简单实用的LED照明驱动电路

随着固态照明工业领域的兴起与不断改进，发光二极管(LED)因其具有高效、节能、寿命长、环保等特点，已成为现今照明技术的可选方案，并逐渐被应用于照明。促使人们关注LED照明技术的一个关键因素是，其大大降低了能源的消耗，并可实现长期可靠的工作。
    当然，采用LED照明，首先需要考虑的是其亮度、成本以及寿命。由于影响LED寿命的主要原因是其频繁启动瞬间的电流冲击，外界的各种浪涌脉冲，以及正常工作时的电流限制等，笔者在本文介绍的电路综合了这些因素，从电路设计上尽量避免大电流对LED照明灯具的冲击，并将其工作电流稳定在某一范围内，解决了目前LED照明灯具的亮度衰减问题，从而有效地延长其使用寿命。
    LED均采用直流驱动，因此在市电与LED之间需要加一个电源适配器即LED驱动电源。它的功能是把交流市电转换成适合LED的直流电。通常驱动LED采用专用恒流源或者驱动芯片，容易受体积和成本等因素的限制，最经济实用的方法就是采用电容降压式电源。用它驱动小功率LED，具有不怕负载短路、电路简单等优点，而且一个电路能驱动1～70个小功率LED(但是，这种电源电路启动时的电流冲击，尤其是频繁启动，会给LED造成破坏。当然，采取适当的保护便可避免这种冲击)。
    电容降压式电源的典型电路如图1所示，C1为降压电容器(采用金属化聚丙烯电容)，R1为C1提供放电回路。电容C1为整个电路提供恒定的工作电流。电容 C2为电解电容，其耐压值取决于所串联的LED的个数(约为其总电压的1．5倍以上)，它的主要作用是抑制通电瞬间引起的电压突变，从而降低电压冲击对 LED寿命的影响。R4为电容C2的泄流电阻，其阻值应随着LED个数的增加适当增加。
    需要注意的是，该电路必须根据负载的电流大小选取适当的电容，而不是依据负载的电压和功率，通常降压电容C1的容量C与负载电流Io的关系可近似认为：C=14.5Io，其中C的容量单位是uF，Io的单位是A。限流电容必须采用无极性电容，而且电容的耐压值须在630V以上。
 
    由于电容降压电源是一种非隔离式电源，在通电瞬间会产生很大的电流，也就是所谓的浪涌电流。此外，由于外界环境的影响(如雷击) 电网系统会侵入各种浪涌信号，有些浪涌会导致LED的损坏。而LED抗浪涌电流和抗反向电压能力都比较差，加强这方面的保护也非常重要，尤其是有些LED 灯装在户外(如LED路灯)。因此LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入、保护LED不被损坏的能力。本电路用负温度系数热敏电阻来限制电流的突变，利用正温度系数热敏电阻自动调节电流大小，使之趋于某个特定的变化范围，同时在电源输入端并有瞬态电压抑制器以避免电压过载。

(一)负温度系数热敏电阻保护
    负温度系数热敏电阻简称NTC热敏电阻，NTC是Negative Temperature Coefficient的缩写，意思是负的温度系数，泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件，限制浪涌电流的最简单有效的方法是在线路输入端串联一只 NTC热敏电阻，如图1中的R2。由于在冷启动时，NTC热敏电阻呈现高阻抗，因而使浪涌电流得到限制。而当电流的热效应使NTC热敏元件的温度升高，NTC阻值急剧下降时，对系统的电流限制作用会较小。由于NTC热敏电阻在热态下的阻抗并不是零，故会产生功率损耗，当然，这种损耗是很小的。

(二)正温度系数热敏电阻保护
    正温度系数热敏电阻PTC(Positive Temperature Coefficient)是指在某一温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻。为使电路中的电流在正常工作下趋于稳定，本电路还采用了PTC热敏电阻，如图1中的R3。电流通过PTC热敏电阻后引起温度升高，即发热体的温度上升，当超过居里点温度后，电阻增加，从而限制电流增加，于是电流的下降导致元件温度降低，电阻值的减小又使电路电流增加，元件温度又升高，周而复始，因此具有使温度保持在特定范围的功能。
    正常情况下，PTC元件串接在电路中，呈低阻状态，保证电路正常工作；当电路发生短路或窜入异常大电流时，PTC元件的自热使其阻抗增加把电流限制到足够小，起到过电流保护作用。当产生过电流的故障得到排除，PTC元件自动复原到低阻状态。既避免了维护更换，也避免了可能引起电路损坏的持续循环的开闭状态。

