高效率长寿命低成本非绝缘方式LED照明恒流控制方案

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高效率长寿命低成本非绝缘方式LED照明恒流控制方案

2012-12-05 14:43:27 来源：电源工业

摘要：随着LED照明的市场扩大，对LED恒流控制部分要求高效率、低成本、长寿命已经成为一种趋势。为满足功率LED本身的高节能、长寿命的特点，本文正是根据这一市场要求设计出对应解决放案，以满足广大LED照明厂家的需求，以便大幅度减少开发时间和开发成本。

关键字： LED照明， DC恒流，

随着地球可用资源的减少，全世界都在倡导节约能源。其中每年耗能非常多的照明市场中通过LED照明逐渐取代传统的白炽灯、节能灯已实现节能要求。近几年来随着技术的提高，功率LED灯的长寿命、高发光效率已经逐步实现。例如日本Sanken公司生产的功率LED的发光效率达到100lm/W，使用寿命为50000小时。然而LED照明和普通照明不同的是需要恒流控制电路来驱动功率LED，该部分电路的效率、寿命、成本等因素很大程度决定了LED照明的市场发展速度。例如将使用寿命为50000小时的3W功率LED应用到白炽灯中，由于恒流控制部分只有50%的转换效率以及10000小时的使用寿命，最终导致需要额外损耗3W功率(主要是控制电路的损耗以及发热)，同时寿命下降为10000小时。另外今后LED照明灯具需要加功率因数补偿电路，导致增加灯具成本的同时整体转换效率下降。本文根据LED照明恒流控制电路的高效率、低成本、长寿命等要求设计而成，以满足广大设计工程师的需求，在更短时间内完成设计，为企业缩短开发周期，降低开发费用，提高市场竞争力。

一. 该方案的特点

市场上实现AC输入到DC恒流的转换无非为两种方式:(1)通过变压器实现绝缘恒流方式;(2)不需要变压器的非绝缘恒流方式。该方案采用日本Sanken公司最新开发的一款半导体IC:LC5200D实现非绝缘方式的恒流控制。该方案中不要变压器，只需要一个工字电感即可完成恒流控制。控制IC内部内置500V耐压的功率MOSFET，外围电路及其简单。该方案的主要特点如下。

1. 非绝缘方式实现宽电源输入(AC85V~AC264V)

如下电路图1所示，该方案中从AC输入端经过整流后即可完成功率LED的恒流控制，通过IC的内部控制可以对应全电压(AC85V~AC264V)范围输入要求。以满足设计的产品可以应用到全球各个国家。

图1:典型应用电路

2. 高效率

首先该方案本身的结构特点:不需要变压器，从理论上就可以实现高效率。其次，该IC本身的低功耗和外围元件的低损耗使得系统效率很高。通常一个10W以下LED照明系统(如LED灯泡)电源部分转换效率在75%以下。输出功率越小，转换效率越低。采用LC5200D方案时效率可以大大提高。如下表1所示。该效率为实测值。

另外LC5200D系列IC中有两款IC可供选择: (1)LC5205D:内置MOSFET耐压500V，导通电阻6.0欧姆;(2) LC5210D: 内置MOSFET耐压500V，导通电阻2.50欧姆。可供LED灯球和LED荧光灯使用。

3. 低成本(结构简单，小型化)

从上述图1可以看出，整个电路的外围元件很少，结构简单、成本低廉。恒流控制部分整体成本在RMB10.00以内。除功率LED以外，灯球应用中只需要以下元器件:保险丝1个、电容5个、电阻5个、续流电感1个、续流二极管1个、贴片整流桥1个、控制IC(DIP8) 1个，总共14个元件。如下图2所示为LED灯球应用例。图3为其内部结构和大小(注:不需要电解电容)。图4为LED荧光灯中使用的恒流控制电源板，由于尺寸很小，可以放置于T8灯管内部。