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一种电容降压式LED景观照明灯设计方案摘要：在国内外提倡绿色环保及节能的背景下，伴随着近年来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、驱动简洁、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，本文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、工作牢靠、寿命长、掌握简洁等特点，并可依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产品广泛采纳两种驱动电路形式，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）的增减而变化依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掌握，电路设计如图1所示。

该电路采纳3181集成芯片作为掌握器，其相关功能及引脚参看文献[4],共掌握36只小功率LED,采纳RGB三基色LED各12只，驱动方案采纳电容降压式 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沟通电压进行整流；滤波电容C4用于滤除整流输出电压中的沟通成分，使电压更为平滑；肖特基二极管VD5稳定a点的电压；VD6为掌握IC供应稳定的电压；R3、R4为限流电阻；R2、C2为掌握IC供应沟通输入频率，为集成IC供应沟通采样频率；三极管VT1、VT2、VT3用于掌握LED支路的电流变化 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）向负载供应的电流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-输入沟通电压有效值 f-AC频率 对于负载所消耗的60mA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牢靠工作，其耐压选择应大于2倍的电源电压，因此应选择两个684/630V电容并联工作。

2.2 整流及滤波电路 依据文献[7],整流桥上单个二极管所承受的电压值URM=√2Ui（Ui为输入电压的有效值）=318.4V,因此选用常用的整流二极管lN4007（URM=l000V,IF=1A） 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（0.02s），可得C≥24.38uF. 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47uF/160V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供应工作电源（5V）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2V,而绿光、蓝光为3.2V进行计算图l中a点电压Ua为ΣU+UR,其中ΣU为38.4V,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38.4V.考虑到电压裕量及元件获得的成本和便利性，VD5选用50V/lW的高压稳压二极管，VD6选用5.1V/0.5W稳压二极管。

并依据文献[1]选择可限流电阻R3为62Ω/2W,见、R5分别为4.7kΩ和22kΩ 为使各色LED亮度全都，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20mA），则R=580Ω，实取平衡电阻R14=R12=680Ω，同理取R9=1.4kΩ 2.4 系统电路成本估算 为进一步阐明该电路成本上的优势，笔者依据元件供应商的价格报表，将电路中主要元件类型及价格列于表2. 表2 LED景观灯驱动电路成本估算 从表2中可见，制作整个电源所需成本约5.3元；而假如采纳其他方案，仅小功率开关电源价格为7~15元 3 试验与测试 以LED地埋灯（一种景观照明灯饰）为例进行试验，将上述电路焊接在单面的万用焊接板上进行测试连接全部电路，36颗LED灯珠插装焊接在直径112mm的圆盘灯板上，驱动电路贴底安装在地埋灯底端，并在全部缝隙处填上环氧灌封胶（防水、防潮）接通AC电源，各色LED串按事先设定进行颜色的交替变化，盖上塑料封盖，可看到由RGB三基色合成的七彩颜色变化，基本满意设计需求。

采纳湖州升谱SPL2000电光源光色电综合分析系统对电路的相关参数进行了测试，结果如下： 输入电压UAC为220V时，总电流为53mA,电路实耗功率为1.4w,功率因数为0.385. 为进一步验证电路工作牢靠性，笔者对该产品做了l000h的电老化试验，结果表明该电路能稳定、牢靠地为LED供应驱动 4 结语 半导体发光二极管（LED）目前虽然在常规照明技术上有很多问题亟待解决，如亮度不高，散热问题凸显，白光寿命较低等，但在对亮度要求不高的景观照明中已经获得广泛应用 本文提出的城市亮化中用于景观照明的LED驱动电路的设计方案，经长期的电老化试验证明，该方案中设计的电路结构简洁、工作牢靠、成本低廉，特殊适合于目前LED灯珠占据总成本较大比重的背景下的低端市场应用也可依据实际需求调整每串LED灯珠数，适用性较广每串LED灯珠数可以通过转变高压稳压管稳压值在肯定范围内任意调整，也可以不用稳压管稳压，而采纳功率电阻代替法使LED灯串与集成电路不共地，但同时需在PCB板设计前期考虑实物电路的敏捷性和可扩展性 6Word版本。