(三)瞬态电压抑制器保护
    瞬态电压抑制器(Transient Voltage Suppressor)，简称TVS，是在稳压管基础上发展起来的一种高效保护器件，主要用于对电路元件进行快速过压保护。当TVS管两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10^-12s量级的速度将两极间的高阻抗变为很低的阻抗，吸收高能量的浪涌，将两极间的电压钳位于个预定值，保护电子线路中的元器件免受各种浪涌脉冲的冲击而损坏。
    对于过压保护这一方面，本电路就是在电源输入端并联了TVS，如图1中的VD3，这样可以将电压维持在TVS最大承受范围之内，当出现电压高于TVS击穿点的过压现象时，可以让电流流经TVS，借此保护LED照明灯具。
    实验表明，将指针万用表串入电路后，在电路通电瞬间，指针突然偏转大角度的现象得到明显的改善，有效地防止了浪涌电流对LED的冲击。同时，启动一段时间后，电流有所下降，并逐渐趋于稳定。在器件的选用方面，用1W的金属膜电阻或线绕电阻代替NTC也可达到要求，过压保护选用TVS或者压敏电阻均可。在线路板设计方面，需要注意的是，高压输入部分(即电源输入端到整流桥部分)应尽量远离后面的负载电路，而且在允许的情况下，高压输入部分导线间的距离应保证在1 mm以上。

 

12V高效率白光LED驱动器

采用LM3578集成电路

工作电压：10 - 18V直流

工作电流：70mA（8个发光二极管）

 

 

用NE555控制的LED调光电路

 

LM317或者MC33269制作的大功率LED恒流驱动电路
LM317(MC33269)LED DRIVER

驱动电流=1.25/3.6=0.35A，改变3.6Ω电阻可以获得不同的恒定电流。

输入电压必须大于“灯串电压+3V”才能可靠工作，LM317上要加散热器
二极管激光器恒流驱动电源
激光二极管驱动器图4～图6电路都是等幅(CW)的激光器，主要用于医学方面的使用。激光驱动器图4电路则来自一台UPC条线代码扫描器。

在抄画过程中恐有些错误。激光二极管组件(LD和PD)的类型和指标也未知。

这些设备可得到的输出功率或许局限于大约1毫瓦，但是这些电路应该适于典型的3到5毫瓦可见光的激光二极管(假定具有相同LD和PD的极性．或者适合不同极性装置的修改)。

出现在后面的电路设计．我或许推荐“激光二极管电源2”作为通用简单而且稳定的电路。它不要求任何特别的芯片或者其他难于获得的部件。不过，我将增加一个反极性保护二极管(即．IN4002)与电源的正极输入端串联。

一个性能提高并包括印制电路板的设计版本请见萨姆的激光二极管激励器(SG-LD1)部分的叙述。

一个非常基本和高功率激光二极管驱动电路应包括两个开环——没有光反馈以及可以对输出强度实现1024电平编程的电路。

东芝激光二极管电源(TO-LD1)

 

实际激光驱动器的电路图4～图6都和萨姆的激光二极管激励器(SG-LD1)非常类似．东芝提供的基本设计有点像命名的应用注释：“TOLD92XX系列可见光激光二极管的驱动电路实例”。东芝激光二极管驱动器图解被kent C誊绘并作了电路描述。原理图如图4。

这个电路虽然缺乏一些电路的保护特征，但从下面你可清楚看到，这是一个核心设计。

激光二极管电源1(RE-LD1)

这是来自Scandditronix“Diolase 1”的激光线条发生器电路(见图5)，这台装置主要用作为病人在医学诊断和辐射治疗敷用。实际上并未雕刻这位病人。只是投射红的激光条于病床上的病人．通过调整位置在其皮肤表面辅以治疗而已。

这个装置从一墙壁电源适配器供电，电压是6～9v特直流。

注意．在这个电路内使用犬电容滤波。需要的变化将是允许这个电路被人以适合的速率调制。

请注意：

l评估电容器C4的容量。

2．电位计R3应在6kΩ测量。

3．LM431并联稳压器设置成为2.5 v基准电压。一个2.5 v齐纳管或者甚至一可见光LED也能被使用。

4.测得的电源电流在150 mA(包括未显示的LED的功率)。

5.晶体管类型似乎不是关键性的。

 

激光二极管电源2(RE-LD2) 这是来自Scanditronix“Diolase 2”．类似于Diolase 1的激光线条发生器。在激光二极管电源1(RE-LD1)已有叙述，但是包含一对二极管激光器模块，通常用以调节来生产一条水平和垂直的激光线。它看起来是一种改进的设计，包括一软起动(斜波提升)电路和与激光二极管串联的电感器。同样，它实际上仍从6V～9V DC运行。

