LED燈泡電源和控制電路設(shè)計

【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】LED燈泡電源和控制電路設(shè)計住宅LED燈泡的安全性和可靠性保護LED燈泡是一種采用并聯(lián)配置的半導(dǎo)體發(fā)光二極管的固態(tài)燈。此外，這種燈具還包括電源轉(zhuǎn)換電子器件（直流/交流）、LED的驅(qū)動芯片、用于熱控的散熱片和優(yōu)化燈光質(zhì)量的光學(xué)器件。由于LED燈泡需要在外形因素上做到與目前的白熾燈和鹵素?zé)襞菁嫒?，因此它們將具有一個直流/交流電路以使它們能夠用于標(biāo)準(zhǔn)的燈泡“插座”.

直接連接到交流電源（如120/250VACrms）的設(shè)備可能會因燈泡內(nèi)部元件或電路故障導(dǎo)致的短路和過載情況而損壞。除此之外，雷擊浪涌或負荷開關(guān)瞬變（產(chǎn)生于燈泡外部）能夠造成電壓尖峰或環(huán)形波，給元件造成壓力并終導(dǎo)致?lián)p壞，從而使燈泡報廢。鑒于LED燈泡的價值定位不僅僅是降低能源消耗，還有更長的使用壽命，在消除因電氣環(huán)境促使的現(xiàn)場故障中考慮瞬態(tài)電壓保護將是至關(guān)緊要的。而且，LED對高溫極為敏感，應(yīng)不得超過85℃。將LED和LED驅(qū)動板的溫度控制在這個水平之下對于它們的使用壽命來說極為重要。

LittELfuse可以提供完善的交流線路接口保護，以及在直流端的瞬態(tài)保護。LED燈泡電源和控制電路內(nèi)部的不同元件和系統(tǒng)的概況，請參見圖1.

與線路串聯(lián)的一個Littelfuse交流保險絲能夠提供在短路和過載條件下的安全保護。它們在外形因素、電流額定值、額定電壓、斷流容量和安裝選項上有廣泛的選擇范圍，為設(shè)計工程師在設(shè)計上提供了靈活性。

在整個電源輸入上的金屬氧化物壓敏電阻（MOV）提供過壓鉗位保護。它們的性價比高，且能地減少可能通入下游電子器件的瞬態(tài)電能。金屬氧化物壓敏電阻的選擇基于一系列參數(shù)，包括額定電壓、峰值脈沖電流、器件尺寸和導(dǎo)線配置。Littelfuse提供的壓敏電阻其器件直徑小至5毫米以及表面貼裝CH系列，這使得它們可以在空間受限的LED燈泡的供電部位使用。

MOV和保險絲需要形成一種協(xié)調(diào)的解決方案，以至于熔斷保險絲元件所需的電能（也稱為“i2t”值）足夠高，能在浪涌電壓條件下允許MOV起作用，而不會使保險絲跳閘。換句話說，在浪涌電能鉗制和耗散的條件下，保險絲不應(yīng)打開。它只應(yīng)在過載或短路情況發(fā)生時跳閘。

即使在交流輸入中具有壓敏電阻，也有電路在浪涌事件中不能幸免的實例。在這些情況下，可以在倒相極的輸入電路添加一個TVS二極管。再次參考圖1,這個TVS二極管針對瞬變提供了二級保護。從壓敏電阻上“允許通過”的電能將被這個TVS二極管進一步減少到不會使電路失效的水平。

在外形因素、空間限制、電氣參數(shù)和成本方面，Littelfuse提供的保險絲、金屬氧化物壓敏電阻和TVS二極管可有多種選擇。

Littelfuse的保險絲、金屬氧化物壓敏電阻和TVS二極管在幫助電燈制造商通過一些重要的法規(guī)和安全標(biāo)準(zhǔn)上起著關(guān)鍵作用。在為一些室內(nèi)商業(yè)照明，以及道路、停車場和車庫照明建立統(tǒng)一的性能和安全標(biāo)準(zhǔn)上，美國正起著帶頭作用。美國環(huán)保署（EPA）的能源之星浪涌規(guī)范適用于PAR30/PAR38/A-19/MR16/燭臺燈/G球形燈/R反射型LED燈。下文論及了這些規(guī)范。

