超实用LED台灯设计方案

李大白

 
　　LED光源作为第四代新型节能光源，从诞生之时就被用来做各类灯具的发光光源。作为光源的白炽灯其发光效率只有百分之五，而LED光源的发光效率几乎接近百分之九十。LED照明以其高节能、长寿命、利环保的特点成为大家广为关注的焦点。台灯是家家户户都在使用的普通灯具，这几年高亮度的LED光源因其制造技术突飞猛进，而其生产成本又节节下降，如今台灯得以使用LED光源作为高亮度、高效率而又省电、无碳排放的照明光源。
　　LED台灯工作原理
　　遵循安全第一的民用电器的设计理念，LED光源是一种低电压直流恒流源的发光器件，不能用100~220V的交流高压电直接点亮，因此，LED台灯方案的设计思路是，首先要将高压的交流电变换成低压的直流恒流源，才能点亮LED光源。使用最经济有效的方法降压和进行交直流变换是设计的首要考虑，当今便携式电子产品使用交流电源的交直流降压变换器--适配器（Adapter）就成了既经济实惠、又现成、又好用的首选。适配器的输出电压要求稳定在DC12V,输出电流要根据LED的光源的功率来选择，一般要给予30%的余量，以3×1W的白光LED光源为例，1W的白光LED的标准工作电流应为350mA,因而3个LED光源串联其电路需要的电流也是350mA,考虑到延长LED寿命和降低光衰，可以设计为300mA~330mA,不会明显的影响LED发光的亮度，所以适配器的输出电流应选750mA~1A的。了解led产品中的led灯条。
　　一种简洁实用的LED台灯方案如图1所示。AC220V经由适配器在灯具外的安全降压变换，向LED台灯提供稳定的12V直流电源，在台灯底座壳内安置恒流源电源板，将直流电压变换成稳定的直流恒流源，以满足LED光源发光的技术要求。在直流恒流源前可加一电源开关，以便在台灯不用时可关断直流电源，但不能关断220V交流电源，因此不用时应从墙上取下适配器的电源插头，这也是这个实用方案的唯一“缺点”.如不想采用机械开关，并想要一个更有创意的卖点，可选用电子触摸开关，如手指轻点可实现台灯的开->全亮、半暗、关；由于电子技术的快速进步，电子触摸开关如今已是一个低成本的器件。

　　LED光源工作原理
　　LED光源工作的主要参数是VF、IF,其它相关的是颜色/色温/波长/亮度/发光角度/效率/功耗等。LED是一个PN结二极管，只有施加足够的正向电压才能传导电流，VF正向电压是为LED发光建立一个正常的工作状态，IF正向电流是促使LED发光，发光亮度与流过的电流成正比例。白光LED  VF标称电压：3.4V±0.2V.LED光源在大批量生产时，每一批LED的VF具有一定的离散性，为了客户使用时需要的一致性，LED出厂时必需按不同的VF分档出售；客户订购时同一批灯具需用的LED光源必需选用同一档次VF的或相邻档次的，否则会导致同一批生产的LED灯具亮度有差异；LED  IF工作电流按应用需要选用，不同的电流档次不能混用。
　　LED光源驱动电路
　　LED光源的驱动电路就是把12V直流电压变换成稳定的恒流源，电路的设计本着删繁就简、节省成本的原则，应该从能完成这个电路设计要求的众多LED驱动芯片中选择集成度高、性能较好、应用电路简单、价格较平的性价比有优势的芯片。因此选择驱动电路外围器件少的驱动芯片是生产成本的首要考量。

　　PT4115用于1~6W的白光LED光源驱动方案时只需四个零件（图2），Cin是输入滤波电容，Rs设定流过LED的电流IF,Rs=0.1/ILED;L是续流电感，D5是续流二极管。因适配器已提供12V的直流电压，原图为交流电压输入整流用的桥式整流器D1~D4可省略。虽然零件少了，但对零件的要求更高，设计时需按表1提示的要求选用，才能使电路进入良好的工作状态。PT4115的开关频率采用抖频技术有效降低EMI,省略了抗EMI电路。