因为这两台装置都是来自同一公司生产，我以为．精致部分会增加——作为改进以前产品的可靠性问题——事实上，我最近发现．我跟踪那个装置的电路简图仍然没有我想

象的那样好。

有趣的是．在输人端．没有任何反极性保护措施——我不知道为什么会省去!至少，C1和Q1，如果电源被反向连结，可能将使机器冒烟。不过jonsinger在他的电路图中把它们加进他的重画版本了。这就是这里所示的图6。

Q1的作用是用于软起动。它的输出基于R1 * C1的时间常数来使电压逐渐增加的。

Q2是反馈晶体管，并且可通过跨在R3+R6两端反映光敏管监视器电流的电压降与VR1上基准电压实现比较。

Q3则是LD的驱动器。

 

注意．在这个电路内使用大电容滤波。需要的变化将是允许这个电路被人以适合的速率调制。

注释：

1．电容器C3容量标记为n47．这非常小。或许应为47nF(470pF).

2．电容器C4容量标记为10n，这很小，或许应为10nF(0.01uF)。

3．电感器标记为红～黑～黑～银，或许应为20uH。

4．电位计R6设置不能测量。

5．LM431并联稳压器设置成为2.5V参考电压。任一2.5V齐纳管或者甚至一可见光的LED也能被使用。

6．晶体管类型似乎不是关键性的。

作者：陈宏城

本站注：其实这样的电路可能已经算是过时了，用运放来做负反馈控制激光器的电流更好，而且现在的运放这么便宜。

 

具有软启动和防冲击的恒流LED灯驱动电路

一、电路工作原理

1.软启动

电路由Q2、R3、C3等组成。刚接通电源时，C3等效于短路，电源经R3、Q2的be结、C3到地，Q2饱和导通，A点被拉到低电位，Q1因没有基极电流而截止，LED不发光。经过一段时间的充电后，c3两端电压慢慢升高，Q2基极电流逐渐减小直到截止，A点的电位会慢慢升高，Q1也会跟着逐渐导通，LED灯才慢慢发光，完成软启动过程。

2.防冲击

冲击电压来自两方面，一是刚接通电源时，即使有软启动电路的存在，LED两端还是存在瞬间冲击，此现象可以通过观察LED发出的闪光发现。在LED两端并上C5后可有效吸收这种冲击。

另一种冲击是当电路正常工作时突然停电后又马上来电或者刚把电源关断后又马上打开时，由于C3两端电压不能突变，软启动电路就会失效。因此，加入了由Q3、R1、R2、C1等组成的电路，为C3提供泻放通路，这样，即使瞬间断电，Q3也会饱和导通，将C3上的电压泻放掉，从而保证电路的正常工作。

3.恒流

该电路由Q1、TL431、R3和R4等组成。当由于某种原因导致流过LED的电流增大或减小时，采样电阻R4两端的电压降也跟着升高或降低，TL431的输入端电压也随之变化，从而控制Q1基极的电位，保持流过LED灯的电流恒定不变。

二、元件选择

C1、C2、C5均选用耐压400V以上的电容。C3的漏电电流要小，有条件的可选用无极电容，耐压16v以上。电阻均用1w的，R4的阻值在125Ω～140Ω之间选用，阻值大点恒流电流小点，有利于延长LED的寿命，但亮度会有所降低。LED灯串用80只～90只Φ5mm散光型白光LED串接而成。

需要注意的是，本电路和市电直接相连，所有元件均带电，制作时要注意绝缘，做好安全措施。 作者：雷国华

 

 

两只三极管构成的恒流源可驱动大功率 LED

在照明灯具和电池充电器中都离不开恒流源电路。附图是用两只PNP晶体三极管和四个电阻组成的恒流源电路，通过选用大功率晶体三极管和散热片可以使恒流电流达到1A以上。

晶体管Tr1和电阻R1、R4、R2组成主电路．R2与R4串联后组成晶体管Tr1基极的上偏置电阻。当电源接通之后，由于在基极中有电流流动，Tr1中就会有集电极电流流过，发射极电流流过R1后在R1两端会产生电压降。当R1两端的电压降达到0.6V时，Tr2会随之导通，Tr2的集电极电流流经R2．对Tr1的基极电流形成分流．Tr1的基极电流会随之减小，集电极电流也随之减小。因此Tr2导通之后会对Tr1的基极电流产生限制作用，使电路的输出电流稳定于某一个电流值。恒流电流的大小由R1的电阻值和Tr2的Vbe决定，设Tr2的Vbe等于0.6V，电路的输出电流I可用I=Vbe/R1=0.6V/1Ω=0.6A来计算。