●對于整體LED燈的能源之星程序要求（適用于美國）*參考ANSI/IEEEC.62.41-1991,A類操作（83A）。

*對于共模和差模，線路瞬變應(yīng)包含7次100kHz環(huán)形波、2.5kV級的擊打。

●IEC61547普通照明用設(shè)備--電磁兼容抗擾度要求（適用于歐洲、亞洲和加拿大）*參考IEC61000-4-5浪涌抗擾度測試。

*波形：1.2x50電壓/8x20電流組合；2Ω阻抗；10次沖擊。

*對于低于25瓦的燈具：500V/250A;線到線。

*對于大于25瓦的燈具：1000V/500A;線到線。

通常，工程師在鑒定過程中想要對他們的應(yīng)用和保護方案開展測試。對于缺少內(nèi)部浪涌測試設(shè)備的，Littelfuse的實驗室設(shè)施可供使用以驗證他們的應(yīng)用設(shè)計。這種測試可以盡可能地在早期發(fā)現(xiàn)問題，并得到及時糾正以防止任何現(xiàn)場問題的發(fā)生。

LED道路和停車場照明的安全性和可靠性保護

在為一些室內(nèi)商業(yè)照明，以及道路、停車場和車庫照明建立統(tǒng)一的性能和安全標(biāo)準(zhǔn)上，美國正起著帶頭作用。美國能源部（DOE）的市政固態(tài)路燈聯(lián)盟已經(jīng)發(fā)布了一項關(guān)于所有城市和直轄市使用的LED道路燈具的模板規(guī)范，詳細列出了性能、安全性和浪涌抗擾度的規(guī)范。這些城市和直轄市所開展的更換和改造努力將需要大量的初始資本的前期投資。目前，LED燈具的成本幾乎是現(xiàn)階段高壓鈉燈的一倍。然而，他們的使用壽命預(yù)計將近100,000小時，這又幾乎是高壓鈉燈的4倍。美國能源部的目標(biāo)是通過建立強有力的安全性和浪涌標(biāo)準(zhǔn)以保護這些城市所做的LED燈具投資，以使得這些燈具可以在無任何維護的情況下至少維持5年時間。

在交流電源電路中低壓（1000V或更低）浪涌的特性描述上，美國能源部的要求和IEEEC.62.41-20**和IEEE的推薦實施規(guī)程是類似的，只有一些小的差異。類別對應(yīng)的是LED燈具的物理位置，是置于室內(nèi)還是室外。例如歸于類別C（高或低）中的戶外燈具更容易受到雷擊，因此要開展為嚴(yán)格的浪涌抗擾度測試。下面按類別對這些的相關(guān)測試做了總結(jié)。

設(shè)計工程師慎重選擇電路保護元件對于通過美國能源部建議的浪涌抗擾度波形測試來說尤為重要。由脈沖（如：6kV/3kA）產(chǎn)生的以A2s衡量的浪涌能量（i2t）是一個關(guān)鍵的參數(shù)。所考慮的保險絲脈沖周期承受能力以及其熔斷能量（i2t）應(yīng)與波形的浪涌能量開展協(xié)調(diào)。金屬氧化物壓敏電阻的選擇也應(yīng)基于浪涌電流（如：3kA）、抗重復(fù)浪涌能力、額定電壓和鉗位電壓。

Littelfuse致力于通過提供用于所有浪涌水平的強勁的過電流和過電壓協(xié)同保護方案來協(xié)助LED照明制造商符合或超過這些規(guī)范的要求。Littelfuse在建議元件上開展了大量的測試，且在大多數(shù)情況下執(zhí)行比上述規(guī)范所要求的更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。Littelfuse的保險絲、金屬氧化物壓敏電阻、TVS二極管和其他解決方案符合所要求的測試標(biāo)準(zhǔn)，并將提