,典型卤素灯的使用时间在2000hrs以内,LedEngin预计其LED在长期工作(100,000hrs、TJ = +120°C)后仍可保持相当高(90%)的光照强度。LED较长的使用寿命有效降低了产品有效期内的灯泡更换率,从而降低维护和使用费用。

  MR16 LED的参考设计在图1所示MR16 LED参考设计中,Maxim选择LedEngin的5W白光LED (WLED),用于演示MAX16820的1000mA电流驱动能力。表1和表2列出了详细的MR16参考设计的元件和电气参数,该参考设计采用大多数MR16应用中的12VAC ±10%典型输入电压。

  MAX16820是针对LED驱动应用,特别是基于LED的MR16设计而设计,是MR16 LED灯电路的理想选择。MAX16820采用超小型、6引脚TDFN封装,工作在4.5V至28V输入电压,能够驱动外部高性价比MOSFET,以提供宽范围的LED电流驱动能力。MAX16820工作在汽车级温度范围(–40°C至+125°C),可安全工作于MR16灯具的高温环境中。此外,MAX16820还可提供高达25W或更高的功率,其2MHz (典型值)的开关频率允许使用小尺寸外部电感和电容,使驱动电路可以放置到MR16灯具内。

  5W高亮度LED (HB LED)需要1A的驱动电流。Buck LED驱动器设计可提供1A的直流输出电流。驱动器采用滞回控制方案,控制buck电感的电流,提供LED所需的1A电流。MAX16820的滞回控制有助于构建简单、高度可靠的驱动器,并具有5%的LED电流精度。

  为了保证5W HB LED在整个电源、频率范围内提供固定的1A电流,应在直流总线上连接滤波电容,以限制直流电源线的电压纹波。总电容至少为200µF,可使用标称值为220µF/25V的钽电容或电解电容,以降低成本。

  为了保证足够的输出电流精度,电感电流的最大ΔI/ΔT应低于0.4A/µs。如图1所示,电感的最大压降为VL1MAX,电感L1的大小可由下式计算:

  若VAC_IN = 12V,δ = 10%、VO = 3.6V,电感L1应大于37µH。由此,这里L1选则了39µH的标准电感,而δ是所允许的交流输入电压波动百分比,VO是LED的正向导通电压。

  该设计利用LedEngin 5W、基于WLED的MR16灯进行了测试,装置如图2所示。图3至图6所示为该设计的测试波形。输入电压为12VAC (标称值),输出电流纹波约为10%。

  图2. LedEngin基于LED的MR16灯有一个独特的散热片,用于向空中散热。基于MAX16820的灯驱动器电路板放置在散热片后面。

  图3. 第一个MR16参考设计平台测试的输入交流电流如CH1所示,输出直流电流如CH2所示。

  图5. 测试平台中,CH1所示为MOSFET栅极驱动器电压包络,CH2所示为漏-源电压包络。

  如图4所示,当采用200µF的直流滤波电容时,直流电源总线的滞回控制模式具有良好的电源调整率,由于输入总线电压纹波很小,因此减少了输出LED电流的变化。对于5W MR16 LED灯驱动器,测试结果表明交流输入电压的纹波和变化量会超过8.5V,但输出LED电流仍稳定在1A。

  图7所示MR16灯驱动器的PCB有两层。顶层和低层放置了所有元件和两个交流输入连接焊盘、两个直流输出连接焊盘(标记为LED+和LED-)。

  图7. 在5W MR16 LED灯驱动器的PCB丝网印刷层(顶层和底层)上可以看到直流输出的连接焊盘LED+和LED-。

  在HB LED应用中,如果想要在100khr后仍能长期保持90%的流明效率,最好把5W LedEngin LED的结温限制在+120°C以内。作为一个低成本散热方案,散热片可把LED结产生的热量耗散到空气中。5W MR16 LED灯的散热片可耗散5W的LED功率,5W MR16 LED灯驱动器的PCB安装在散热片的背面。

  值得注意的是5W MR16 LED灯的独特散热槽设计,与卤素灯中把灯管产生的热量直接辐射到周围空气不同,在基于LED的设计中,热量首先被传导到散热片(如图2中所示),然后再通过对流方式耗散到空中。结论与低功率(1W和3W) LED方案相比,大功率、5W MR16 LED参考设计能够显著提高亮度。因此,该设计省去了为了满足MR16需求,在10W卤素灯方案中所需的多个辐射源。

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