对于晶体三极管来说，Vbe的温度系数约为-1mV/℃，Vbe的数值会随温度的变化出现较大的变动，所以这种电路不能用于对恒流源精度要求很高的场合。

作者：张达

一款节能的2.5W_LED应急照明灯

这里介绍一种实用的LED自动应急照明灯电路，它用24只发光二极管串并联后待命，它能在市电停电或家中交流电路故障或保险丝熔断后，自动点亮24只LED灯。该电路元件很少，价格便宜，功耗为2.5W，具有用电省、发光稳定和使用寿命长的优点，适合消防通道以及家庭备用。

电路工作原理：如附图所示，合上电源开关S1，市电正常供电时有220V的电压，再由电容器C1、C2降压后，经过VD1-VD4全波整流，稳压管VD5和电容C3稳压滤波后，产生稳定的11.5V直流电压和75mA的电流，为9节1.2V充电电池充电，同时继电器线圈K得电工作，其常闭触点K1断开，LED灯无电不亮；另一方面常开触点K2闭合，同时拨通开关S1向充电电池形成脉冲电流对11.5V电池E浮充电。R3是限流电阻，电池不会发热，电池平时处于电压保持状态，充电电流微小，也就是人们所说的浮充电，电池使用寿命为1-2年左右。LED1～LED24是白色发光管，把每3只串成一组，这样24只就可以构成8组，并把8组并联后按图接到电路中。由于每只发光管的工作电压为3.5V。3只串联为10.5V已基本满足要求。且每只发光管的工作电流在25-30mA之间，这样使得每只发光管都能正常工作。

一旦市电电网电路故障停电或家用保险丝熔断．继电器线圈K失电。K2触点断开，这时K1常闭触点闭合，接通充电电池的电源，点亮LED的24只发光管，给人们提供应急照明；

 

元器件的选择：图中的C1、C2选用1μF／400V的优质涤纶电容。K选用工作电压为10～12V，电流在45mA左右的灵敏继电器，如JPX—12F等，LED1-LED24是白色发光管用φ5mm的。E选用9节7号1.2V充电电池串联而成，也可用一块12V免维护畜电池。其他均按图中标注进行选取，对号入座，无特殊要求。

整机电路放置在一个绝缘较好的PVC防火塑料盒内，引出导线接好市电，根据需要把LED1-LED24放置在多处不同的地方即告完成。

 

 

 

1W大功率发光二极管（LED）的驱动电源 

鉴于大功率发光二极管工作电压仅为3V。通过全桥整流将220V交流电变成直流电，在全桥上的电压降约为1．8V，只驱动一只发光二极管工作的电能利用效率仅为60％。必须把3只以上发光二极管串联起来工作，才能使总的电能利用效率超过80％。根据3基色合成白光原理，将红、绿、蓝3只1W大功率发光二极管串联起来工作，就可以获得相当于3W发白光的LED所达到的亮度。同时还可以组合出6种彩色光线，满足人们对变换彩光的喜好。为了避免电能浪费，使用市电做 LED驱动电源应采用电容器做降压 限流元件。

其中：C3电容的主要作用是在刚接通220V市电时防止可能产出的瞬间大电流通过LED使其受到损坏，VS1可控硅则是防止负载开路时在C3两端产生高压使其严重发热爆炸。VDS1触发二极管的转折电压为30V～40V，正常状况下C3两端电压不超过10V，VDS1一直截止。VS1也截止。只有在负载电路断掉或LED内部开路情况下，C3两端电压刚升到30V～40V时VS1才即刻导通并维持导通状态。排除故障重新接通电源，VS1即自动恢复截止状态。

如果只要求3只大功率LED-起发光，电源驱动电路中的VT1～VT9和R3～R9可全部不用。该部分电路专门为控制红、绿、蓝3只LDE的发光状态而设计，A、B、C三端悬空或接到直流负端相对中点上，VT1、vT4、VT7～VT9截止,VT2、VT3、VT5、VT6导通，LED2和LED3分别被VT2和VT3短路，只有LED1工作发光。单独将B端接到直流正端，将使VT8导通，VT5和、VT2随之截止，LED2工作发光。单独将C端接到直流正端，将使VT9导通,VT6和VT3随之截止，LED3工作发光。与此同时，B端或C端接到直流正端，都可使VT4导通、VT1随之导通，LEDl被VT1短路不工作。但将A端接到直流正端，将使VT7导通，强制让BG4截止，VT1随之截止。LED1工作发光。这样，无论A、B、C三端处于何种状态，总有至少一只发光管工作。而通过对加在A、B、C三端上的电平控制，就可以使3只发光按照需要的组合进行发光。

