电容降压式LED景观照明灯驱动方案
0 引言
在国内外倡导绿色环保及节能的背景下，伴随着近年模压电感来LED光效、寿命及光色上的明显进步，半导体发光二极管（LED）因具有节能、寿命长、驱动简单、灯色种类多等优点已广泛应用于景观照明、数字化交通信息显示、疏导标识、室外全彩显示屏及照度要求不高的室内外照明等领域。
针对LED在城市亮化中的应用现状，笔者利用电力电子整流与恒流技术设计制作了一款LED景观照明灯，它具有成本低、工作可靠、寿命长、控制简单等特点，并可根据实际需求进行功能扩展。
1 小功率LED驱动方案
目前小功率LED产品广泛采用两种驱动电路形式，即恒流驱动和稳压驱动。前者电路输出的电流是恒定的，输出电压随负载的变化而变化；后者输出电压是固定的，输出电流随负载（LED数目）的增减而变化。根据电源输入与输出电路形式也可分为隔离驱动和非隔离驱动，前者以开关电源为代表，而后者主要包括电容降压式和恒流/恒压IC.其相关性能、功耗、成本以及主要应用如表1所示。
表1小功率LED驱动方案比较
2 LED景观照明灯电路设计
LED景观照明灯就是实现RGBLED的交替点亮以及渐变控制，电路设计如图1所示。该电路采用3181集成芯片作为控制器，其相关功能及引脚参看文献［4］，共控制36只小功率LED，采用RGB三基色LED各12只，驱动方案采用电容降压式。
其中，C1、C5为并联的两个相同的电容，起降压及限流作用；由4个lN4007组成的整流桥对输入交流电压进行整大电流电感流；滤波电容C4用于滤除整流输出电压中的交流成分，使电压更为平滑；肖特基二极管VD5稳定a点的电压；VD6为控制IC提供稳定的电压；R3、R4为限流电阻；R2、C2为控制IC提供交流输入频率，为集成IC提供交流采样频率；三极管VT1、VT2、VT3用于控制LED支路的电流变化。
电感生产 图1 LED景观照明灯电路
2.1 降压电容值的选择
通过降压电容C1、C5（后文中用C表示）向负载提供的电流I0，实际上就是流过充放电电流lc.当负载电流，I0小于c的充放电电流时，多的电流就会流过滤波电容C4及其他支路。
式中Ui--输入交电感位移传感器流电压有效值。
f--AC频率。
对于负载所消耗的60 mA的电流I0至少需要降压电容值为0.87uF，因图l中增加高压稳压二极管降压，而二极管工作时也需要消耗较大的电流，另外为保证电容C可靠工作，其耐压选择应大于2倍的电源电压，因此应选择两个684/630 V电容并联工作。
2.2整流及滤波电路
根据文献［7］，整流桥上单个二极管所承受的电压最大值URM= √2Ui（Ui为输入电压的有效值）=318.4 V，因此选用常用的整流二极管lN4007（URM=l000 V，IF=1 A）。
为使输出端得到平滑的负载电压，一般取RLC≥（3~5）T/2，其中RL为负载阻抗，T为输入信号周期（0.02 s），可得C≥24.38 uF.
原则上，电容值取的越大，输出电压越平滑，其纹波值越小。但是随着电容容量的增大，一般其体积也随之增大，考虑到该电路板面积，实取47 uF/160 V的电解电容。
2.3系统电源电路设计
因电路中需要两组电压，一组用于驱动三串LED，一组为集成IC提供工作电源（5 V）。VD5的稳压值直接与所驱动单串LED的个数有关，前文中要求驱动单串12只LED，并在此假定红光LED正向压降的Uf为2 V，而绿光、蓝光为3.2 V进行计算。图l中a点电压Ua为ΣU+UR，其中ΣU为38.4 V，UR为平衡电阻上的压降。因此，稳压二极管VD5的稳压值应大于38.4 V.考虑到电压裕量及元件获得的成本和方便性，VD5选用50 V/l W的高压稳压二极管，VD6选用5.1 V/0.5 W稳压二极管。并根据文献［1］选择可限流电阻R3为62Ω/2 W，见、R5分别为4.7 kΩ和22 kΩ。
为使各色LED亮度一致，需要在各个LED串上串接平衡电阻，其中与蓝、绿LED串接的平衡电阻R14、R12值为UR/I，（其中UR=11.6V;I为流过支路LED的电流，取为20 mA），则R=580 Ω，实取平衡电阻R14=R12工字电感器=680Ω，同理取R9=1.4 kΩ。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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95%效率3000瓦，发热功率160瓦左右。
这样的发热量没有风扇很困难。
自然冷却160