LED照明系统设计(1)

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摘要
　　近年来发光二极管（LED）技术在价格、性能和制造工艺等方面都给人留下了深刻的印象，可优化LED操作的进一步改善有望推动LED照明市场的指数级增长。其中最新的商业进展之一是一系列高压LED产品（交流LED，AC LED），它们不需要一个从交流到直流（AC-DC）的转换器即可直接用交流电源电压操作。在本文中描述的AC LED照明系统是：采用首尔半导体有限公司（Seoul Semiconductor）Acriche产品之一，它可提供高的整体系统可靠性；但是正如在任何LED照明的应用中一样，在由瞬态事件所引起的过热进行保护是一项重要设计考量因素。本文讨论了电路保护策略，它们将能够预防过热，同时还提供了在一个典型电路中的测量结果。

简介
　　正如运行在交流电源电压上的任何电子系统一样，没有足够保护的AC LED照明系统可能会被雷电浪涌或者振荡波损坏。金属氧化物压敏电阻（MOV）常常被用做保护AC LED照明系统免受雷电浪涌和环路波的损坏，并帮助制造商满足安全和性能的标准。依据IEC 61000-4-5的闪电测试和依据IEEE C.62.41的振荡波耐受测试可在实验室中模拟这些对生命的实际威胁。

　　一款AC LED和一款DC LED一样，都是一种在电流通过LED芯片时可以将电能转换为光的半导体器件，结点过热将会同时大大减少光输出和缩短LED的寿命。在引入适当的热管理和电路保护设计策略后，AC LED技术提供几个优于传统照明的优点：包括紧凑的尺寸、减少的元器件数量、节能和降低系统成本。TE电路保护部的PolySwitch聚合物正温度系数(PPTC)器件可以提供过流和过温保护，并且可以很容易地集成在AC LED的电路板上。

过流和热失控的设计要素
　　LED发光二极管具有负温度系数的特性，LED的正向导通电压（Vf）随着温度的升高而降低。在采用恒压电源供电的情况下，温度的增加将带来正向导通电压的略微降低和增加数额相对较大的电流。它导致了功耗的净增加和温度的升高。对于一个给定的热路径，热传递可能不能够维持增加的功耗。

　在极端情况下，其结果就是热失控，并且可能在电流或者功率没有被限制在额定等级内时损坏AC LED。在特定的额定电流范围内，LED灯的光输出和通过的电流呈大致的线性关系。如果电流超过制造商所建议的电流值，LED灯可以变得更亮，但是光输出的能力会以更快的速度降低，并缩短其使用寿命。
应该尽一切努力去保持LED散热以实现最大效率，LED通常联接一个散热片以尽量使结点温度最低。限制通过AC LED的电流或者功率可以预防热失控，并且有一个额外的好处就是可以在宽广的温度范围内提供更好的亮度调节以及延长使用寿命。

　　AN3211是首尔半导体公司的一款AC LED产品，它包括一个AN3200 LED 和一组用于依据其正向电压来设置其工作电流的电阻。AN3200的内部结构由两组极性相反的二极管并联组成。如图1所示，随着正半周期内交流电源电压的增加，内部LED串中的一串导通并发光；在负半周期内，其他的灯串导通并发光。



                        图1、典型的AC LED原理图


        图2为首尔半导体公司的AC LED AN3211的测试装置，其中一个金属氧化物压敏电阻（MOV）和一个PolySwitch miniSMDC014F器件集成在AC LED照明系统板上，表1显示了测试参数和结果。



                               图2、首尔半导体公司的AC LED AN3211的测试装置

        表1、首尔半导体公司的AC LED AN3211和PolySwitch miniSMDC014F器件共同使用时的测试结果




文章来源：http://www.originic.hk/Item/Show.asp?m=1&d=1268&p=1