A、B、C三端上的电平可以采用普通开关进行控制。也可以使用3只D触发器和一只按键来实现循环变换。当然还可以把6只LED串联起来工作，用专门的彩灯控制1C来实现动态变化。有兴趣者还可以将控制电路再进一步设计成红外遥控电路。

 

低成本高性能LED恒流电源

低成本高性能LED恒流电源

LED由于环保寿命长光电效率高等众多优点，近年来在各行业应用得以快速发展，LED电源成了关注热点理论上LED的使用寿命在10万小时以上，但在实际应用中由于驱动电源的设计方式选择不当，使LED光衰加快寿命缩短甚至损坏。
　 采用恒流供电方式是比较理想的LED供电方式，它能避免LED正向电压的改变而引起电流波动，同时恒定的电流使LED的亮度稳定，因此一般高级的LED电路选用恒流方式驱动LED。
下面电路图是电子制作网设计的低成本高性能LED恒流供电电路；
我们设计LED驱动电源时，应必须知道LED电流和电压特性，由于LED的生产厂家及LED规格不同，电流和电压特性均有差异。以白光LED典型规格为例，按照LED的电流电压变化规律，应用正向电压为3.0-3.6V左右典型值电压为3.3V电流为20mA。按电路图中电流和电压计算出I=2.5V/120=20mA；V=（3.3+3.3）/ 0.7=9.5v;由于电路恒流精度很高所以V可以在10V-12V取值，该电路也会自动将电流和电压稳定在正常值上。如果加于LED两端的正向电压超过3.6V正向电压增加很小但LED的正向电流都有可能会成倍增加，造成LED发光体温度上升从而加速LED光衰减，使LED的寿命缩短，严重时甚至烧坏LED。根据LED的电压和电流变化特性对LED电源的设计提出严格要求。设计人：老铎先生认为； LED虽然在节能方面比普通光源的效率高，但是LED光源却不能像一般的光源那样直接使用220电网电压，它必须配有专用的电源供电。提供能够满足LED额定的电压和电流才能使LED在正常工作范围的LED专用电源。 但由于各种规格不同的LED电源的性能和转换效率各不相同，选择合适高效的LED专用电源能真正展露出LED光源高效能的特性。由于低效率的LED电源本身就需要消耗大量电能，所以在给LED供电的过程中就无法显示LED的节能特点。总之LED电源在LED工作中的稳定、节能、寿命具备重要的作用。
LED由于环保寿命长光电效率高等众多优点，近年来在各行业应用得以快速发展，LED电源成了关注热点理论上LED的使用寿命在10万小时以上，但在实际应用中由于驱动电源的设计方式选择不当，使LED光衰加快寿命缩短甚至损坏。 很多厂家生产的LED灯类产品，采用阻容降压加上一个稳压二极管稳压，给LED供电这样驱动LED的方式存在缺陷，主要是效率低在降压电阻上消耗大量电能，甚至有可能超过LED所消耗的电能，且无法提供大电流驱动，因为电流越大，消耗在降压电阻上的电能就越大，所以很多产品的LED不敢采用并联方式，均采用串联方式降低电流。其次是稳定电压的能力差无法保证通过LED电流不超过其正常工作值，设计产品时都会采用降低LED两端电压来供电驱动，这样是以降低LED亮度为代价的。采用阻容降压方式驱动LED的亮度不能稳定，当供电电源电压低时LED的亮度变暗，供电电源电压高时LED的亮度变亮些。阻容降压方式驱动LED的最大优势是成本低。
根据LED电流电压变化特点，采用恒压驱动LED是可行的，虽然常用的稳压电路，存在稳压精度不够和稳流能力较差的缺点，但在某些产品的应用上可能过精确设计，其优势仍然是其它驱动方式无法取代的。还有一种LED驱动方式是可行的，它即不恒压，也不恒流，但通过电路的设计，当LED正向电压升高时，使驱动电流减小，保证了LED产品的安全。当然正向电压的升高只能在LED承受范围，过高也会损坏LED。理想的LED驱动方式是采用恒压恒流，但驱动器的成本增加。其实每种驱动方式均有优、缺点，根据LED产品的要求、应用场合，合理选用LED电源方式，精确设计电源成为关键。